单片机水箱温度控制系统

单片机水箱温度控制系统 河南城建学院毕业 题目:单片机水箱温度控制系统 系 别:电气与电子工程系 专 业:电气工程及其自动化 姓 名: 学 号: 指导教师: 河南城建学院 2011年 05月 15 日 河南城建学院毕业论文 河南城建学院 毕业设计(论文) 任 务 书 单片机水箱温度控制系统 题 目 系 别 电气与电子工程系 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 发放日期 2011年3月8日 河南城建学院教务处制 - 1 - 河南城建学院毕业论文 河南城建学院本科毕业设计(论文)任务书 一、主要任务与目标: 利用DS1820数字信号式温度传感器和固态继电器对水箱温度进行实时测量与控制～DS1820数字温度传感器通过ISP端口和AT89S51型单片机通信～利用LabVIEW软件实现对温度的采集、PID精确运算、实时监测、显示等功能。 通过毕业设计～目的是使学生对在单片机控制方面具备一定的设计和分析的能力。培养学生综合运用所学各科知识～独立分析和解决实际工程问题的能力、查询资料的能力。熟悉相关规程和～树立工程的观点。为今后从事电气方面的工作打下良好基础。 二、主要内容与基本要求: 1、主要内容 1,系统硬件设计 2,系统软设计 3,系统硬件总体接线图 2基本要求 ,1,毕业设计报告:有400字左右的中英文摘要～正文后有20篇左右的参考文献～正文中要引用5篇以上文献～并注明文献出处。 ,2,毕业设计字数在20000字以上。 - 2 - 河南城建学院毕业论文 三、计划进度: 第5周 查找文献资料～学习消化文献材料～完成开题报告。拟定系统的整体设计～制定设计的进度计划。 第6-12周 按计划进行设计～整理出论文初稿。 第13周 对论文进行进一步修改和整理。出定稿。并做答辩前准备。 第14周 论文答辩。 四、主要参考文献: [1](赵长德.单片机原理与应用[M].北京:机械工业出版社,1996 [2](张毅刚等.单片机应用设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997 [3].丁元杰.单片微型计算机及其应用[M].北京:机械工业出版社,1994. [4].何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京:北京航空航天大学出版社，1990. 指导教师,签名,: 年 月 日 教研室审核意见: (建议就任务书的规范性;任务书的主要内容和基本要求的明确具体性;任务书计划进度的合理性;提供的参考文献数量;是否同意下达任务书等方面进行审核。) 教研室主任签名: 年 月 日 注:任务书必须由指导教师和学生互相交流后～由指导老师下达并交教研室主任审核后发给学生～最后同学生毕业论文等其它材料一起存档。 - 3 - 河南城建学院毕业论文 基于单片机的水箱温度控制系统 摘 要:本系统采用嵌入式微处理器作为核心部件，采用DS18B20集成温度传感器对温度进行实时采样，温度控制系统为以单片机为核心，实现了对温度实时监测和控制，实现了控制的智能化。设计水箱温度控制系统，配有温度传感器，采用DS18B20数字温度传感器，无需数/模,模?数转换，可直接与单片机进行数字传输，采用了PID控制技术，可以使温度保持在要求的一个恒定范围内，配有键盘，用于输入设定温度;配有数码管LED用来显示温度。 本次设计所要研究的课题是基于单片机水箱温度控制系统的设计，介绍了对水箱温度的显示、控制及报警，实现了温度的实时显示及控制。水箱水温控制部分，提出了用DS18B20、AT89C51单片机及LED的硬件电路完成对水温的实时检测及显示，利用DS18B20与单片机连接由软件与硬件电路配合来实现对加热电阻丝的实时控制及超出设定的上下限温度的报警系统，水箱内温度控制部分，采用一套PID闭环负反馈控制系统，由DS18B20检测箱内温度，用中值滤波的方法取一个值存入程序存取器内部一个单元作为最后检测信号，并在LED中显示。控制器是用AT89C51单片机，用PID算法对检测信号和设定值的差值进行调节后输出控制信号给执行机构，去调节电阻炉的加热功率，从而控制水箱内温度。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干拢能力强、易配微处理器等优点，特别适合于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理，而且每片DS18B20都有唯一的产品号并可存入其ROM中，以便在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个DS18B20芯片。从DS18B20读出或写入DS18B20信息仅需要一根口线，其读写及温度变换功率来源于数据总线，该总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额处电源。DS18B20能提供九位温度读数，它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统。 关键词:单片机; 控制; DS18B20数字温度传感器; PID控制; LED显示 I 河南城建学院毕业论文 The Water Tank Temperature Controller System Based on SCM This system takes core part by monolithic integrated circuit Abstract: STC89C52. Regarding water temperature monitoring part，it uses DS18B20 to carry on the real-time sampling to the temperature .The temperature control system is based on SCM, which realized the real-time monitoring and control of temperature, and realized the intellectualized control. The design of water box temperature control system is equipped with temperature sensor and adopt digital temperature sensor DS18B20, without the AD/DA converter .It can be directly digital