電氣自動(dòng)化專業(yè)論文21926

1、 題目名稱： 熱電偶溫度儀控制器設(shè)計(jì) 班 級(jí)： 電氣n082 目錄專業(yè)綜合設(shè)計(jì)任務(wù)書3一、 指標(biāo)要求5二、 設(shè)計(jì)計(jì)算52.1 總體方案設(shè)計(jì)52.2 單元電路設(shè)計(jì)5 三、 軟件電路設(shè)計(jì)103.1 主程序103.2 ad轉(zhuǎn)換程序103.3 顯示程序10四、調(diào)試10五、總結(jié)11參考文獻(xiàn)和附錄12專業(yè)綜合設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容及要求請(qǐng)從以下題目中任選一題，選擇相同題目的學(xué)生應(yīng)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)說明書或程序有30%以上相同的則視為雷同，成績?yōu)椴缓细瘛ｎ}目1：凈水機(jī)控制器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)凈水機(jī)控制器，具有按鍵手動(dòng)操作、自動(dòng)控制和數(shù)碼顯示的功能；控制的對(duì)像動(dòng)作是電機(jī)啟停。題目2：數(shù)字溫度計(jì)控制器的設(shè)計(jì)設(shè)

2、計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)控制器，具有按鍵手動(dòng)操作、自動(dòng)控制和數(shù)碼顯示的功能；控制的對(duì)像動(dòng)作是加熱器件。題目3：熱電偶溫度儀控制器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)熱電偶溫度儀控制器，具有按鍵手動(dòng)操作、自動(dòng)控制和數(shù)碼顯示的功能；控制的對(duì)像動(dòng)作是加熱器件。題目4：多功能實(shí)驗(yàn)板的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)多功能實(shí)驗(yàn)板，具有按鍵手動(dòng)操作、自動(dòng)控制和數(shù)碼顯示的功能；控制的對(duì)像動(dòng)作是直流電機(jī)的啟停。題目5：自擬設(shè)計(jì)內(nèi)容自擬，但必須滿足以下條件：(1) 設(shè)計(jì)對(duì)象功能明確，有一定的意義；(2) 設(shè)計(jì)必須包括鍵盤顯示、單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)和電機(jī)(直流電機(jī)或交流電機(jī))的要素。二、要求的設(shè)計(jì)成果（課程設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)實(shí)物、圖紙等）1、應(yīng)用c51(或匯編)編寫程序?qū)崿F(xiàn)

3、應(yīng)用程序的功能，并添加適當(dāng)注釋；利用proteus完成電路的連接和調(diào)試通過；2、撰寫課程設(shè)計(jì)說明書一份，不少于2500字。課程設(shè)計(jì)說明書應(yīng)包括封面、任務(wù)書、正文（程序功能與使用說明；設(shè)計(jì)原理和思路，包括電路原理圖等；程序說明，包括流程圖與算法參數(shù)說明等；）、參考文獻(xiàn)（資料）、附錄（源程序清單）等內(nèi)容。三、進(jìn)程安排11月14日：查找分析資料，確定硬件邏輯原理圖、確定各程序模塊的功能；11月15日18日：完成設(shè)計(jì)，進(jìn)行編程、調(diào)試；11月19日12月3日：進(jìn)行程序測試，完善編碼；撰寫設(shè)計(jì)說明書，準(zhǔn)備答辯12月4日：答辯四、主要參考資料1 周凌斌基于proteus的電路與pcb設(shè)計(jì)第2版北京：電子工業(yè)

4、出版社，20052 楊雪紹單片機(jī)原理、接口技術(shù)及應(yīng)用西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005熱電偶溫度儀控制器設(shè)計(jì)一指標(biāo)要求： 設(shè)計(jì)一個(gè)熱電偶溫度儀控制器，具有按鍵手動(dòng)操作、自動(dòng)控制和數(shù)碼顯示的功能；控制的對(duì)像動(dòng)作是加熱器件。二設(shè)計(jì)計(jì)算：2.1總體方案設(shè)計(jì)：該控制器以at89c51為控制核心，以及電源、鍵盤、溫度采集、溫度顯示和控制輸出等電路組成。熱電偶采樣的實(shí)時(shí)溫度，經(jīng)過cpu處理反應(yīng)在數(shù)碼顯示器上，經(jīng)過和鍵盤輸入的溫度值進(jìn)行比較，從而控制加熱器的工作，達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度值后停止工作。系統(tǒng)框圖見圖1。圖1 系統(tǒng)框圖2.2單元電路設(shè)計(jì)：2.2.1單片機(jī)at89c51：主控模塊采用at89c51,與m

