微电脑空调控制系统学士学位论文

南昌航空大学科技学院学士学位论文9-1-刖言1.1 课题的背景及意义我国空调业从第一台窗式空调器诞生以后，发展缓慢。到80 年代初，大量地引进技术和生产线以后，才开始了较快速度的发展，同时在一些高等院校和有实力的生 产厂家陆续成立了相应的研究机构。其研究方向主要集中在空调制冷系统及部件的优 化设计、制冷系统特性与仿真、工质替代和人工环境特性等应用基础研究方面，取得 了诸多的科研成果。但对于实现环境的舒适性调节和空调系统的智能控制方面的研究 才刚刚起步，有待于进一步深入和发展。变频技术、微电脑和电子膨胀阀在空调器上 的应用为空调器的智能控制创造了最基本的条件。我国从1991 年开始研究制冷空调设备的变频能量调节技术，对电子膨胀阀的调节特性及其应用领域进行了系统研究。大 部分研究工作都集中在单相压缩机变频调速技术和室内环境的舒适度控制方面。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。目前，国际上的新型温度传感器也正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、 网络化的方向发展。控制技术有：自动控制技术、电气控制技术、微机控制技术等， 随着科学技术的不断发展，计算机技术和与自动化技术的结合微型计算机控制技术越 来越成熟，应用也越来越广泛，微机是通过传感器接收物理量，转换为电量，通过模 /数（A/D）转换,输入计算机。计算机运算结果，输出，通过数/模（D/A）转 换，送执行机构执行。 计算机程序也分监测采样程序和控制程序。显示技术有：液晶显示技术、平板显示技术、LCD!示技术等，液晶显示器件总的技术趋势，是向彩 色化、大容量、大尺寸与高精细度发展，力求做到低功耗，追求全面超过CRT 勺视认性与显示品质，减少缺陷并发展修理技术，提高成品率、降低价格，进一步发展大尺 寸基板的全自动、低灰尘、高稳定的设备体系等方面发展。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。南昌航空大学科技学院学士学位论文9-2-毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的 指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注 和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果， 也不包含我为获得_ 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作 了明确的说明并表示了谢意 。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。作者签名：_日期：_指导教师签名：_日期：_使用授权说明本人完全了解 _大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本； 学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与 阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容 。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。作者签名：_ 日 期：_南昌航空大学科技学院学士学位论文9-3-学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本 声明的法律后果由本人承担。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、 使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅。本人授权_ 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规疋处理。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日1.2 本文的主要研究内容南昌航空大学科技学院学士学位论文9-4-本设计采用单片机 89C51 作为控制核心，扩展了 8 路 A/D 分别对 8 间房内的温度 进行测控，实现了对各个房间的固定显示和对 8 个房间的轮流显示，而且还对 8 个房 间内的温度进行了 PID 控制，使得单片机系统对温度的控制具有快速稳定的特点。厦 礴恳蹒骈時盡继價骚。本系统的硬件设计中采用 Pt-100 作为温度传感器，用桥式电路转换成电压信号 再经ICL7650 放大，然后用 ADC080 采样转换为数字信号进入微处理器进行计算处理。微处理器经 PID 算法处理后输出一定占空比的矩形波，通过矩形波来控制双向可控硅 的导通时间，再由双向可控硅去控制加热器的导通，从而达到控制温度的目的。软件采用定时中断采样，经滤波，计算出差值，增量式PID 算法计算出控制量，再以 PWM波的形式输出其控制量茕桢广鳓鯡选块网羈泪。南昌航空大学科技学院学士学位论文9-5-第二章系统的组成及工作原理2.1 系统的设计要求与技术指标由单片机构成最小系统，扩展 8 路 A/D 分别对 8 间房内的温度进行控制，采用 PID算法，输出 8 路输出控制信号，控制加热执行机构，采用8 位数显轮流或定显各房温度，要求测温范围为 050 度，测量控制精度为+1 度。本次设计方案中，温度转 换电路采用电桥电路， 使转换的电压值更加稳定可靠。 由可控硅构成的导通电路使得 控制更加安全，敏灵度增强。7279 的使用也使数据的输入和显示的控制更加简洁、 方便、快速。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。2.2 系统功能分析以单片机组成的最小系统为核心，由温度转换电路，A/D 转换电路，7279 显示及键盘接口电路，可控硅导通控制电路组成。信号由温度传电路转换成电压信号， 用数模转换电路采用八通道 A/D0809 芯片，它将模拟量转换成数值量。经放大后，进 入单片机后，一方面通过 7279 进行显示和键盘控制，一方面通过 D/A 转电路转换成 模拟量对空调的温度系统进行控制。籟丛妈羥为贍债蛏练淨。