transmission with SCM, and it use a PID control technology, which can make tank's temperature remain in a constant range. It is equipped with a keyboard, which is used to input a set temperature. It also is equipped with digital tube LED which is used to display temperature. This design to research the subject is based on single chip microcomputer tank temperature control system design，This paper introduces how to display, the temperature control and alarm, realize the real-time display and control the temperature. Tank water temperature control section, the paper puts forward a DS18B20, AT89C51 and LED to the hardware circuit completed the real-time detection and display temperature, use DS18B20 and SCM by software and hardware circuit connected with heat resistance wire to achieve the real-time control and beyond the set upper temperature alarm system, water tank temperature control parts, using a set of PID closed-loop negative feedback control system, the temperature in the cabinet, by DS18B20 detection with median filtering method is used to median filtering methods take a value for deposit inside a unit program access as a final testing signals, and shown in the leds. Controller is used with PID algorithm, AT89C51 signal detection and setting of the difference in value after adjustment for output control signals to the actuators, to regulate the heating power resistance furnace, so as to control water tank temperature.It has miniaturization, low power consumption, high performance and resistance to dry on ability, easy to match microprocessors etc, particularly suitable for temperature controlling system, constitutes a multipoint can be directly will temperature into serial digital signal microcomputer processing, and for each piece had the only product DS18B20, and can be deposited into its ROM, so that large temperature measurement and control system in the makeup during singleline on articulated when multiple DS18B20 chip. From DS18B20 read or written only need a piece of information DS18B20, its mouth line and the temperature transform power comes from reading the data bus, the bus itself can also to have articulated, without II 河南城建学院毕业论文 the power supply DS18B20 forehead place to power. DS18B20 can provide the nine temperature readings, it without any peripheral hardware can easily constitute temperature testing system. Key Words: SCM; Controller; DS18B20 Digital Temperature Sensor; PID Controller; LED Display III 河南城建学院毕业论文 目 录 第一章 绪论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1 1.1 选题的目的及意义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.2 国内研究的现状和发展趋„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.3 本课题所完成的任务„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 第二章 设计系统概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 2.1系统原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 