水温控制系统设计.pdf

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1、河南工业职业技术学院毕业论文 1 摘要：在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而大大的提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是工业生产中经常会遇到的控制问题.该实验设计基于飞思卡尔 MC9S12DG128 开发板平台，根据实验任务要求，完成了基于单片机的水温自动控制系统的设计。温度是生活以及生产中最基本的物理量，它表征

2、的是物体的冷热程度。自然界中任何物理、化学过程都与温度有着密切的联系。在很多生产过程中，温度的测量和控制都直接关系安全生产、生产效率、生产质量、能源利用等方面的问题。因此，温度的测量和控制在我国的很多经济领域都受到高度重视。单片机是一种集 CPU、RAM、ROM、I/O 接口和中断系统等部分于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可以实现对数字信息的处理和控制，因此，单片机广泛应用于现代工业控制中。此控制具有重量轻、体积小、价格低、可靠性高、耗电低和操作灵活等优点，因此利用单片机进行温度测量控制会大大提高其可靠性和准确性。单片机对温度的测量控制是基于传感器、A/D 转换器以及扩展接口和执行机构来进

3、行的。在闭环过程控制系统中，过程的实时参数由传感器和A/D 转换器来进行实时采集，并由单片机自动记录、处理并控制执行机构来进行调节和控制。因此需要对单片机进行扩展和开发，来形成一个完整的单片机温度控制系统。关键字：飞思卡尔 单片机 水温自动控制 河南工业职业技术学院毕业论文 2 Abstract：In industrial production,current,voltage,temperature,pressure,flow,flow rate and switching capacity are commonly used parameters of the main accused.Am

4、ong them,the temperature control is more and more important.In industrial production in many fields,people need to all kinds of heating furnace,heat treatment furnace,in the reactor and the boiler the temperature detection and control.Using SCM to control temperature control is not only convenient,s

5、imple and flexibility advantages of large,In the actual production of the experimental environment,because the system internal and external heat exchange is difficult to control,and other interference factors is unable to accurately calculated,so the temperature changes tend to be accurately predict

6、ed environmental disturbance.But the normal process of industrial production,the production of temperature is relatively accurate and harsh,industrial production,often to keep the reactor to maintain a certain temperature,to promote the sustained and rapid response,at the same time,the previous temp

7、erature control is mostly artificial through the instrument display to adjust the temperature of the pattern,however,artificial temperature control precision is not high,but the response is not sensitive,has big error,so the need for better temperature measuring and controlling method.SCM is a set o

8、f CPU,RAM,ROM,I/O interface and interrupt part of the system in one device,only need external power supply and the crystal can be achieved on the digital information reliability,low power consumption and the advantages of flexible operation,therefore the use of single-chip temperature measurement an

9、d control will greatly improve the reliability and accuracy.of.In a closed loop process control system,real-time process parameters from the sensor and A/D converter to perform real-time collection,and is composed of a single chip computer automatic recording,processing and controlling the actuator

10、to adjust and control.Hence the need for a single expansion and development,to form a complete temperature control system with single chip microcomputer.Keywords:MCU temperature control of fly think of Carle 河南工业职业技术学院毕业论文 3 目录 第 1 节 绪论.4 1.1 温度控制系统概述.4 1.3 系统组成.4 第 2 节 系统硬件设计.6 2.1 设计思路.6 2.2 系统总体设

11、计框图.7 2.3 主要元件介绍.7 2.4 电路原理图.10 2.5 温度采样电路.11 2.6 温度控制电路.13 2.7 主机控制部分.13 2.8 键盘及数字显示部分.13 2.9 微机控制及图形显示部分.15 第 3 节 系统的软件设计.17 3.1 主程序流程图.17 3.2 键盘显示程序.18 第 4 节 系统调试与测试结果分析.19 4.1 系统测试仪器:.19 4.2 测试方法:.19 4.3 测试结果.19 结论.21 致谢.22 参考文献.23 附 录 1.24 河南工业职业技术学院毕业论文 4 第 1 节 绪论 在现代冶金、石油、化工及电力生产过程中，温度是极为重要而又