2.3 系统组成框图总电路思路框图系统由转换电路、放大电路、A/D 采样电路、驱动电路、控制电路，显示电路等 组成。南昌航空大学科技学院学士学位论文9-6-图 2.1总电路框图第三章系统硬件电路的设计南昌航空大学科技学院学士学位论文9-7-3.1 温度转换电路模块PT100 是铂电阻温度传感器，它适用于测量-60C 到+400C 之间的温度。要求的控 温范围在 0-50C之间，所以本系统采用 Pt100 型铂热电阻作为温度传感器。计算 PT100 所需电流 PT100 在 0C 时电阻为 100 欧姆，随着温度的变化电组成线性变化，大约 是每摄氏度0.4 欧姆，为了产生 5mV/C 的电压系数，需要提供 12.5mA 电流。由于模 拟量输出精度为10 微安/数，为了得到 5mA 输出电流所需的输出数必须为 1250。因 为 AQW 数据字向右移4 位，因此输出数必须乘以 16。 这样， 为了初始化模拟量输出 Io 位 12.5mA 电流，在 AQW0中 必 须设置 20000 输 出数。等 式为： （32000/20mA*12.5mA=20000）将温度的变化转化为电阻的变化，并通过桥路将电阻的 变化转化为电压的变化.預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。PT100 可以用电桥实现温度到电阻再到电压的转换，流过 PT100 的电流不可大于6mA 直流电桥的基本形式由 4 个桥臂、一个激励源组成。四桥臂的原理图如图所示， 图中R1、R2、R3 R4 为 4 个桥臂，中间的是激励源。电桥平衡条件：R1R3=R2R渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。表 3.1 主要温度点 PT100 的电阻值和电桥输出电压温度 T （单位：C）PT100 的电阻值 Rt（单位：Q）电桥输出电压U0（单位：mV0100.0-13.830111.613.760123.127.080131.036.3铂热电阻是目前热电阻中性能最好的，主要用作标准电阻温度计。被广泛应用于作温度的基准， 标准的传递，因此本系统也采用了铂热电阻 PT100 作为温度传感器。PT100电桥测量电路如图所示。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。南昌航空大学科技学院学士学位论文9-8-PT10 0 采用金属铂为材料。其电阻值会随温度化而变化，从而实现温度电阻值转 换，且在 0C500r范围内的电阻温度（R-T）曲线的线性度较好。在 0C850r和 -200r0r时其电阻值 Rt 与温度 T 分别满足式 3 1 和式 3 2:擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。Rt=R0（1+aT+bT 2）（式 3 1）Rt= R01+aT+bT 2+c（T-100）T 3（式 3 2）式中：Rt PT100 的电阻阻值；R0- 0r时 PT100 的电阻阻值，R0=100Q；a,b,c 均为系数，a 3.908*10-3,b -5.802*10-7,c -4.273*10-12;贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。10KPT 10012v10K图 3.1 电桥电路3.2 放大电路模块系统选用 ICL7650 的放大电路，以满足设计所需的技术指标。ICL7650 利用动态 校零技术消除了 CMO 器件固有的失调和漂移，从而摆脱了传统电路的束缚，克服了 传统放大器的一些缺点。它具有输入偏置电流小、失调小、增益高、共模抑制能力强、 响应快、漂移低、性能稳定及价格低廉等优点。除了具有普通运算放大器的特点和应 用范围外，还具有高增益、高共模抑制比、失调小和漂移低等特点，所以常常被用在 热电偶、电阻应变电桥、电荷传感器等测量微弱信号的前置放大器中。坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。设计中使用 ICL7650 做运放，这种运放与其它运放不同，其内部有一个振荡频率为 200Hz的振荡器，在这个振荡器控制下运放分节拍工作。每个振荡周期分两个节拍， 第一节拍将R4R1R3R2200Krn南昌航空大学科技学院学士学位论文9-9-输入失调采集并存于一个电容器中， 第二节拍采集和放大信号，并与此刻 的失调相抵消，所以电路总的失调和温漂极小，性能极为优越稳定，电路除采用二个 采样/保持电容外，其余的放大，时钟振荡以及所用控制电路均集成于芯片。其中：V+ V-:供电电压正和负 V+=39V V-=-3-9V，典型值为 V+=5V V-=-5V; IN+, IN_ :分别为正相输入端和反相输入端，应保证加于此两端的共模输入电压为(V+ 0.3V)(V_ 0.3V)，保证加于此两端差模电压在土 7V 以内。这部分电路主要完成 对前级电桥输出电压的放大和滤波。为使最终输出 05V 的电压信号放大电路的增益 应 AV 为 150.26，且应采用正向放大电路。R12,R34 和电位器 RP1 够成反馈支路，R6 C7 是滤波电路。取 R34=10FQ、RP1 调节到适当的电阻值。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。AV=R34/(R12+RP1)(式 33)RP1=(R34/AV)-R12(式 3 4)故有 RP1=5，所以 R 选 200Q的电位器作 RP1ICL7650 构成的同相放大器,输入电压经过平衡电阻接到正相输入端，R3 为反馈电阻, 电压放大倍数由 R12,R34 和 RP1 控制。V0 与 Vi 的关系如下：買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。V0=( 1+R34/(R12+RP1) *Vi(式 35)ICL7650 前置放大电路如图所示：南昌航空大学科技学院学士学位论文10-10-在放大电路模块中，在电路前后分别预设滤波电路，以减小外界和系统内部自身 的干扰。3.3 A/D 转换模块设计要求中需扩展 8 路 A/D 并分别对 8 间房内的温度进行控制，故选用 8 通道 的数模转换芯片为佳。ADC0809 是一种比较典型的 8 位 8 通道逐次逼近式 A/D 转换器 CMO 工艺。