電氣自動化技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書

1、江蘇機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣自動化技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書專 業(yè) 電氣自動化技術(shù)學(xué) 生 姓 名 徐良學(xué) 號1250192112課題基于單片機電阻爐爐溫控制系統(tǒng)的設(shè)計起 迄 日 期2013年11月18日- 2014年6月5日地點江蘇機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院指 導(dǎo) 教 師吳興華一、設(shè)計原始資料：單片機主要用于控制，它的應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè)，大到航天飛機，小至日常生活中的冰箱、彩電，單片機都可以大顯其能。單片機將微處理器、存儲器、定時/計數(shù)器、i/o接口電路等集成在一個芯片上的大規(guī)模集成電路，本身即是一個小型化的微機系統(tǒng)。單片機技術(shù)與傳感與測量技術(shù)、信號與系統(tǒng)分析技術(shù)、電路設(shè)計技術(shù)、可編程邏輯應(yīng)用技術(shù)、微機接口技

2、術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機操作系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計、高級語言程序設(shè)計、軟件工程、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字信號處理、自動控制、誤差分析、儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝等的結(jié)合，使得單片機的應(yīng)用非常廣泛。同時，單片機具有較強的管理功能。采用單片機對整個測量電路進行管理和控制，使得整個系統(tǒng)智能化、功耗低、使用電子元件較少、內(nèi)部配線少、成本低，制造、安裝、調(diào)試及維修方便。電阻爐是利用電流使?fàn)t內(nèi)電熱元件或加熱介質(zhì)發(fā)熱，從而對工件或物料加熱的工業(yè)爐。電阻爐在機械工業(yè)中用于金屬鍛壓前加熱、金屬熱處理加熱、釬焊、粉末冶金燒結(jié)、焙燒和退火、低熔點金屬熔化、砂型和油漆膜層的干燥等。電阻爐的功率是根據(jù)電阻爐的熱平衡

3、原則確定的，通過熱平衡計算，可以比較精確地算出電阻爐的功率。電爐所需的功率應(yīng)包括爐子蓄熱，工件加熱需要熱量、工件保溫需要的熱量、氣氛裂解所需的熱量，熱損失等。其中爐子蓄熱由電爐的規(guī)格、構(gòu)造和主要尺寸、爐襯厚度，材料導(dǎo)熱系數(shù)決定。一般地說，爐子越大，爐子蓄熱越大，反之亦然。工件加熱需要熱量、工件保溫需要的熱量由爐子的產(chǎn)量、工件的性質(zhì)和規(guī)格尺寸、工作溫度、時間決定。爐子的產(chǎn)量越大，功率越大，反之亦然。氣氛裂解所需的熱量，由氣氛的性質(zhì)決定。熱損失的熱量，包括進料口部位、落料口部位的散熱和其它部位的輻射損失等。爐子功率計算有利用熱平衡原則確下的理論計算法、經(jīng)驗計算法。理論計算法，主要參數(shù)是產(chǎn)量、溫度、

4、升溫時間。經(jīng)驗計算法常用三種：根據(jù)爐膛容積和工作溫度計算功率或根據(jù)爐膛內(nèi)表面積和工作溫度計算功率或根據(jù)相同品種的爐子產(chǎn)量的類比推算功率。二.主要功能：單片機具有體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能ic卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、以及各種智能機械了。因此，單片機的學(xué)

5、習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個范疇：1.在智能儀表儀表上的應(yīng)用：單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物流量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。例如精密的測量設(shè)備，各種分析儀。2.在工業(yè)控制中的應(yīng)用：用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制

6、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠的智能化管芯片理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。三主要指標(biāo)1、主流單片機包括cpu、4kb容量的rom、128 b容量的ram、 2個16位定時/計時器、4個8位并行口、全雙工串口行口、adc/dac、spi、i2c、isp、iap。2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，實現(xiàn)模塊化；3、單片機可靠性高，可工作到106 107小時無故障；4、處理功能強，速度快。5、低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品6、控制功能強運算器由運算部件算術(shù)邏輯單元（arithmetic & l