12、普遍的热工参数之一，在环境恶劣或温度较高等场合，为了保证生产过程正常安全地进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度、节约能源，要求对加热炉炉温进行测、显示、控制，使之达到工艺标准。如何更快、更准确的控制所需的温度是温度控制技术的关键。1.1 温度控制系统概述 本文介绍的是一个以 51 单片机为控制核心的温度控制系统，此系统通过人机交互设定控制温度，采用增量型 PID 算法，通过脉宽调制控制电炉加热，最终实现温度的恒定。该系统具有温度超调量小、调节时间短、静态误差小、测量精确、恒定温度与设定温度偏差小等优点，且控制方便、显示直观、性能稳定、可靠性高。1.2 设计任务与要求 系统的基本任

13、务与要求：（1）系统的基本要求：一定量水由电炉加热,要求温度可以在一定范围内由人工设顶,并能在环境温度降低时自动实现调整,以保持设定的温度基本不变。（2）主要性能指标 a.温度设定范围：温度设定为 3070最小区分度为 1；b.控制精度：温度控制的静态误差名 1；c.用十进制数码显示实际温度；(3)扩展功能 a.具有通信能力，可接收其他数据设备发朱的命令，或将结果传送到其他数据设备；b.采用适当的控制方法；当没定温度或环境温度突变时减小系统的调节时间和超调号 c.能自动显示温度随时间变化的曲线。1.3 系统组成 本系统是一个典型的检测、控制型应用系统，它要求系统完成从温度检测、信号处理、输入、

14、运算到输出控制电炉加热功率以实现温度控制的全过程。因此，以单片机为核心组成一个专用计算机应用系统，以满足检测、控制应用类型的功能要求。另外，单片机的使用特为实现温度的智能化控制以及提供完善河南工业职业技术学院毕业论文 5 的人机界面及多机通讯接口提供了可能，而这些功能在常规数字逻辑电路中往往是难以或无法实现的。根据设计任务基本要求，本系统应具有以下基本功能：（1）可以进行温度设定，并自动调节温度给定的温度值。（2）可以调整 PID 控制参数，满足不同控制对象与控制品质要求。（3）可以实时显示给定温度与温度实测值。河南工业职业技术学院毕业论文 6 第 2 节 系统硬件设计 本电路总体设计包括五部

15、分：主机控制部分（89C52）、前向通道（温度采样电路）、后向通道（温度控制电路）、键盘和数字显示部分、微机控制及图形显示。2.1 设计思路（1）、方案一：此方案是采用传统的模拟控制方法（方案框图如图 2.1），选用模拟电路，用电位器设定给定值，反馈的温度值与给定的温度值比较后，决定加热或者不加热。器特点是电路简单，易于实现，但是系统所得结果的精度不高并且调节动作频繁，系统静差大，不稳定。系统受环境的影响大，不能实现复杂的控制算法，而且不易实现对系统的控制及对温度的显示，人机交换性能差。图 2.1 模拟控制框图（2）、方案二：采用单片机 89c52 为核心。采用了温度传感器 AD590 采集温

16、度变化信号，A/D 采样芯片 ADC0804 将其转换成数字信号并通过单片机处理后去控制温度，使其达到稳定。使用单片机具有编程灵活，控制简单的优点，使系统能简单的实现温度的控制及显示，并且通过软件编程能实现各种控制算法使系统还具有控制精度高的特点。该水温控制系统是一个典型的检测、控制型应用系统，它要求系统完成从水温检测、信号处理、输入、运算到输出控制电炉加热功率以实现水温控制的全过程。以单片微型计算机为核心组成一个专用计算机应用系统，以满足检测、控制应用类型的功能要求。另外，单片机的使用也为实现水温的智能化控制以及提供完善的人机交互界面及多机通讯接口提供了可能，而这些功能在常规数字逻辑道路中往

17、往是难以实现或无法实现的。所以，本例采用以单片机为核心的直接数字控制系统。河南工业职业技术学院毕业论文 7 比较两种方案，方案二明显的改善了方案一的不足及缺点，并具有控制简单、控制温度精度高的特点。因此本设计电路采用方案二。2.2 系统总体设计框图 本系统以 89c52 单片机为核心，采用了温度传感器 AD590，A/D 采样芯片ADC0804，可控硅 MOC3041 及 PID 算法实现对温度的精确控制。系统由前向通道模块（即温度采样模块）、后向控制模块、系统主模块及键盘显示摸块等四大模块组成。系统框图如图 2.2 图 2.2 系统框图 2.3 主要元件介绍 1.89C52 简介 89C52