可实现 8 路模拟信号的分时采集，以及相应的通道地址锁存用译码电路， 其转换时间为 100 卩 s 左右，采用双排 28 引脚圭寸装。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。IN0IN1厢IN+IH5WABCALE图 3.3 ADC0809 的内部逻辑结构图南昌航空大学科技学院学士学位论文10-11-由上图可知，ADC0809 由一个 8 路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通 8 个模拟通道，允许 8 路模 拟量分时输入，共用 A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存 A/D 转换完的数字 量，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。驅踬髏彦浃绥譎 饴憂锦南昌航空大学科技学院学士学位论文10-12-2S27To25 2d3722TT20T917巨TF图 3.4 ADC0809 芯片引脚图IN0 IN7: 8 条模拟量输入通道ADC0809 对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是 0 5V,若信号太小， 必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。地址输入和控制线：4 条ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。当 ALE 线为高电平时，地址锁存与 译码器将 A，B, C 三条地址线的地址信号进行锁存， 经译码后被选中的通道的模拟量 进转换器进行转换。A，B 和 C 为地址输入线，用于选通 IN0 IN7 上的一路模拟量输 入。通道选择表如下表所示：锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。表 3.2 通道选择CBA选择的 通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7南昌航空大学科技学院学士学位论文10-13-数字量输出及控制线：11 条ST 为转换启动信号。当 ST 上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进 行A/D 转换；在转换期间，ST 应保持低电平。EOC 为转换结束信号。当 EOC 为高电平 时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D 转换。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。OE 为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE= 1，输出转换得到的数据；OE= 0，输出数据线呈高阻状态。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。D7- D0 为数字量输出线。CLK 为时钟输入信号线。因 ADC080 啲内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由 外界提供，通常使用频率为 500KHZ尧侧閏繭絳闕绚勵蜆贅。VREF( + ), VREF(-)为参考电压输入。3.4 单片机最小系统主控制芯片 AT89C51AT89C51是美国ATME公司生产的低电压， 高性能 CMOS 8位单片机， 片内含4k bytes的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 128 bytes 的随机存取数据存储器 (RAM )器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器(CPU)和 Flash 存储单元，功能强大 AT89C51 单 片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。PDIP2 个 16 位定时/计数器6 个中断源可编程串行 DARTS道 低功耗空闲和掉电主要性能参数：与 MCS-51 产品指令系统完全兼容4k 字节可重擦写 Flash 闪速存储器1000 次擦写周期全静态操作：OHz-24MHz三级加密程序存储器128X8 字节内部 RAM32 个 A编程 T/0 U 线P1 o 匚P1.1CP1.2EPH 匚Pi.sEP1 $匚P1RST 匚 (RXDF9.0 CCTXO5P3.1EQHTO) P3.2EP3.SEP3.4 E11JR3.5C(丽pg.r rJCTAL2EXTAL1CGNDC40394039卤373635373635為 321130321130血2 2 丹毎2&2&期2323捡2121vcc PC.OADO) PC.1E冬4AD30 PON AD4) P0.5 CAD 4) PO.7ADT)JEAA/PP P5ENP2 ? A1对 P2i 1A14J P2.5 A1 3)R? J A12)11.3 A1l) P24A1O)pa.iAA) REi吋-OOOOOGDO髙M佗前T5=25us; T6=8us; T7=8usHD72(9 获得 键值讲铳匙捋令(时L15HCS=O图 4.4HD7279 读取键盘数据指令时序图 读出键码取得键值发送复位指令A4HY返回发:扌，通过分析 HD7279 控制指令图设计键盘键盘获得键值的程序流程图如下:视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖栃。南昌航空大学科技学院学士学位论文10-27-键处理子程序：在本系统设计中主程序在一直判断是否有键按下，如果无键按下则一直判断键 盘，若有键按下则将所读到的键值存到 A 中，然后再用 A 与给定的键值相比较若键值 勤相等则转到相应的子程序中去。偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。在本系统中共设定了五个功能键分别是定显房间1-8 号键、轮显键、参数加 1键、参数减 1 键、给定温度 T 设定键、P 参数设定键、I 参数设定键和 D 参数设定键， 对应的键值分别是 1FH 1EH 1DH 1CH 17H 16H 15H 14H OFH（轮显）、ODH（力卩 1 键） 、OCH（减 1 键）、07H 06H 05H 和 04H （分别为定温键和定 KI、KP、KD 键）。 