畢業(yè)論文答辯PPT

1、答辯人：XXX基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：2010級(jí)電氣2班學(xué)號(hào)：41003040222指導(dǎo)老師：XXX 研 究 意 義西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院 2010級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化2班 李暢煒基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文答辯 水是生命的源泉，人類生活永遠(yuǎn)也離不開(kāi)水。水的比較大的比熱容以及它的流動(dòng)性使它成為我們?nèi)粘Ｉ钪泻凸I(yè)生產(chǎn)中那個(gè)得力的助手。許多系統(tǒng)中需要通過(guò)控制水的溫度從而達(dá)到控制或者測(cè)量其它部分溫度的目的。對(duì)水的溫度的測(cè)量和控制已經(jīng)成為系統(tǒng)中很重要的部分，并且也已經(jīng)在我們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)了很重要的地位。 框 架基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文答辯1 設(shè)計(jì)任務(wù)

2、及要求2 硬件系統(tǒng)3 軟件設(shè)計(jì)4 系統(tǒng)調(diào)試及展示 西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院 2010級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化2班 李暢煒 1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)任務(wù)的具體要求：1) 能用鍵盤(pán)設(shè)定溫度并能用液晶顯示2) 在全量程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)升溫、降溫功能3) 在全量程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)水溫的自動(dòng)控制本設(shè)計(jì)是一個(gè)以51單片機(jī)為控制核心的溫度控制系統(tǒng)，主要是介紹了對(duì)水溫的檢測(cè)、顯示及控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水溫的實(shí)時(shí)控制設(shè)計(jì)任務(wù)的主要內(nèi)容畢業(yè)論文答辯西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院 2010級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化2班 李暢煒基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 硬件系統(tǒng)畢業(yè)論文答辯西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院 2010級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化2班 李暢煒

3、矩陣鍵盤(pán)AT89C52單片機(jī)LCD1602 繼電器繼電器電熱器風(fēng)扇系統(tǒng)整體框圖分為主機(jī)控制、溫度采集、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)顯示、水溫調(diào)節(jié)五個(gè)單元。 整體設(shè)計(jì)方案DS18 B205V電源基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 硬件系統(tǒng)基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文答辯西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院 2010級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化2班 李暢煒震蕩電路是單片機(jī)的振蕩源，震蕩電路的晶振結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路為單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率。其中晶振采用11.0592MHz。單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同

4、步。本系統(tǒng)采用11.0592MHz的晶振單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。（1）上電復(fù)位：STC89系列單片機(jī)為高電平復(fù)位，通常在復(fù)位引腳RST上連接一個(gè)電容到VCC，再連接一個(gè)電阻到GND，由此形成一個(gè)RC充放電回路保證單片機(jī)在上電時(shí)RST腳上有足夠時(shí)間的高電平進(jìn)行復(fù)位，隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這個(gè)電阻和電容的典型值為10K和10uF。（2）按鍵復(fù)位：按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個(gè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)按下時(shí)電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會(huì)保持一段時(shí)間的高電平來(lái)使單片機(jī)復(fù)位。震蕩電路復(fù)位電路單片機(jī)最小系統(tǒng)由供電電路、震蕩電路、復(fù)位電路及擴(kuò)展部分組

5、成。單片機(jī)的置位和復(fù)位，都是為了把電路初始化到一個(gè)確定的狀態(tài)，一般來(lái)說(shuō)，單片機(jī)復(fù)位電路作用在于將單片機(jī)內(nèi)部的一些寄存器以及存儲(chǔ)設(shè)備恢復(fù)成出廠初值單片機(jī)最小系統(tǒng)由供電電路、震蕩電路、復(fù)位電路組成及擴(kuò)展部分組成。本系統(tǒng)則采用5V電源進(jìn)行供電，我們主要來(lái)看一下震蕩電路與復(fù)位電路。單片機(jī)的震蕩路是單片機(jī)的振蕩源，震蕩電路的 晶振結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路為單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率。單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)運(yùn)行速度也就越快。單片機(jī)接受的一切指令的執(zhí)行都是建立在 晶振提供的時(shí)鐘頻率之上，一般而言一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振以便各部分保持同步。本系統(tǒng)采用11.0592MHZ的晶振單片機(jī)的復(fù)位，都是為了把電路初始化到