18、 是 INTEL 公司 MCS-51 系列单片机中基本的产品，它采用 INTEL 公司可靠的 CHMOS 工艺技术制造的高性能 8 位单片机，属于标准的 MCS-51 的HCMOS 产品。它结合了 HMOS 的高速和高密度技术及 CHMOS 的低功耗特征，它基于标准的 MCS-51 单片机体系结构和指令系统，属于 80C51 增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。89C52 内置 8 位中央处理单元、256 字节内部数据存储器 RAM、8k 片内程序存储器（ROM）32 个双向输入/输出(I/O)口、3 个 16 位定时/计数器和 5 个

19、两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外，89C52 还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。河南工业职业技术学院毕业论文 8 在空闲模式下冻结 CPU 而 RAM 定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存 RAM 数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。89C52有 PDIP(40pin)和 PLCC(44pin)两种封装形式。管脚介绍 VCC：供电电压。GND：接地。P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收

20、输出 4TTL 门电流 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入 P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL门电流。P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断 0）P3.3/INT1（外部中断 1）P3.4 T0（计时器 0 外部输入）P3.5 T1（计时器 1 外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）RST：复位输入

21、。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。2.AD590 简介 AD590 是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：1、AD590 的测温范围为-55+150。2、AD590 的电源电压范围为 4V30V。电源电压可在 4V6V 范围变化，电流变化 1mA，相当于温度变化 1K。AD590 可以承受 44V 正向电压和 20V 反向电压，因而器件反接也不会被损坏。3、输出电阻为 710MW。4、精度高。AD590 共有 I、J、K、L、M 五档，其中 M 档精度

22、最高，在-55+150范围内，非线性误差为0.3。3.ADC0804 简介 河南工业职业技术学院毕业论文 9 ADC0804 为一只具有 20 引脚 8 位 CMOS 连续近似的 A/D 转换器，（1）.PIN1(CS)：Chip Select，与 RD、WR 接脚的输入电压高低一起判断读取或写入与否，当其为低位准(low)时会 active。（2）.PIN2(RD)：Read。当 CS、RD 皆为低位准(low)时，ADC0804 会将转换后的数字讯号经由 DB7 DB0 输出至其它处理单元。（3）.PIN3(WR)：启动转换的控制讯号。当 CS、WR 皆为低位准(low)时ADC0804

23、做清除的动作，系统重置。当 WR 由 01 且 CS 0 时，ADC0804会开始转换信号，此时 INTR 设定为高位准(high)。（4）.PIN4、PIN19(CLK IN、CLKR)：频率输入/输出。频率输入可连接处理单元的讯号频率范围为 100 kHz 至 800 kHz。而频率输出频率最大值无法大于 640KHz，一般可选用外部或内部来提供频率。若在 CLK R 及 CLK IN 加上电阻及电容，则可产生 ADC 工作所需的时序，其频率约为：（5）.PIN5(INTR)：中断请求。转换期间为高位准(high)，等到转换完毕时 INTR 会变为低位准(low)告知其它的处理单元已转换完

24、成，可读取数字数据。（6）.PIN6、PIN7(VIN(+)、VIN(-)：差动模拟讯号的输入端。输入电压VINVIN(+)VIN(-)，通常使用单端输入，而将 VIN(-)接地。（7）.PIN8(A GND):模拟电压的接地端。河南工业职业技术学院毕业论文 10 2.4 电路原理图 protues 仿真图如图 2.3 电路仿真图 2.3 Protues 仿真图显示当前温度 30 工作原理：温度采集电路主要由温度传感器（AD590）、基准电压（7812）及A/D 转换电路（ADC0804）三部分组成。PID 控制算法和根据实验数据分区间控制的算法，对于温度系统来说，被控对象没有精确的数学模型。

25、热得快加热使得水温具有有热惯性，而且检测的实时数据是检测点附近的实时温度并不能完全体现 1 升水的实际温度，所以经典 PID 控制算法不能满足设计要求，还必须根据实验数据进行调整。这种控制算法基本能够满足设计要求，且通用性较强。温度控制电路主要由光电耦合器 MOC3041 和双向可控硅 BTA12 组成。MOC3041光电耦合器的耐压值为 400v，它的输出级由过零触发的双向可控硅构成，它控制着主电路双向可控硅的导通和关闭。100电阻与 0.01uF 电容组成双向可控硅保护电路主机控制部分采用了单片机 89C52。单片机 89C52 内部有 8KB 单元河南工业职业技术学院毕业论文 11 的程