在 7279中的 A-G 和 DP 为显示数据，分别对应 7 段 LED 数码管的各段。当对应的数据 位为 1时，该段点亮，为 0时则不亮。此指令灵活，通过造字形表，可以显示 用户所需的字符。字形码表如表 4.1 所示：緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。表 4.1 字形码表显示字符显示码显示字符显示码07EH87FH130H97BH26DHt0FH379HP67H433HI0DH55BHd3DH65FH熄火码00H770H4.3 A/D转换子程序为了提高系统的稳定性和抗干扰能力，系统在每10ms 进行采样，分别对八个房间的温度进行了轮采，每一通道都采满 10 次后对数据进行中值平均滤波。将 10 次采 样的数据存放在 50H 到 5AH 单元中，每对一个通道的采样值进行处理完后才能进行 下一个通道的米样。騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。在本系统中 0809 的片选线接到了 89C52 的 P2.5 口所以选通 0809 的地址为#0DFFFH 其中选择通道的真值表如表 5.2 所示。采样子程序流图如图 5.9 所示。疠骐 錾农剎貯狱颢幗騮。南昌航空大学科技学院学士学位论文28表 4.2 选择通道的真值表ALEC B A接通通道10 0 0IN010 0 1IN110 1 0IN210 1 1IN311 0 0IN411 0 1IN511 1 0IN611 1 1IN70X X X均不通南昌航空大学科技学院学士学位论文10-29-图 4.6 A/D 转换流程图4.4 PID 计算子程序PID 是整个系统的核心部分，也是系统的难点所在。PID 控制规律是目前使用最多的而且比较典型的一种控制规律。PID 控制是使控制动作（例如阀门）既和当前的 误差有一定的关系（比例关系），又和过去产生过误差的历史情况有一定关系（积分 关系），还和误差的变化趋势有一定的关系 （微分关系）。如果说积分部分的主要作用 是消除静差，那么微分部分的作用则是按照误差的变化趋势，在适当的时机或是加速控制动作，或是减缓控制动作，使控制过程得到较为稳定的变化，不产生振荡，而且 不产生过大的超调现象。可见，PID 控制具有较好的控制效果。在本系统的设计中使 用了增量式PID 控制算法其算法的如图 5-11 所示。本程序设计主要须要解决两个关 键问题：第一个是编写一个单字节带符号数的减法子程序，以便计算ei-ei-i、e“-e 吃及（ei-ei-i）-（ e“-ei-2）；第二个是编写一个双字节带符号数的加法子程序，以解决 算法中三项值的累加及计算输出值 Uio镞锊过润启婭澗骆讕濾。单字节带符号数的减法子程序南昌航空大学科技学院学士学位论文10-30-设被减数在 R1,其符号位为 20H（当为正数时，20H 为 0;当为负数时，20H 为 1。 以下类同）。减数在 R2 中，其符号位为 21Ho 差在 R3 中，其符号位为 22Ho 当两个带 符号数相减时，有 4 种情况：榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。（a） 如果两数均为正数，直接将 R1 的内容减去 R2 中的内容，再判 C 标志位， 若C 为 0 则说明够减，将两数之差送 R3邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。符号位（22H）置 0;若 C 标志位为 1 表示不够减，此时需将两数之差求补（取 反加 1）后再送 R3,符号位（22H）置 1o嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。（b） 如被减数为正，减数为负，这样两数相减，实为两数的绝对值相加。此时， 又分两种情况：一般情况下，将两数之各送 R3 即可，但当两数之和大于 FFH 时，应 设为 FFH（这种设置在增量式输出的情况下不会影响控制结果），且两种情况下均应 使符号位（22H）置 0o该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。（c） 如被减数为负，减数为正，此时双应把两数的绝对值相加。但符号位（22H）应置 1o其它处理同（b）o劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。（d） 如果两数均为负数，此时应将减数（绝对值）-被减数（绝对值），其它处 理同（a）o双字节带符号数的加法子程序由于增量式 PID 算式中的比例、积分、微分三项均由两个单字节数相乘， 结果都 为双字节数。其中比例项 KP（ei-ei-i）的符号位同 ei-e/，积分项 Kei的符号位同 e，微分项 K（ei-ei-1） - （e-1-ei-2）的符号位同（ei-e“ ） - （e“-ei-2）。要实现上述三 个双字节带符号数相加，则需编制双字节带符号数的加法子程序。臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。PID 控制输出有两种方法：1、控制双向可控硅的导通角；2、控制双向可控硅的导 通时间。如果利用控制双向可控硅导通角的方法对加热机构进行控制则需扩展一片 DAC0832由计算机进行 PID 运算后，自 DAC0832 送出控制信号（0-5V），再经电压/ 电流（V/I ）转换后，送晶阀管调压装置改变晶阀管的导通角，使加热机构两端的电 压发生变化从而改变温度。而利用改变导通时间的办法则比较简单，只须输出一定占 空比的 PWM 波适时的改变双向可控硅的通断就行了。 因此本系统选择了控制导通时间 的方法去控制加热执行机构。鰻順褛悦漚縫輾屜鸭骞。本系统中每 T0 在每 10ms 来一次中断,每来一次中断则使标志位 3EH 单元加 1 直 到加到 FFH 表示一次完整的控制周期，由此可知本系统中一次完整的PID 控制为2.55s。因为 PID 算法算出的 U 值范围为 00-FFH 所以经 PID 算法算出来的 U 值可以看 成是控制的一个占空比，当 U 值小于 3EH 单元的数值时则表示还需继续加热， 大于则南昌航空大学科技学院学士学位论文10-31-表示超出占空比不需加热，由此来控制加热机构的导通时间， 从而控制温度。