2.2系统总结构图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 第三章 硬件各单元设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 3.1单片机最小系统电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 3.2温度传感器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 3.3键盘显示电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 3.4驱动控制电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 3.4.1热电制冷介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 3.4.2驱动控制电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 3.5看门狗和上位机通信电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 3.6电源电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 3.7 PID控制算法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18 3.7.1 PID的数学模型„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18 3.7.2 PID控制规律的离散化„„„„„„„„„„„„„„„„„„19 第四章 软件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21 4.1温度传感器DS18B20模块软件设计„„„„„„„„„„„„„„„21 4.2显示程序设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22 4.3键盘程序设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23 4.4PID控制程序设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23 4.5主程序流程图及程序设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24 设计小结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„31 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„32 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„33 附录(仿真图、总原理图)„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„34 IV 河南城建学院毕业论文 第一章 绪论 1.1 选题的目的及意义 单片微型计算机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、军事装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化、智能化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。本文主要介绍单片机在温度控制中的应用。在现代化的工业生产中，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。例如:在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，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MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态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，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。 在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。 近年来单片机控制在自动控制系统技术中的应用是一个飞速发展。人类的温度控制生活方式进一步得到了自如改善，和先前人类所创新的产品如手机、DVD、数码相机、MP3、计算机一样。单片机温度控制系统的诞生，亦能为人类带来更舒适、更便捷的生活.使人类实现了用自动控制空调、交通灯、自动窗帘、电子门窗等的使用。温度控制更象一个在您身边为您服务，却又看不到的机器人，一个真正的智能管家。在许多领域，科学的进步使人们可以轻而易举做到从前无法企及的事情。现代技术的进展迅速提升了人类活动的水平，人们能够以前所未有的效率和精确度行事。 1.2国内外研究综述 国外公司对研究水箱温度控制系统比较成熟，而且掌握的技术也相对完善，相比国内就相差较大，国内大多是进口国外单片机产品系列来制作水温箱或者恒 1 河南城建学院毕业论文 温箱系统，不过总体来说也取得了不错的发展成绩和前景，美国DALLAS公司的产品可编程单总线数字式温度传感器DS18B20可实现室内温度信号的采集，有很多优点:如直接输出数字信号，故省去了后继的信号放大及模数转换部分，外围电路简单，成本低;单总线接口，只有一根信号线作为单总线与CPU连接，且每一只都有自己唯一的64位系列号存储在其内部的ROM存储器中，故在一根信号线上可以挂接多个DS18820,便于多点测量且易于扩展。本次设计所要研究的课题是基于单片机水箱温度控制系统的设计，介绍了对水箱温度的显示、控制及报警，实现了温度的实时显示及控制。水箱水温控制部分，提出了用DS18B20、AT89C51单片机及LED的硬件电路完成对水温的实时检测及显示，利用DS18B20与单片机连接由软件与硬件电路配合来实现对加热电阻丝的实时控制及超出设定的上下限温度的报警系统，水箱内温度控制部分，采用一套PID闭环负反馈控制系统，由DS18B20检测箱内温度，用中值滤波的方法取一个值存入程序存取器内部一个单元作为最后检测信号，并在LED中显示。