5、cs-51兼容。它是一種低電壓、高性能cmos 8位微處理器,可將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中,成為一種高效微控制器。見圖2 單片機(jī)at89c51。圖2 單片機(jī)at89c512.2.2熱電偶溫度采集：這里使用k型熱電偶（測溫范圍01000）。熱電偶利用熱電勢原理進(jìn)行溫度測量,適宜于測量高溫,由熱電偶的工作原理可知,它是有兩種不同成分的導(dǎo)體產(chǎn)生的電勢差,但此電壓(毫伏級(jí))很小,需要用運(yùn)算處理之后才能送往a /d轉(zhuǎn)換,另外,熱電偶都有非線性誤差,這就要求有非線性校正電路。ad595可以對(duì)k型熱電偶進(jìn)行零點(diǎn)補(bǔ)償和放大,基準(zhǔn)接點(diǎn)補(bǔ)償和放大電路如圖3所示。圖3基準(zhǔn)接點(diǎn)補(bǔ)償和放大電路2.2

6、.3 ad轉(zhuǎn)換模塊：放大之后,最后輸出信號(hào)送入tcl1543 進(jìn)行ad轉(zhuǎn)換。tlc1543 特性簡介：tlc1543 是由ti 公司開發(fā)的開關(guān)電容式ad 轉(zhuǎn)換器，該芯片具有如下的一些特點(diǎn)：10 位精度、11 通道、三種內(nèi)建的自測模式、提供eoc（轉(zhuǎn)換完成）信號(hào)等。該芯片與單片機(jī)的接口采用串行接口方式，引線很少，與單片機(jī)連接簡單。圖4是tlc1543 的引腳示意圖，其中a0a10 是11路輸入，vcc 和gnd 分別是電源引腳，ref+和ref-分別是參考電源的正負(fù)引腳，使用時(shí)一般將ref-接到系統(tǒng)的地，達(dá)到一點(diǎn)接地的要求，以減少干擾。其余的引腳是tlc1543 與cpu 的接口，其中cs 為片

7、選端，如不需選片，可直接接地。i/o clock 是芯片的時(shí)鐘端，adress 是地址選擇端，data out 是數(shù)據(jù)輸出端，這三根引腳分別接到cpu 的三個(gè)i/o 端即可。eoc 用于指示一次ad 轉(zhuǎn)換已完成，cpu 可以讀取數(shù)據(jù)，該引腳是低電平有效，根據(jù)需要，該引腳可接入cpu 的中斷引腳，一旦數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成，向cpu 提出中斷請(qǐng)求；此外，也可將該引腳接入一個(gè)普通的i/o 引腳，cpu 通過查詢?cè)撘_的狀態(tài)來了解當(dāng)前的狀態(tài)，甚至該引腳也可以不接，在cpu 向tlc1543發(fā)出轉(zhuǎn)換命令后，過一段固定的時(shí)間去讀取數(shù)據(jù)即可。圖4 tlc1543 的引腳示意圖圖5 單片機(jī)與tcl1543連接圖2.2

8、.4 led溫度顯示在顯示電路中采用2位共陰極led靜態(tài)顯示。靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電 路具有輸出所存功能，單片機(jī)將要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再管，直到下一次顯示數(shù)據(jù)需要更新時(shí)再傳送一次新數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的cpu時(shí)間。缺點(diǎn)是使用元件多，線路復(fù)雜。共陰極led數(shù)碼顯示電路如圖6。圖6 led顯示電路2.2.5 加熱部分 加熱部分采用晶閘管來控制加熱絲,加熱電路于主電路之間用用光耦p521進(jìn)行光電隔離,以防止對(duì)送往單片機(jī)的信號(hào)干擾。系統(tǒng)采用時(shí)間比例零位控制來控制晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)閉,其控制方式是:在設(shè)定的周期tc 內(nèi), tc 通常為1 s,在tc 周期內(nèi)根據(jù)輸出百分比,觸發(fā)信號(hào)使主回路連續(xù)接通