控制量PWM 波的输出原理图如图 4.7 所示。穡釓虚绺滟鳗絲懷紆泺。2.55s图 4.7 PWM 波输出控制原理图第五章实验与调试本次设计主要是调试及排故过程。单片机应用系统的硬件和软件调试是交叉进 行的，但通常是先排除系统中明显的硬件故障，尤其是电源故障，才能安全的进行软件调试和综合调试。隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。电源故障：若系统中存在着电源故障，一旦加电后，会造成系统某些元件的永 久性损坏，甚至损坏芯片。因此电源必须单独调试好以后才能加到系统的各个部件中。一般的错误有：电压值不符和要求（如 A/D 转换器的基准电压）、电源引出线和插座 不对应、电源的真正负极之间短路、电源负载能力差等。浹繢腻叢着駕骠構砀湊。原理问题：也就是逻辑性错误，由于设计过程中的疏忽，导致错线，开路，短 路，漏接线等错误。还有就是 PCB制作过程中的工艺，质量问题，导致断线漏线， 及打孔时的技术问题。鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。元器件失效：由于焊接时的虚焊，器件本身已损坏或性能差，由于组装错误造 成的元件失效，诸如电容、二极管的极性安装错误或集成芯片的安装方向错误等导致元器件失效。惬執缉蘿绅颀阳灣愴鍵。一个控制周期控制值输出南昌航空大学科技学院学士学位论文10-32-一、静态调试第一步，在系统加电之前，用万用表根据硬件原理图和PCB 版图仔细核对电路，并核对器件的型号、规格和安装方向是否符合要求。应特别注意电源的走线，防止电 源之间的短路和极性错误，并重点检查系统的总线是否存在相互间的短路与其他信号 线间的短路。贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。第二步，加电后检查各插件上的电位，仔细测量各点电位是否正常，尤其是单片 机插件上的各点电位。第三步，测量单片机的晶振端是否正常。在本次的毕业设计中，很多是因为晶振 不起振造成系统工作异常。第四步，在不加电的情况下，插上除单片机以外的所有器件，用仿真线将开发系 统与系统相连。二、在线仿真调试用已调试好的子程序对各单元电路进行调试，对硬件的错误逐一进行排查。如 在本系统的调试中发现了 A/D 转换器的基准电压太低造成模数转换不稳定；在对通信 单元电路调试中发现一上拉电阻的阻值选取不当，造成下位机的发送数据为乱码。在线仿真调试的优点是方便、快捷，避免烧写芯片时多次插拔芯片造成芯片引脚的损坏。嚌鳍级厨胀鑲铟礦毁蕲。三、电路调试在整个设计过程中，硬件性能的优良直接影响了设计结果的精度，在调试过程中， 发现并处理了一系列的问题。具体问题以及解决方案见下：薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。1. 与外界容易产生干扰的输入节点，继电器的输出节点等器件部分，采用光藕隔离使 外界杂散信号无法干扰 CPU 的运行，即易受干扰的输入或输出接点用光藕隔离。齡践 砚语蜗铸转絹攤濼。2. 调节电桥电路的平衡，使电桥两端的的电压平衡。PT100 先用 200 欧的电阻代替，调节可变电阻，使之两端电压近似相等，达到电桥平衡。绅薮疮颧訝标販繯轅赛。3. 放大电路的调试，调节可变电阻使最后输出的电压值在 0V-5V 之间变化。加到 0809 的 0通道中采样送单片机经过处理后送显，结果能达到 00-50 的变化范围。饪箩狞屬诺 釙诬苧径凛。4.键盘显示电路是整个系统的基础，在调试过程中主要注意了以下几个方面：HD7279A 需要一外接的 RC 振荡电路以供系统工作，其典型值分别为 R=1.5k,C=15PF。南昌航空大学科技学院学士学位论文10-33-如果芯片无法正常工作，请首先检查此振荡电路。在确保硬件电路 正确的前提下，再检查数码管各段是不是都有用，如果一切都正常的话，再调试软件 部分。给 7279 显示缓存去送一组数据，然后送显，来判断 7279 显示程序正确与否。 在键盘测试程序中，用到读键盘指令（#15H）。该指令从 HD7279A 卖出当前的按键代 码。当 HD7279A 佥测到有效的按键时，KEY 引脚从高电平变为低电平，并一直保持到 按键结束。在此期间，如果 HD7279A 接收到读键盘数据指令，则输出当前按键的 代码；如果在收到读键盘指令时没有有效按键，HD7279A 将输出 FFH HD7279A将键号送显，如显示正确，则键盘管理工作正常。烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵。总结在这次设计过程当中，本人基本完成了查找资料、硬件原理图设计、制作电子线 路板、系统调试等几个步骤。系统基本上达到设计要求，能够测量显示温度和进行温 度控制。限制系统准确性的几大因素：温度传感器的灵敏度，放大器的倍数，AD 采样的精度，测温时环境影响等等。鋝岂涛軌跃轮莳講嫗键。系统设计和调试的整个过程就是将平时的学习和实践相结合的过程。这次设计应用知识面广，有单片机知识、温度传感器、数字和脉冲电路知识、模拟电路知识等。 如何将这些知识结合在一起组成一个整体的概念， 这是在以前的学习过程中没有遇到 过的。在设计过程中，遇到了不少的问题，从开始的原理设计到后来的软、硬件调试， 都需要自己认真的进行分析，探讨并最终得到解决。毕业设计非常好的锻炼了应用所学知在这样一个过程中，不但学会了如何去利用课本和参考资料， 而且提高了设计和 制作过程中解决实践问题的能力。撷伪氢鱧轍幂聹諛詼庞。南昌航空大学科技学院学士学位论文10-34-致谢在本课题的整个研究设计过程中，得到了许多老师和同学的鼎力相助， 借机会 向他们表示诚挚的谢意。首先感谢我的指导老师陈黎娟老师。在整个的设计过程中，陈老师对我们热心 指导、严格要求，在选题、系统总体设计与技术方案上，给予宝贵的建议，帮助我建 立了正确的设计思想，保证了课题的研究和开发工作的顺利完成。我从他那里学到的 不仅仅是学术方面的知识，更重要的是严谨的治学态度。陈老师还多次询问研究进程， 并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路在此向陈老师致以诚挚的感激之情！其次感谢电子系的各位老师，正是因为他们一丝不苟，任劳任怨的教学，我们才能具有扎实的 基本功来进行设计工作。踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄。南昌航空大学科技学院学士学位论文10-35-参考文献1 .何立民单片机应用技术选编(1-8)M.北京：北京航空航天大学出版社，20012 孙德臻新型舰用多点数字式测温系统研究D.东南大学硕士学位文；3李华.MCS-51 系列单片机实用接口技术M北京：北京航空航天大学出版社，2002.10.4 .王福瑞等.单片微机测控系统设计大全M.北京航空航天大学出版.1998Paul j.Fortier,Datebase Systems HandbookM.电子工业出版社，1995.5;譽諶掺铒锭试监鄺儕泻。徐芳芳.多点温度测试系统.山东理工大学学报J,2005、5 (19) 64-68;7李华.MCS-51 系列单片机实用接口技术M北京：北京航空航天大学出版社，2002.10.还要感谢同组同学张伟同学及本部的学生,他们在我设遇到难题的时候，给予了我安慰和支持。在此向其表示我由衷的感谢婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞。南昌航空大学科技学院学士学位论文10-36-8 孙德臻.新型舰用多点数字式测温系统研究D.东南大学硕士学位文；南昌航空大学科技学院学士学位论文10-37-9 . Chirs J.Georgopoulos. In terface Fun dame ntals In MicroprocessorSystemJ. D.Reidel Publish ing Compa ny .1985俦聹执償閏号燴鈿膽賾。10Daniel D Zeng. Zhao J Leon. Achieving software flexibility viatechni ques D .http puter.缜電怅淺靓蠐浅錒鵬凜。附录Con trolledin tellige ntworkflow南昌航空大学科技学院学士学位论文10-38-附录一原理图南昌航空大学科技学院学士学位论文10-39-附录二程序清单ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHLJMP INTT0MAIN:MOV SP,#0E0HMOV R0,#20HMOV R7,#20HCCO: MOV A,#00HMOV R0,AINC RODJNZ R7,CC0MOV R0,#40HMOV R7,#09HCC1: MOV A,#00HMOV R0,AINC R0DJNZ R7,CC1MOV R0,#68HMOV R7,#18HCC2: MOV A,#00HMOV R0,AINC R0DJNZ R7,CC2LCALL R7279LCALL DUCSMOV TMOD,#01H;定时器 0 初始化MOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0H;定时 10mSMOV IE,#82H;启动中断SETB TR0;启动定时MOV 10H,#01HMOV 11H,#01HMOV 12H,#01H南昌航空大学科技学院学士学位论文10-40-MOV 13H,#01HMOV 14H,#01HMOV 15H,#01HMOV 16H,#01HMOV 17H,#01HMOV 18H,#00H;LCALL DIR;初始化显示;MOV 0F8H,#00HLOP1:CLR EALCALL DIRLCALL Dela2LCALL KEYSETB EACJNE A,#1F H,L OP2SETB 2FH.0CLR 2FH.1;LJMP L0LOP2: CJNE A,#1E H, LOP9;LJMP L1SETB 2FH.1CLR 2FH.0LOP9: CJNE A,#0FH,LOP10;8 号键为八个通道循环显示键CLR 2FH.1CLR 2FH.0LJMP L8LOP10: CJNE A,#0D H, LOP11;+1 键CLR 2FH.1CLR 2FH.0LJMP L9LOP11:CJNE A,#0C H,L OP12;-1 键CLR 2FH.1CLR 2FH.0LJMP L10LOP12:CJNE A,#07H,LOP13;定温CLR 2FH.1CLR 2FH.0南昌航空大学科技学院学士学位论文10-41-LJMP L11L0P13:CJNE A,#06H,L0P14;定 KICLR 2FH.1CLR 2FH.0LJMP L12LOP14:CJNE A,#05H,LOP15;定 KPCLR 2FH.1CLR 2FH.0LJMP L13LOP15:CJNE A,#04H,LOP16;定 KDCLR 2FH.1CLR 2FH.0LJMP L14LOP16:JB 2FH.0 ,L0JB 2FH.1 ,L1LJMP LOP1L0:ACALL LL0LJMP LOP1L1:ACALL LL1LJMP LOP1L8:ACALL LL0LCALL DIRLCALL DELAYACALL LL1LCALL DIRACALL DELAYLJMP LOP1L9: MOV A,12HCJNE A,#0A H, L90LJMP LT1L90: CJNE A,#0B H, L91LJMP LI1L91: CJNE A,#0C H, L92南昌航空大学科技学院学士学位论文40MOV 17H,4AH-42-LJMP LP1L92:CJNE A,#0DH,L93LJMP LDD1L93:LJMP LOP1L10: MOV A,12HCJNE A,#0A H,L 100LJMP LT0L100: CJNE A,#0BH,L101LJMP LI0L101: CJNE A,#0CH,L102LJMP LP0L102:CJNE A,#0DH,L103LJMP LDD0L103:LJMP LOP1L11: MOV A,48H;TACALLCHEMOV 10H,#00HMOV 11H,#00HMOV 12H,#0AHMOV 13H,#00HMOV 14H,#00HMOV 15H,#00HMOV 16H,49HMOV 17H,4AHLJMP LOP1L12:MOV A,69H;KIACALLCHEMOV 10H,#00HMOV 11H,#00HMOV 12H,#0BHMOV 13H,#00HMOV 14H,#00HMOV 15H,#00HMOV 16H,49HLJMP LOP1L13:M0V