26、序存储器及 256 字节的数据存储器。因此系统不必扩展外部程序存储器和数据存储器这样大大的减少了系统硬件部分。在设计键盘/显示电路时，我们使用单片机 2051 做为电路控制的核心，单片机 2051 具有一个全双工的串行口采用串口，利用此串行口能够方便的实现系统的控制和显示功能。微机控制及图形显示部分在系统设计中我们通过 Visual Basic 语言设计了微机控制界面。通过系统与微机的通信大大的提高了系统的各方面性能。2.5 温度采样电路 系统的信号采集电路主要由温度传感器（AD590）、基准电压（7812）及 A/D转换电路（ADC0804）三部分组成。电路图如图 2.4 R25KDB018

27、DB117DB216DB315DB414DB513DB612DB711/CS1/RD2/WR3/INTR5V+20CLK R19CLK IN4VIN+6VIN-7AGND8Vref/29DGND10J6ADC0804-2+36741 85J3OP0712J4414812J54148R810kC2150pVCCR720k+15-15R430kR381k213VinGNDOUTJ17812+1512J2AD590-15AGNDR130KR65kR55k89C52VCC+c110u 图 2.4 温度采样电路原理图（1）AD590 性能描述 测量范围在-50-+150，满刻度范围误差为0.3，当电源电

28、压在 510V 之间，稳定度为 1时，误差只有0.01。AD590为电流型传感器温度每变化 1其电流变化 1uA 在 35和 95时输出电流分别为 308.2uA 和 368.2uA。（2）ADC0804 性能描述 ADC0804 为 8bit 的一路 A/D 转换器，其输入电压范围在 05v，转换速度小于 100us，转换精度 0.39。满足系统的要求。（3）电路原理及参数计算 温度采样电路的基本原理是采用电流型温度传感器 AD590 将温度的变化量转换成电流量，再将电流量转换成电压量通过 A/D转换器 ADC0804 将其转换成数值量 交由单片机处理。方案一：采用模糊控制算法，对于一个典型

29、的模糊控制系统，考虑它的输入信号有偏差e和偏差变化率e两种，输出信号为控制信号u。根据测试经验，可选取三角型隶属函数，分为正大、正中、正小、正零、零、河南工业职业技术学院毕业论文 12 负零、负小、负中、负大，9 个档次。然后根据控制规则列出规则基表。这种控制方法能够较精确的实现设计要求，但是考虑到单片机的存储量，和实时性，不采取这种尚未完全推广的控制方法。采用经典 PID 控制算法和根据实验数据分区间控制的算法，对于温度系统来说，被控对象没有精确的数学模型。热得快加热使得水温具有有热惯性，而且检测的实时数据是检测点附近的实时温度并不能完全体现 1 升水的实际温度，所以经典 PID 控制算法不

30、能满足设计要求，还必须根据实验数据进行调整。这种控制算法基本能够满足设计要求，且通用性较强。本设计采用 PID作为控制算法。如图 2.5 图中三端稳压 7812作为基准电压,由运放虚短虚断可知运放的反向输入端Ui的电压为零伏。当输出电压为零伏时(即 Uo=0v)列出 A 点的结点方程如下:(12)UbRRIc.(1)由于系统控制的水温范围为 35-95,所以当输出电压为零伏时 AD590 的输出电流为 308.2uA,因此为了使Ui的电位为零就必须使电流Ib等于电流Ic等于308.2uA,三端稳压7812 的输出电压为 12v 所以由方程(1)得 121238.94308.2UbvRRkIcu

31、A(2)由方程(2)的取电阻 R2=30k,R1=10k 的电位器。又由于 ADC0804 的输入电压范围为 05v，为了提高精度所以令水温为 95时 ADC0804 的输入电压为 5v（即 Uo=5v）。此时列出 A 点的结点方程如下:(54)(12)UoRRUbRRIc (3)5(54)308.2368.2vRRuAuA+157812-15电炉AD590outR5 81kR1 30kR2 5kR3 30kR4 30kUoUiOP07图 2.5 A Uc 河南工业职业技术学院毕业论文 13 5483.33RRk 当水温为 95时 AD590 的输出电流为 368.2uA。由方程式（3）得 R