控制器是用AT89C51单片机，用PID算法对检测信号和设定值的差值进行调节后输出控制信号给执行机构，去调节电阻炉的加热功率，从而控制水箱内温度。 它具有微型化、低功耗、高性能、抗干拢能力强、易配微处理器等优点，特别适合于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理， 20都有唯一的产品号并可存入其ROM中，以便在构成大型温度测而且每片DS18B 控系统时在单线上挂接任意多个DS18B20芯片。从DS18B20读出或写入DS18B20信息仅需要一根口线，其读写及温度变换功率来源于数据总线，该总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额处电源。DS18B20能提供九位温度读数，它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统。 1.3 本课题所完成的任务 利用DS1820数字信号式温度传感器和固态继电器对水箱温度进行实时测量与控制，DS1820数字温度传感器通过ISP端口和AT89S51型单片机通信，利用Labview软件实现对温度的采集、PID精确运算、实时监测、显示等功能。 通过毕业设计，目的是使学生对在单片机控制方面具备一定的设计和分析的能力。培养学生综合运用所学各科知识，独立分析和解决实际工程问题的能力、查询资料的能力。熟悉相关规程和规范，树立工程的观点。为今后从事电气方面的工作打下良好基础。 主要设计任务: 1)系统硬件设计 2)系统软设计 3)系统硬件总体接线图 2 河南城建学院毕业论文 第二章 设计系统概述 2.1 系统原理 选用AT89C2051单片机为中央处理器，通过温度传感器DS18B20对水箱进行温度采集，将采集到的信号传送给单片机，在由单片机对数据进行处理控制显示器，并比较采集温度与设定温度是否一致，然后驱动水箱的加热或制冷。 2.2 系统总结构图 系统设计时全面考虑所要达到的总体目标，进行硬件各单元的具体选型，然后确定一个系统的草案，同时考虑软硬件实现的可行性。总体方案经过反复推敲，确定了以美国Atmel公司推出的51系列单片机为温度智能控制系统的核心，并选择低功耗和低成本的存储器、数码显示器等元件， 总体方案如下图2.1: 图2.1系统总体简要框图 3 河南城建学院毕业论文 图2.2系统总体框图 第三章 硬件各单元的设计 3.1 单片机最小系统的设计 单片机选用Atmel公司的单片机芯片AT89C2051。它是AT89系列单片机中的一种精简产品，是将AT89C51的P0口、P2口、EA/Vpp、ALE/PROG、PSEN口等线省去后，形成的一种仅20引脚的单片机，相当于早期Intel8031的最小应用系统。这对于一些不太复杂的控制场合，仅有一片AT89C2051就足够了，是真正意义上的“单片机”。完全可以满足本系统中要求的采集、控制和数据处理的需要。该型号单片机包括: (1)一个8位的微处理器。(2)片内有2K字节的程序存储器(ROM)和128/256字节RAM。(3)15条可编程双向I/O口线。(4)两个16位定时器/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。(5)6个中断源可编程串行通道。(6)一个全双工UATR(通用异步接收发送器)的串行I/0口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信。(7)片内振荡器和时钟电路 4 123456 DD 河南城建学院毕业论文 片内模拟比较器。(8)低功耗的闲置和掉电模式。(9)2.7-6V电压范围，全静 CC电工作。(10)0HZ-24HZ,2级程序存储器，保密锁定。 AT89C2051是一个20引脚的双列直插封装(DIP)芯片。最小系统电路包括晶体 振荡电路和手动复位电路，如图2所示。 +5V +5V * 120RSTVcc10uF 219(RXD)P3.0P1.733pF R1318(TXD)P3.1P1.61K Y1417XTAL2P1.512MHz 51612RSTXTAL1P1.4 33pF615(INT0)P3.2P1.3 714(INT1)P3.3P1.2R2 10K813B(T0)P3.4P1.1(AIN1)B 912(T1)P3.5P1.0(AIN0) 1011GNDP3.7 AT89C2051 图3.1 最小系统电路 本设计使用一片AT89C2051、EPROM2732和地址锁存器74LS373， AT89C2051 内部的2KB EPROM和128B的RAM，对智能化温度传感器测试系统已能满足设计要 求，而且降低了成本，结构设计也较精巧。 另外有一点需要说明的是:AT89C2051内部集成了一个模拟比较器，比较器 的输出端占用了P3.6口，引脚P3.6没有接出来，在编程时，P3.6就只能用来读比 较器的状态，不能作为通用I/O端口使用。可以通过在模拟比较器一端接模拟输AA入，另一端外接电容进行充电，通过定时查询模拟比较器输出端电位是否发生跳 Title 变的方法实现构建一个A/D转换器，该A/D转换器的精密度可以通过定时长短来实 NumberSizeRevision 5 B Date:21-May-2008Sheet of File:C:\Documents and Settings\ck.AB7BDC14214F47A\Drawn By:桌面\恒温控制\电路图\99恒温.DDB 123456 河南城建学院毕业论文 现。 开始 反向输入端置 地延时2s 反向输入端拉 高 20微秒延时 P3.6低电平, Y N 存储转换电压 值 图3.2最小系统流程图 3.2 数字温度传感器 采用由美国DALLAS公司生产单总线数字式智能型传感器DS18B20，与传统的热敏电阻相比, 他能够直接将温度物理量转化为数字信号并以总线方法传送到计算机进行数据处理。其内部全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内，采用一根信号线实现信号的双向传输，具有控制功能强，传输距离远，抗干扰能力强，微型化，微功耗，接口简单，节省I/O口线，便于扩展和维护等优点，可适用于各种环境的自动化测量及控制系统。测量温度范围为,55?,+125?。在-10?,+85?范围内精度为?0.5?。温度转换的最大延时时间是750ms。其引脚分布如图3.3所示 6 河南城建学院毕业论文 图3.3 DS18B20引脚图 3.2.1 引脚功能如下: NC:空引脚,悬空不使用。VDD脚:可选电源脚,电源电压范围3,5.5V。I/O脚:数据输入/输出脚,漏极开路,常态下高电平。 