A,68H;KP南昌航空大学科技学院学士学位论文41LL1: MOV A,4DH-43-ACALLCHEMOV 10H,#00HMOV 11H,#00HMOV 12H,#0CHMOV 13H,#00HMOV 14H,#00HMOV 15H,#00HMOV 16H,49HMOV 17H,4AHLJMP LOP1L14:MOV A,6AHACALLCHEMOV 10H,#00HMOV 11H,#00HMOV 12H,#0DHMOV 13H,#00HMOV 14H,#00HMOV 15H,#00HMOV 16H,49HMOV 17H,4AHLJMP LOP1LL0: MOV A,4CHACALLCHEMOV 10H,#00HMOV 11H,#00HMOV 12H,#01HMOV 13H,#00HMOV 14H,#00HMOV 15H,#00HMOV 16H,49HMOV 17H,4AHRETACALL CHEMOV 10H,#00HMOV 11H,#00HMOV 12H,#02H南昌航空大学科技学院学士学位论文10-44-MOV 13H,#00HMOV 14H,#00HMOV 15H,#00HMOV 16H,49HMOV 17H,4AHRETLT1:MOV A,48HINC AMOV 48H,A;保存温度值LCALLCHEMOV 16H,49HMOV 17H,4AHMOV R3,48HMOV R6,#00HMOV R0,#12HLCALL WREPROMLJMP LOP1LT0: MOV A,48HDEC AMOV 48H,A;保存温度值LCALLCHEMOV 16H,49HMOV 17H,4AHMOV R3,48HMOV R6,#00HMOV R0,#12HLCALL WREPROMLJMP LOP1LI1: MOV A,69HINC AMOV 69H,A;保存 KI 值LCALL CHEMOV 16H,49HMOV 17H,4AHMOV R3,69HMOV R6,#00H南昌航空大学科技学院学士学位论文43MOV 16H,49H-45-MOV R0,#13HLCALL WREPROMLJMP LOP1LIO:MOV A,69HDEC AMOV 69H,A;保存 KI 值LCALLCHEMOV 16H,49HMOV 17H,4AHMOV R3,69HMOV R6,#00HMOV R0,#13HLCALL WREPROMLJMP LOP1LP1: MOV A,68HINC AMOV 68H,A;保存 KP 值LCALLCHEMOV 16H,49HMOV 17H,4AHMOV R3,68HMOV R6,#00HMOV R0,#14HLCALL WREPROMLJMP LOP1LP0:MOV A,68HDEC AMOV 68H,A;保存 KP 值LCALLCHEMOV 17H,4AHMOV R3,68HMOV R6,#00HMOV R0,#14HLCALL WREPROMLJMP LOP1LDD1:MOV A,6AH南昌航空大学科技学院学士学位论文10-46-INC AMOV 6AH,A;保存 KD 值LCALLCHEMOV 16H,49HMOV 17H,4AHMOV R3,6AHMOV R6,#00HMOV R0,#15HLCALL WREPROMLJMP LOP1LDD0:MOV A,6AHDEC AMOV 6AH,A;保存 KD 值LCALLCHEMOV 16H,49HMOV 17H,4AHMOV R3,6AHMOV R6,#00HMOV R0,#15HLCALL WREPROMLJMP LOP1TIMS:MOV R7,#200;延时子程序；0.1s 延时子程序TIM:MOV R6,#250TIM0:DJNZ R6,TIM0DJNZ R7,TIMRETDELAY:MOV R2,#0AH;延时 1SDE1:CALL TIMS南昌航空大学科技学院学士学位论文10-47-Dela2:mov r7, #00HDELAYLOOP1: MOV R6,#00H DelayLoop:djnz r6, DelayLoopdjnz r7, DelayLoop1 ret;7279 初始化R7279:CLRP1.0MOV R6,#0CHG0:DJNZ R6,G0MOV A,#0A4HACALL STFSMOV R6,#02HG1:DJNZ R6,G1SETB P1.0RET；送一字节子程序STFS:MOV R7,#08HB1:RLC AMOV P1.2,CSETB P1.1MOV R6,#02HB2:DJNZ R6,B2CLR P1.1MOV R6,#02HB3:DJNZ R6,B3DJNZ R7,B1RET；接收一字节子程序STJS:MOV R7,#08HA1:SETB P1.1SETB P1.2DJNZ R2 ,DE1RET延时子程序南昌航空大学科技学院学士学位论文10-48-MOV R6,#02HA2:DJNZ R6,A2MOV C,P1.2RLC ACLR P1.1MOV R6,#01HA3:DJNZ R6,A3DJNZ R7,A1RET;7279 键盘子程序KEY:ACALL KEY1CJNE A,#0FFH,X1CLR 01HRETX1:JB 01H,X2SETB 01HRETX2:MOV A,#0FFHRET;7279 显示子程序：指令码 90H97H，显缓区 10H17HDIR:MOV R5,#08H;8 个单元MOV R0,#10H;显缓区首址MOV R1,#97H;第一个命令D1:CLR P1.0MOV R6,#0CHD2:DJNZ R6,D2MOV A,R1ACALLSTFSMOV R6,#06HD3:DJNZ R6,D3MOV A,R0ADD A,#0DHMOVC A,A+PCACALLSTFSMOV R6,#02HD4:DJNZ R6,D4南昌航空大学科技学院学士学位论文10-49-SETB P1.0INC RODEC R1DJNZ R5,D1RETTAB: DB 7EH,30H,6DH,79H,33H,5BH,5FH,70H,7FH,7BHDB 0FH,0DH,67H,3DH,1DH,3DH,09H；拆字子程序，待拆字先存于 A 中，拆字完后存于 49H,4AH 单元中CHE:MOV B,ASWAP AANL A,#0FHMOV 49H,AMOV A,BANL A,#0FHMOV 4AH,ARETKEY1:CLR P1.0MOV R6,#0CHM1:DJNZ R6,M1MOV