32、4+R5=83.33k 因此取 R5=81k,R5=5k 的电位器。2.6 温度控制电路 此部分电路主要由光电耦合器 MOC3041 和双向可控硅 BTA12 组成。MOC3041光电耦合器的耐压值为 400v，它的输出级由过零触发的双向可控硅构成，它控制着主电路双向可控硅的导通和关闭。100电阻与 0.01uF 电容组成双向可控硅保护电路。控制部分电路图如图（2.6）。220v1000.01uFBTA12MOC304174LS07250电炉vccin 27 图 2.6 2.7 主机控制部分 此部分是电路的核心部分，系统的控制采用了单片机 89C52。单片机 89C52内部有 8KB 单元的程

33、序存储器及 256 字节的数据存储器。因此系统不必扩展外部程序存储器和数据存储器这样大大的减少了系统硬件部分。2.8 键盘及数字显示部分 在设计键盘/显示电路时，我们使用单片机 2051 做为电路控制的核心，单片机 2051 具有一个全双工的串行口采用串口，利用此串行口能够方便的实现系统的控制和显示功能。键盘/显示接口电路如图 2.7。河南工业职业技术学院毕业论文 14 RST/VPP1(RXD)P3.02(TXD)P3.13XTAL24XTAL15(/INT0)P3.26(/INT1)P3.37(T0)P3.48(T1)P3.59GND10VCC20P3.711P1.719P1.012P1.

34、618P1.113P1.517P1.214P1.416P1.31589C2051J1A1B2C3E14E25E36Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U112J2R1R2R3R4R5R6R7R8afbcdeghA7B6C4D2E1F9G10GND/VCC3 8H5DS1afbcdeghA7B6C4D2E1F9G10GND/VCC3 8H5DS2afbcdeghA7B6C4D2E1F9G10GND/VCC3 8H5DS3afbcdeghA7B6C4D2E1F9G10GND/VCC3 8H5DS4afbcdeghA7B6C4D2E1F9G10GND/VCC3 8H5DS5a

35、fbcdeghA7B6C4D2E1F9G10GND/VCC3 8H5DS6afbcdeghA7B6C4D2E1F9G10GND/VCC3 8H5DS7afbcdeghA7B6C4D2E1F9G10GND/VCC3 8H5DS8VCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCVCCHY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7VCCVCCGNDP3.3P3.4P3.5P3.5P3.4P3.3J3C1C2GND+C3HGNDVCCAFBCDEGGGGGGGGGFFFFFFFFEEEEEEEDDDDDDDDCCCCCCCCEBBBBBBBAAAAAAABAY0Y2Y1Y3Y4Y5Y6Y

36、7P3.2P3.2P3.7P3.7Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8R9R10R11R12R13R14R15R160101AJ10101AJ20101AJ30101AJ40101AJ50101AJ60101AJ70101AJ80101AJ90101AJ100101AJ110101AJ120101AJ130101AJ140101AJ150101AJ16 图 2.7 键盘/显示部分电路 图 2-5-1 中单片机 2051 的 P1 口接数码管的 8 只引脚，这样易于对数码管的译码，使数码管能显示设计者所需的各数值、小数点、符号等等。单片机 2051 的 P3.3、P3.4、P3.5 接 3-8 译码

37、器 74L138，译码器的输出端直接接八个数码管的控制端和键盘，键盘扫描和显示器扫描同用端口这样能大大的减少单片机的 I/O，减少硬件的花费。键盘的接法的差别直接影响到硬件和软件的设计，考虑到单片机 2051 的端口资源有限，所以我们在设计中将传统的 4*4 的键盘接成 8*2 的形式（如图 2.8），键盘的扫描除了和显示共用的 8 个端外，另外的两个端直接和 2051 的 P3.2 和P3.7 相连。Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7P3.2p3.7 图 2.8 键盘接线 如图 2.8 的接法已经完全用完了单片机的 15 个 I/O 口，有效的利用了单片机河南工业职业技术学院毕业论文 15 的

38、资源。2.9 微机控制及图形显示部分 为了使系统具有更好的人机交换界面，在系统设计中我们通过 Visual Basic 语言设计了微机控制界面。通过系统与微机的通信大大的提高了系统的各方面性能。其控制界面见图 2.9 由于单片机 89C52 串行口为 TTL 电平，而 PC 机为 RS232 电平，因此系统采用了MAX232电平转换芯片。由于系统设计了多机通信的功能，即主系统（89C52）和键盘及数字显示部分的通信、主系统（89C52）和PC机 的通信，所以在设计电路时要特别注意多机通信的时序及竞争问题，针对此类问题在设计中我们特地的在两根串行通信线上增加了如图 2.9 的电路：如图 2.9