9、幾個(gè)周波(幾個(gè)完整的正弦波) ,然后在tc 周期剩余時(shí)間內(nèi)連續(xù)斷開幾個(gè)周波(幾個(gè)完整的正弦波) ,改變晶閘管在設(shè)定周期內(nèi)的通斷時(shí)間比例,以調(diào)節(jié)負(fù)載上交流電的平均功率,即可達(dá)到調(diào)節(jié)負(fù)載功率的目的。3.軟件設(shè)計(jì)：軟件系統(tǒng)主要由主程序、a /d 轉(zhuǎn)換程序、顯示程序等模塊組成。3.1 主程序 主程序主要用來完成單片機(jī)的初始化、調(diào)用ad轉(zhuǎn)換程序、鍵盤輸入、控制測溫、控制加熱等工作。流程圖見圖7。圖7 程序主流程圖3.2 a /d轉(zhuǎn)換程序a /d轉(zhuǎn)換程序子程序是tlc1543的驅(qū)動(dòng)程序（見附錄）,它是采用spi技術(shù)、20腳封裝的coms10位開關(guān)電容逐次a /d逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器,將經(jīng)過處理過的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)

10、換后傳送給at89c51進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,需要注意的是, tlc1543通道地址必須是寫入字節(jié)的高四位,而單片機(jī)讀入的數(shù)據(jù)是芯片上次a /d轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)。 3.3 顯示程序顯示程序顯示當(dāng)前溫度值,當(dāng)鍵盤進(jìn)行輸入的時(shí)候可以顯示設(shè)定參數(shù):超調(diào)量、占空比和設(shè)定溫度,在進(jìn)行加熱的過程中將測量的溫度實(shí)時(shí)顯示在led上。四調(diào)試：對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試，看是否實(shí)現(xiàn)該模塊的功能。電路連接完后，編寫軟件程序，如熱電偶主程序， a/d轉(zhuǎn)換子程序并在protues軟件上運(yùn)行程序，通過編譯無誤后，再編寫測溫儀總體程序，也即把線形化標(biāo)度變換子程序， a/d轉(zhuǎn)換子程序有機(jī)聯(lián)系起來，最后在protues軟件上運(yùn)行，通過編譯若提示

11、有誤，再核查更改程序。五總結(jié)：通過這次課程設(shè)計(jì)，我接受認(rèn)識(shí)了新的知識(shí)：protel 99se設(shè)計(jì)系統(tǒng)它具有原理圖設(shè)計(jì)，pcb（印刷電路板）設(shè)計(jì)，層次電路圖設(shè)計(jì)，報(bào)表制作，電路仿真以及邏輯器件設(shè)計(jì)等功能，大大開闊了視野，同時(shí)也基本掌握了其使用技巧，操作技能。 只有理論知識(shí)的我們，重新認(rèn)識(shí)了at89c51單片機(jī)，tlc1543，等硬件，對(duì)其工作原理更加明了，知道了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和管腳分布，讓我基本了解了硬件結(jié)構(gòu)知識(shí)，也理解了其具體型號(hào)和封裝方式的不同。新的知識(shí)，以前從未接觸過，現(xiàn)在了解了其操作界面和工作流程，理論和實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合在了一起。查找資料，借閱資料，學(xué)習(xí)知識(shí)等按部就班的進(jìn)行，終于工夫不負(fù)有心人

12、，我們成功了，一個(gè)個(gè)燦爛的笑臉后滿懷的是收獲后的欣悅和滴水不忘的感激之情。參考文獻(xiàn)：1 周凌斌基于proteus的電路與pcb設(shè)計(jì)第2版北京：電子工業(yè)出版社，20052 楊雪紹單片機(jī)原理、接口技術(shù)及應(yīng)用西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005附錄protues圖：熱電偶主程序：#include#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit adcdata=p17; / 定義管腳sbit adccs=p14; / 定義管腳sbit adcclk=p16; / 定義管腳unsigned char adcresult,s