6、一個(gè)預(yù)先確定的一個(gè)狀態(tài)。復(fù)位電路的作用即在于把單片機(jī)內(nèi)部的一些寄存器和存儲(chǔ)器恢復(fù)到出廠初值。復(fù)位電路由按鍵復(fù)位與上電復(fù)位兩部分組成。 2 硬件系統(tǒng)基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文答辯西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院 2010級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化2班 李暢煒DS18b20是一種常用的數(shù)字溫度計(jì)。DS18b20僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信，測(cè)溫范圍在-55+125，最小精度為0.0625。DS18b20引腳圖 DS18b20電路圖DS18B20簡(jiǎn)介單線接口發(fā)送和接受消息，每一個(gè)都擁有獨(dú)特的片列序號(hào)，所以允許多只DS18B20接在一個(gè)單線總線上，可放置多個(gè)在不同地方。 使用協(xié)議初始化 ROM 操作命令

7、存儲(chǔ)器操作命令 執(zhí)行/數(shù)據(jù) 特別適合于構(gòu)成多點(diǎn)的溫度測(cè)控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理，而且每片DS18S20都有唯一的產(chǎn)品號(hào)，可以一并存入其ROM中，以便在構(gòu)成大型溫度測(cè)控系統(tǒng)時(shí)在單線上掛接任意多個(gè)DS18B20芯片。從DS18S20讀出或?qū)懭隓S18B20信息僅需要一根口線，其讀寫(xiě)及其溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所掛接的DS18S20供電，而且不需要額外電源DS18b20實(shí)物圖DS18B20一種常用的數(shù)字溫度計(jì)。這里給出了DS18B20的引腳圖、電路圖與實(shí)物圖。本系統(tǒng)采用了專用水溫探頭DS18B20，如第三圖所示。A僅有三個(gè)引腳，其中紅、黑、黃色分別是VC

8、C、GND、DQ(使能端口)，這里可以看出來(lái)，DS18S20讀寫(xiě)DS18B20信息僅需要一根接口線，其讀寫(xiě)及其溫度變換功率都來(lái)源于數(shù)據(jù)總線。另外，該總線本身也可以向所掛接的DS18S20供電，不需要額外電源。在其內(nèi)部，擁有寄生電源，即有DQ并聯(lián)的電容當(dāng)I/O端口處于高電平時(shí)，與DQ并聯(lián)的電容進(jìn)行充電，當(dāng)I/O端口處于低電平時(shí)，該寄生電源放電支持工作。 2 硬件系統(tǒng)基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文答辯西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院 2010級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化2班 李暢煒矩陣鍵盤(pán)又稱為行列式鍵盤(pán)，它是用4跟行線和4跟列線交叉構(gòu)成，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上，該結(jié)構(gòu)極大的減少了對(duì)I/O口的占用。 矩陣

9、鍵盤(pán)電路圖矩陣鍵盤(pán)簡(jiǎn)介44的矩陣式鍵盤(pán)由4根行線和4根列線交叉構(gòu)成，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上，這樣就構(gòu)成了16個(gè)按鍵。其中交叉點(diǎn)的行列線是不連接的，當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，此交叉點(diǎn)處的行線和列線導(dǎo)通。行線通過(guò)接到VCC上。當(dāng)無(wú)鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有鍵按下時(shí)，行、列線在交點(diǎn)導(dǎo)通，此時(shí)，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。這是識(shí)別按鍵是否按下的關(guān)鍵。然而，矩陣鍵盤(pán)中的每條行線與4條0列線相交，交點(diǎn)的按鍵按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電平，各按鍵間將相互影響，鍵分析時(shí)必須將行線、列線信號(hào)配合起來(lái)作適當(dāng)處理，才能確定閉合鍵的位置。 。 鍵值分布圖矩陣鍵盤(pán)實(shí)物圖0741852963設(shè)定 2