39、由于主机部分发送两个从机都可以接受，因此主机的发送部分（及主机 TXD）不存在竞争问题。而两个从机可能同时向主机发送各类控制信息，因此会存在竞争问题。其实图 2.9 为一个与门电路，图中 R1 为提升电阻，D1、D2 为开关二极管，当 pc TXD（或 2051 TXD）中有一个为低电平时主机 RXD为低电平，同时另一个分机无效，当 pc TXD（或 2051 TXD）中有一个为高电平时主机 RXD 为高低电平.图 2.10 微机控制界面 D1pc TXD2051 TXD2051 及pc RXDVCC主 机 RXD主 机 TXDD2R1图 2.9 河南工业职业技术学院毕业论文 16 如图2.1

40、0的微机控制界面，具有温度控制及显示的功能。图中左半部分为温度的实测温度和给定温度的数值显示及对主系统（89C52部分）的控制界面，右半部分为温度的实测温度的逐点采样及图形显示，通过此界面可以更直观的显示温度的变化，并且通过对图形的保存能方便的打印出温度的变化曲线。河南工业职业技术学院毕业论文 17 第 3 节 系统的软件设计 本系统的软件系统主要可分为主程序、定时计数中断程序、时间调整或定闹设置程序三大模块。在程序设计过程中，加强了部分软件抗干扰措施，下面对部分模块作介绍。3.1 主程序流程图 主程序流程图如图 3.1 所示，程序主要完成以下的几部分任务：（1）初始化 设定各参数的初始值，设

41、定各中断及定时器。开机 机 系统初始化 显示清零，各记数指针清零，设定定时器及中断 否 是 调用相映的中断程序 判断是否有中断？PID 算法 PWM 波产生 接 收 及 发 射串 显示数据 PC 机 通信 子程序 图 3.1 主程序流程图 各类数值转 换子程序 河南工业职业技术学院毕业论文 18 （2）接收/发射 此部分程序主要完成数据的控制及显示，其主要通过89C52单片机的全双工串行口完成和键盘部分的双向通信。（3）PC 机通信 此部分完成与微机控制接口 RS232 的联接及通信的控制。（4）数值转换子程序 由于主程序中用到了很多的数值转换及数值的运算（如十进制转换成十六进制、双字节与单字

42、节的除法运算等等），为了程序调用的方便，特地将其编写成子程序的形式。3.2 键盘显示程序 图 3.2 定温度、显示温度、确定、取消、清零、输出，均为各种子程序，1、2、3、4、5、6 代表个子程序的应用程序。图 3.2 键盘显示程序流程图 开机 机 系统初始化 显示清零，各记数指针清零 否 是 消除颤抖 判断是否有键按下？设定温度 显示温度 确定单步 清零 取消输出 1 2 3 4 5 输出 6 河南工业职业技术学院毕业论文 19 第 4 节 系统调试与测试结果分析 4.1 系统测试仪器:双路跟踪稳压稳流电源 DH1718E-5 直流稳压电源 数字示波器 Tektronix TDS1002 伟

43、福 E6000/L 仿真器 多功能数字表 GDM-8145 数字万用表 P4 CPU2.4 内存 261.616RAM Haier 机。0100温度计、调温电热杯、秒表 4.2 测试方法:（1）在调温电热杯中放入 1 升清水，电热杯和控制系统相连，给系统上电，系统进入准备工作状态。（2）用温度计测量及调节水杯中清水，水稳为 35，给系统调零。分别设定温度为 40、45、50、60、70、75、80、90，观察设定温度和实际温度，并记录数据。填写表 4-1。观察温度变化的动态情况，并记温度稳定的时间。填写表 4-2。4.3 测试结果（1）给定温度与实测温度的数据对比如表 4.1 表 4.1 误差

44、分析表 设定温度（）实测温度（）绝对误差（）相对误 差（）设定温度（）实测温度（）绝 对 误差（）相对误 差（）1 35 35 0 0 4 60 61 1 1.64 2 40 41 1 2.43 3 45 44-1-2.27 河南工业职业技术学院毕业论文 20 从表 4.1 中的数据可知，系统的误差基本稳定在正负 1基本满足系统的设计要求。（2）温度稳定和时间的关系 设定温度为 50，每隔 30s 记录实测温度如表 4.2 表 4.2 温度稳定速度关系表（设定温度 50）测 量 时间（分）0.5 分 1 分 1.5 分 2.0 分 2.5 分 3.5 分 4.0分 实 测 温度 35 37 4