13、end4;unsigned char kk5=4,4,4,4,4; unsigned char zz5=0,61,128,189,255; / 碼值unsigned int temperature;uchar code led=0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6,0x00;/0-9,-,全滅void run0832(void); /tlc0832a/d轉(zhuǎn)換子程序void series(void); /取相應(yīng)位位碼void convert(void); /取千，百，十，個(gè)位位碼void line(void); /線性化子程序void

14、 delay_50ms(uint t); /延時(shí)子程序char nx(bit y,short i); /main() /主程序 ie=0x00; scon=0x00; while(1) run0832(); /調(diào)tlc0832 a/d轉(zhuǎn)換子程序 line(); /調(diào)線性化子程序 convert(); /取千，百，十，個(gè)位位碼 series(); /取相應(yīng)位位碼void run0832(void) / tlc0832a/d轉(zhuǎn)換子程序 short i; unsigned char x; bit y; adccs=0;x=0x03;for(i=0;i1; adcclk=1; for(i=0;i7&i

15、0;i-)k=k*2; return(k); void series(void) /取相應(yīng)位位碼 short i; ti=0; for(i=0;i0;t-) for(j=6245;j0;j-); void convert(void) /取千，百，十，個(gè)位位碼 uchar i,a,bb4;bb3=temperature/1000;bb2=temperature%1000/100;bb1=temperature%100/10;bb0=temperature%10; if(temperature=1300|temperature=0) for(i=0;i4;i+) sendi=led10;/全滅 e

16、lse for(i=0;i4;i+) a=bbi; sendi=ledi; void line(void) /線性化子程序 uint temp5;temp0=zz0*kk0;temp1=temp0+(zz1-zz0)*kk1;temp2=temp1+(zz2-zz1)*kk2; temp3=temp2+(zz3-zz2)*kk3;temp4=temp3+(zz4-zz3)*kk4;if(adcresultzz0)temperature=kk0*adcresult;else if(adcresultzz1) temperature=temp0+kk1*(adcresult-zz0);else i

17、f(adcresultzz2) temperature=temp1+kk2*(adcresult-zz1);else if(adcresultzz3) temperature=temp2+kk3*(adcresult-zz2);else temperature=temp3+kk4*(adcresult-zz3); tcl1453驅(qū)動(dòng)程序：adclk 與tlc1543 的clk 引腳相連的單片機(jī)引腳adaddr 與tlc1543 的address 引腳相連的單片機(jī)引腳addout 與tlc1543 的addout 引腳相連的單片機(jī)引腳adcs 與tlc1543 的cs 引腳相連的單片機(jī)引腳實(shí)際使

18、用時(shí)，根據(jù)接線的情況定義好adclk、adaddr、addout、adcs，將通道號(hào)送入r2，調(diào)用adconver，即可從r0、r1 中得到轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，使用非常簡單。;*;ad.asm;功能簡介：每隔1s 輪流將一個(gè)通道的值顯示在數(shù)碼管后4 位，首位顯示通道號(hào);*gcoun data 22h ;通道計(jì)數(shù)器clk bit p1.1 ;時(shí)鐘端addr bit p1.0 ;地址端dout bit p1.4 ;數(shù)據(jù)輸出端cs bit p1.3 ;片選端hidden data 10h ;消隱碼counter data 57h ;顯示程序用計(jì)數(shù)器dispbuf data 58h ;顯示緩沖區(qū)首地址 org 0000h jmp start org 000bh ;定時(shí)中斷使用t0 jmp disp ;定時(shí)中斷程序 org 30hstart: mov sp,#5fh ;初始化 mov p1,#0ffh mov p0,#0ffh mov p2,#0ffh ;關(guān)所有l(wèi)ed 及數(shù)碼管 mov tmod,#00000001b mov th0,#high(65536-3000) mov tl0,#low(65536-3000