10、硬件系統(tǒng)基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文答辯西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院 2010級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化2班 李暢煒LCD1602簡(jiǎn)介1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。LCD1602引腳圖LCD1602電路圖第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 5 腳：R/W 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。 當(dāng) RS和 R/W 共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 第 6 腳

11、：E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令LCD1602實(shí)物圖用 LCD 顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 68 或 88 點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)， 還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式， 根據(jù)在 LCD 上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。福建農(nóng)林大學(xué)交通學(xué)院 2007級(jí)物流管理2班 徐建福 3 軟件

12、設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文答辯整體設(shè)計(jì)西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院 2010級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化2班 李暢煒main.c系統(tǒng)初始化鍵盤(pán)掃描函數(shù)顯示鍵盤(pán)輸入溫度讀取實(shí)時(shí)溫度循環(huán)執(zhí)行溫度控制函數(shù)ds18b20.c復(fù)位函數(shù)寫(xiě)跳過(guò)ROM及啟動(dòng)轉(zhuǎn)換命令復(fù)位函數(shù)寫(xiě)跳過(guò)ROM及轉(zhuǎn)換結(jié)果命令讀取溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果lcd1602.c使能命令寫(xiě)入液晶初始化顯示單個(gè)字符顯示多個(gè)字符顯示一個(gè)字符串control.c溫度比較函數(shù)工作狀態(tài)顯示keypad.c鍵盤(pán)初始化按鍵判斷獲取鍵值延時(shí)消抖delay.c毫秒延時(shí)函數(shù)微妙延時(shí)函數(shù)pwm.cPWM周期設(shè)定PWM占空比設(shè)定PWM控制函數(shù)pid.cPID初始化增量控制PI

13、D函數(shù)體PID函數(shù)福建農(nóng)林大學(xué)交通學(xué)院 2007級(jí)物流管理2班 徐建福 3 軟件設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文答辯開(kāi)始聲明函數(shù)及變量系統(tǒng)初始化西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院 2010級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化2班 李暢煒鍵盤(pán)掃描返回顯示輸入溫度執(zhí)行溫度比較函數(shù)讀取實(shí)時(shí)溫度判斷是否有輸入主程序流程圖YN福建農(nóng)林大學(xué)交通學(xué)院 2007級(jí)物流管理2班 徐建福 PID算法介紹 3 軟件設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文答辯在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例

14、、 積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。公式中我們可以看到PID的三個(gè)組成部分，比例控制（系統(tǒng)的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系，此時(shí)存在穩(wěn)態(tài)誤差）；積分控制（系統(tǒng)的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系，可消除靜差）；微分控制（系統(tǒng)的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分成正比關(guān)系，可預(yù)測(cè)誤差變化趨勢(shì)）當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的 其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用

15、比例、 積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。其公式如下所示：西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院 2010級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化2班 李暢煒福建農(nóng)林大學(xué)交通學(xué)院 2007級(jí)物流管理2班 徐建福 增量式PID算法 3 軟件設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文答辯 由于單片機(jī)控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量，因此式（4-1）中的積分和微分項(xiàng)不能直接準(zhǔn)確計(jì)算，只能用數(shù)值計(jì)算的方法逼近。離散化處理西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院 2010級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化2班 李暢煒 PID參數(shù)整定（試湊法） 4系統(tǒng)調(diào)試及展示基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文答辯由于單片機(jī)控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量，因此式（4-1）中的積分和微分項(xiàng)不能直接準(zhǔn)確計(jì)算，只能用數(shù)值計(jì)算的方法逼近。西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院 2010級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化2班 李暢煒01初值確定02進(jìn)行P整定03進(jìn)行PI整定04進(jìn)行PID整定05確定參數(shù) 4系統(tǒng)調(diào)試及展示西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院 2010級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化2班 李暢煒基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文答辯