45、0 43 48 52 55 测 量 时间（分）4.5 分 5.0 分 5.5 分 6.0 分 6.5 分 实 测 温度 52 49 51 50 51 从表 4.2 中的数据可知，系统运行 5 分钟时系统基本达到稳定。由微机逐点采样所的曲线图如图 4.3 所示 图 4.3 温度变化图 50 河南工业职业技术学院毕业论文 21 结论 根据设计要求，调试完成的系统应作全面的指标测试。测试过程如下：a.通过键盘输人水温给定值，输入范围能满足 40 一 90C 区分度为1 C 的要求。b.运行水温控制系统，观察水温变化情况测量水温静态误差，该误差应能满足要求。c.在给定突变或环境温度突变的情况下，观察系

46、统的调节时间和超调量，并能根据需要改变系统控制参数，实现不同的控制品质要求。通过一个学期的努力，我成功的完成了此次设计，在设计的过程中我们学会了很多知识的同时也锻炼了自己的各方面能力。在设计的初期我也遇到了很多的困难，但通过自己的努力和老师的指导克服了种种困难。并在实现基本要求的同时扩展了很多功能，比如和微机的通信等等。虽然此次设计比较成功，比如说温度精度方面还好，但是电路还存在着很多不足之处，希望在今后我还能将其完善。河南工业职业技术学院毕业论文 22 致谢 我的题目是水温控制系统电路设计，对于像我这种实践中的新手来说，这是一次考验，怎样才能找到课堂所学与实际应用的最佳结合点？怎样让自己的业

47、余更接近专业？怎样让自己的计划更具有序性，而不会忙无一用？这都是我所要考虑和努力的。这次课程设计我学到了很多的东西，学会了怎么样去制定计划，怎么样去实现这个计划，并掌握了在执行过程中怎么样去克服心理上的不良情绪等方法，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上学不到的知识，掌握了系统的研究方法，可以进行一些简单的编程。通过这次课程设计我懂得了理论与实践相结合的重要性，仅有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考能力，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，例如对以前所学过的知识理解得不够深刻，

48、掌握得不够牢固，对汇编语言掌握得不够好等。实践是检验真理的唯一标准，在即将走向工作岗位的时候能够有一次将理论与实践相结合的机会来锻炼自己是非常难得的，在这里真诚地感谢学院为我们安排的这个教学环节，也真诚地对所有关心我、帮助我、鼓励我的老师、同学、朋友道声:“谢谢!”河南工业职业技术学院毕业论文 23 参考文献 1 阎石.数字电子技术基础（第三版）.北京：高等教育出版社，1989 2 李广弟.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，1994 3 模拟电子技术基础简明教程 杨素行.高等教育出版社.1997 4 李朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）.杭州：北京航空航天大学出版社，1998 5

49、 廖常初.现场总线概述J.电工技术，1999.6 电子线路设计、实验、测试 谢自美.华中科技大学出版社.2000 7 电路设计与制版 PROTEL99 高级应用 赵晶.人民邮电出版社.2000 8 Visual Basic 串行通信工程开发实例导航 许浩.人民邮电出版社.2003 9 电子系统设计（第三版）何小艇.浙江大学出版社.2004 10 新颖电京：机械工业出版社，2005.河南工业职业技术学院毕业论文 24 附 录 1 源程序 1 人机键盘显示-FLAG BIT 2AH.0 FLAG10 BIT P3.2 FLAG11 BIT P3.3 FLAG12 BIT P3.4 FLAG13 B

50、IT P3.5 GUAN4 EQU 24H GUAN3 EQU 25H GUAN2 EQU 26H GUAN1 EQU 27H SHFTN EQU 28H COUNT EQU 29H-ORG 00H JMP START ORG 0BH JMP TIMER0 ORG 23H JMP SINT-主程序 -START :MOV SP,#50H MOV TMOD,#00100001B MOV IE,#10010010B MOV IP,#00010000B MOV TH0,#HIGH(65536-50000)MOV TL0,#LOW(65536-50000)MOV GUAN8,#11H ;数码管 8 从