A,#15HACALLSTFSMOV R6,#06HM2:DJNZ R6,M2ACALL STJSSETB P1.0RETINTT0: PUSH ACC;现场保护PUSH PSWPUSH DPHPUSH DPLSETB PSW.3MOV TH0,#3CH;定时器赋初值，定时 10msMOV TL0,#0B0HINC 3EHLCALL AD0809LCALL PID南昌航空大学科技学院学士学位论文10-50-LCALL KPIDMOV A,3EHCLR CSUBB A,#0FFHJC INTTC2MOV 3EH,#00H冲断次数清 0LJMP INTTC2INTTC2:POP DPLPOP DPHPOP PSWPOP ACCRETIAD0809:MOV R0,#50H;十个数首地址MOV R7,#0AH;采样 10 次CY_10:MOV DPTR,#0DFF0HMOV A,#00HMOVX DPTR,AMOV R6,#40HKLA:NOPDJNZ R6,KLAMOVX A,DPTRMOV R0,AINC R0DJNZ R7,CY_10LCALL FMAX;去最大值LCALL FMIN;去最小值LCALL AVG ;求平均值MOV A,3FHMOV 60H,A;送目标单LCALL CHAA;数据处理子程序MOV 1CH,61HLCALLCHABMOV A,1DHMOV 48H,AMOV R0,#50H;十个数首地址南昌航空大学科技学院学士学位论文10-51-MOV R7,#0AH;采样 10 次CY_11:MOV DPTR,#0DFF1HMOV A,#01HMOVX DPTR,AMOV R6,#40HKLAA:NOPDJNZ R6,KLAAMOVX A,DPTRMOV R0,AINC RODJNZ R7,CY_11LCALL FMAX;去最大值LCALL FMIN;去最小值LCALL AVG ;求平均值MOV A,3FHMOV 60H,A;送目标单元LCALL CHAA;数据处理子程序MOV 1CH,61HLCALL CHABMOV A,1DHMOV 49H,A;转换后的十进制数存于 4CH，4DH 单元RETCHAA:;*50 放入 R2R3 入口 60H，出口 61hMOV B,#32HMOV A,60HMUL AB;MOV R2,B;MOV R3,AMOV 61H,BRETCHAB:MOV R7,#08H;二到十转换，入口 1CH,出口 1DHMOV 1DH,#00HLP:CLR CMOV A,1CH南昌航空大学科技学院学士学位论文10-52-RLC AMOV 1CH,AMOV A,1DHADDC A,1DHDA AMOV 1DH,ADJNZ R7,LPRETFMIN:MOV R7,#08HMOV R0,#50HLP2: MOV A,R0INC R0CLR CSUBB A,R0JNC DONE1MOV A,R0DEC R0XCH A,R0INC R0MOV R0,ADONE1:DJNZ R7, LP2RETAVG:MOV R7,#08HMOV R0,#50HMOV R3,#00HMOV R4,#00HLP3:MOV A,R0ADD A,R4MOV R4,AMOV A,R3ADDC A,#00HMOV R3,AINC R0DJNZ R7,LP3MOV R7,#03HLP4:CLR C;求最小的数南昌航空大学科技学院学士学位论文10-53-MOV A,R3RRC AMOV R3,AMOV A,R4RRC AMOV R4,ADJNZ R7,LP4MOV 3FH,R4RETFMAX:MOV R7,#09HMOV R0,#50HLP31: MOV A,R0INC ROCLR CSUBB A,R0JC DONEMOV A,R0DEC R0XCH A,R0INC R0MOV R0,ADONE:DJNZ R7,LP31RET;* *24C02 *RDEPROM:;(R6R0 所指向的单元中的内容ACALL EPROMBEMOV A,R6RL AORL A,#0A0HMOV R2,AACALL EPROMWRMOV A,R0MOV R2,AACALL EPROMWRACALL EPROMBEMOV A,R6R2)南昌航空大学科技学院学士学位论文10-54-RL AORL A,#0A1HMOV R2,AACALL EPROMWRACALL EPROMRDACALL EPROMEDRETEPROMBE:;起始信号子程序MOV A,P2SETB ACC.6MOV P2,ASETB ACC.7MOV P2,ACLR ACC.6MOV P2,ACLR ACC.7MOV P2,ARETEPROMED:；停止信号子程序MOV A,P2CLR ACC.6MOV P2,ASETB ACC.7MOV P2,ASETB ACC.6MOV P2,ACLR ACC.7MOV P2,ARETEPROMWR:;写 EPROMMOV R7,#08HEPWR3:MOV A,R2JB ACC.7,EPWR1MOV A,P2CLR ACC.6南昌航空大学科技学院学士学位论文10-55-SJMP EPWR2EPWR1:MOV A,P2SETB ACC.6EPWR2:MOV P2,ASETB ACC.7MOV P2,AMOV A,R2ADD A,R2MOV R2,AMOV A,P2CLR ACC.7MOV P2,ADJNZ R7,EPWR3MOV A,P2SETB ACC.6MOV P2,ASETB ACC.7MOV P2,AEPWR4:MOV A,P2JB ACC.6,EPWR4MOV R7,#10HEPWR5:DJNZ R7,EPWR5MOV A,P2CLR ACC.7MOV P2,ASETB ACC.6MOV P2,ARETEPROMRD:;duchu(neirong cunR2)读 EPROMMOV R2,#00HMOV R7,#08HEPRD3:南昌航空大学科技学院学士学位论文10-56-MOV A,P2SETB ACC.6MOV P2,ASETB ACC.7MOV P2,AMOV A,R2ADD A,R2MOV R2,AMOV A,P2JB ACC.6,EPRD1MOV A,R2CLR ACC.0SJMP EPRD2EPRD1:MOV A,R2SETB ACC.0EPRD2:MOV R2,AMOV A,P2CLR ACC.7MOV P2,ADJNZ R7,EPRD3MOV A,P2SETB ACC.6MOV P2,ASETB ACC