7、ogical unit，簡稱alu）、累加器和寄存器等幾部分組成。alu的作用是把傳來的數(shù)據(jù)進行算術(shù)或邏輯運算，輸入來源為兩個8位數(shù)據(jù)，分別來自累加器和數(shù)據(jù)寄存器。alu能完成對這兩個數(shù)據(jù)進行加、減、與、或、比較大小等操作，最后將結(jié)果存入累加器。例如，兩個數(shù)6和7相加，在相加之前，操作數(shù)6放在累加器中，7放在數(shù)據(jù)寄存器中，當(dāng)執(zhí)行加法指令時，alu即把兩個數(shù)相加并把結(jié)果13存入累加器，取代累加器原來的內(nèi)容6。運算器有兩個功能：(1) 執(zhí)行各種算術(shù)運算。(2) 執(zhí)行各種邏輯運算，并進行邏輯測試，如零值測試或兩個值的比較。運算器所執(zhí)行全部操作都是由控制器發(fā)出的控制信號來指揮的，并且，一個算術(shù)操作產(chǎn)生

8、一個運算結(jié)果，一個邏輯操作產(chǎn)生一個判決?？刂破饔沙绦蛴嫈?shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時序發(fā)生器和操作控制器等組成，是發(fā)布命令的“決策機構(gòu)”，即協(xié)調(diào)和指揮整個微機系統(tǒng)的操作。其主要功能有：(1) 從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下一條指令在內(nèi)存中的位置。(2) 對指令進行譯碼和測試，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號，以便于執(zhí)行規(guī)定的動作。(3) 指揮并控制cpu、內(nèi)存和輸入輸出設(shè)備之間數(shù)據(jù)流動的方向。微處理器內(nèi)通過內(nèi)部總線把alu、計數(shù)器、寄存器和控制部分互聯(lián)，并通過外部總線與外部的存儲器、輸入輸出接口電路聯(lián)接。外部總線又稱為系統(tǒng)總線，分為數(shù)據(jù)總線db、地址總線ab和控制總線cb。通過輸入輸出接口電路，實現(xiàn)

9、與各種外圍設(shè)備連接。四、設(shè)計要求本次的畢業(yè)設(shè)計的題目是單片機水溫控制系統(tǒng)設(shè)計。它是多種技術(shù)知識的結(jié)合，不僅涉及到軟件的設(shè)計，而且還將應(yīng)用電子技術(shù)與單片機的應(yīng)用技術(shù)有機結(jié)合，使其具有精度高、測量誤差小、穩(wěn)定性好等特點。電路板的設(shè)計技術(shù)和機械加工工藝的巧妙結(jié)合，使其具備了顯示直觀、體積做工精細(xì)等特點，能為它在其它領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。因為經(jīng)過我們調(diào)查發(fā)現(xiàn)許多應(yīng)用場合原來就有測溫控溫儀器，只是隨著對生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)需要的要求在不斷地提高，以往的那些測溫控溫的儀器根本不能滿足現(xiàn)在的要求。其中，有部分應(yīng)用場合對精度提高的幅度要求也不是特別高。因此，為了提高性價比，我所設(shè)計的系統(tǒng)提出在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)

10、上進行一些簡單的改良，以此為出發(fā)點，主要闡述的是水溫自動控制系統(tǒng)的一種實現(xiàn)方法。水箱水溫控制部分，提出了用ds18b20、stc89c52單片機及l(fā)cd的硬件電路完成對水溫的實時檢測及顯示，而爐內(nèi)溫度控制部分，由ds18b20檢測爐內(nèi)溫度，用中值濾波的方法取一個值存入程序存取器內(nèi)部一個單元作為最后檢測信號，并在lcd中顯示?？刂破魇怯胹tc89c52單片機，用設(shè)定的算法對檢測信號和設(shè)定值的差值進行調(diào)節(jié)后輸出pwm控制信號給執(zhí)行機構(gòu)，去調(diào)節(jié)電阻爐的加熱功率，從而控制爐內(nèi)溫度。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優(yōu)點，特別適合于構(gòu)成多點的溫度測控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號供微機處理，而且每片ds18b20都有唯一的產(chǎn)品號，可以一并存入其rom中，以便在構(gòu)成大型溫度測控系統(tǒng)時在單線上掛接任意多個ds18s20芯片。從ds18s20讀出或?qū)懭雂s18s20信息僅需要一根口線，其讀寫及其溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所掛接的ds18b20供電，