引脚功能和接线方法随芯片采用的供电方式不同而不同，DS18B20有两种供电方式，寄生电源模式和外部电源模式。当工作于寄生电源模式时，VDD和GND都与地相接，DS18B20从数据线上供电。当总线为高电平时，DS18B20从总线上供电，同时内部电容充电，当总线变为低电平时，电容放电为DS18B20供电。 3.2.2 DS18B20测温原理 DS18B20的测温原理如图3.4所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 ?所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在 -55 ? 所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到 7 河南城建学院毕业论文 减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图4中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值。另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按进行。操作协议为:初始化DS18B20(发复位脉冲)?发ROM功能命令?发存储器操作命令?处理数据。DS18B20在正常使用时的测温分辨率为0.5?，如果要更高的精度，则在对DS18B20测温原理进行详细分析的基础上，采取直接读取DS18B20内部暂存寄存器的方法，将DS18B20的测温分辨率提高到0.1,0.01?。 斜率累加器 预置比较 LSB低温度系数晶振计数器1预置置位/ 请除 加1 =0高温度系数晶振温度寄存器 计数器2 停止 =0 图3.4测温原理图 3.2.3 DS18B20与单片机接口电路 8 河南城建学院毕业论文 P1.3口和DSl8B20的引脚DQ连接,作为单一数据线。U2即为温度传感芯片DSl8B20,本设计虽然只使用了一片DSl8B20 ,但由于不存在远程温度测量的考虑,所以为了简单起见,采用外部供电的方式,如图2.6所示。测温电缆采用屏蔽4芯双绞线,其中一对线接地线与信号线,另一对接VCC和地线,屏蔽层在电源源端单点接地。 U1+5V 120RSTVCC 219(RXD)P3.0P1.7U2 31818(TXD)P3.1P1.6NCNCR15 4.7K41727XTAL2P1.5NCNC 51636XTAL1P1.4VDDNC 61545(INT0)P3.2P1.3DQGND 714DS18B20(INT1)P3.3P1.2 813(T0)P3.4P1.1(AIN1) 912(T1)P3.5P1.0(AIN0) 1011GNDP3.7 AT89C2051 图3.5 DS18B20与单片机接口电路 3.3 键盘显示电路 LED与控制器的连接有并行和串行方式。由于串行方式占用较少接口，因此得到广泛应用。显示电路中选用MAX7219作为LED驱动芯片。MAX7219是一个高集成化的串行输入/输出的共阴极LED显示驱动芯片。峰值段电流可达40mA，最高串行扫描频率为10NHZ，典型扫描频率为1.3KHZ，使用3线串行接口传送数据，可直接与单片机接口连接，每片可驱动8位7段加小数点的共阴极数码管。片内包括BCD译码器、多路扫描控制器、字和位驱动器和8?8静态RAM。外部只需要一个电阻设置所有LED显示器字段电流。MAX7219和控制器只需要三根导线连接，每位显示 9 河南城建学院毕业论文 数字有一个地址由控制器写入。允许使用者选择每位是BCD译码或不译码。使用者还可以选择停机模式、数字亮度控制、从1,8位选择扫描位数和对所有LED显示器的测试模式。 3.3.1 引脚功能 MAX7219是24引脚芯片，它的引脚排列如图2.7所示。各引脚功能如下: 1) DIN(1脚):串行数据输入端，当CLK为上升沿时数据被载入16位内部移位寄存器。 脚):串行时钟脉冲输入端，最大工作频率可达10MHz。 2) CLK(13 3) LOAD(12脚):片选端，当LOAD为低电平时，芯片接收来自DIN的数据，接收完毕，LOAD回到高电平，接收的数据将被锁定。 4) DIG0,DIG7(2、3、5、6、7、8、10、11脚):吸收显示器共阴极电流的位驱动线，最大值可达500mA。 图3.6 MAX7219引脚、实物图 5) SEGA,SEGG、SEGDP(14、15、16、17、20、21、22、23脚):驱动显示器7段及小数点的输出电流，一般为40mA，可编程调整。 6) ISET(18脚):硬件亮度调节端。 10 河南城建学院毕业论文 7) DOUT(24脚):串行数据输出端;V，，正电源。 8) GND(9脚):接地。 3.3.2 MAX7219与单片机和LED及键盘的接口电路 1) MAX7219的3个输入端DIN、CLK和LOAD与单片机的三个I/O口连接，DIG0,DIG7分别与八个共阴极LED的公共端连接，SEGA,SEGG、SEGDP分别与每个LED七段动和小数点驱动端相连。电路图如图7所示。 2)键盘功能介绍 采用独立式按键设计，如图上图所示。 由于只有四个按键，因此按键接口电路的设计比较简单，单片机P1.4,P1.7端口设定为输入状态，平时通过电阻上拉到Vcc，按键按下时，对应的端口的电平被拉到低电平。这样就可以通过查询P1的高4位来判断有门有按键按下按键各接一根输入线，一根输入线的按键工作状态不会影响其他输入线上的工作状态。通过读I/O口，判断各I/O口的电平状态，即可识别出按下的按键。4个按键定如下: A、P1.4:S1功能键，按此键则开始键盘控制。 B、P1.5:S2加，按此键则温度设定加1度。 C、P1.6:S3减，按此键则温度设定减1度。 D、P1.7:S4发送，按此键将传感器的温度传送到上位机。 11 河南城建学院毕业论文 DS7 DS0a101DPYaAa101b 9a6 DPYabAAb 9a6 c 8bcfbAgc 8d 5cdfbgd 5e 4deec..................e 4f 2dDIGOeecff 2dg 3dpgfg 3dpDp7gdpDp7dpDpy Amber-CAR5R5R5R5Dpy Amber-CA+5V5.1K5.1K5.1K5.1K U1 120RSTVCC 219S4(RXD)P3.0P1.7 318S3(TXD)P3.1P1.6 417S2XTAL2P1.5 516S1XTAL1P1.4 615+5V(INT0)P3.2P1.3U2R1714119(INT1)P3.3P1.2DINV+129.5KLOAD8131318(T0)P3.4P1.1(AIN1)CLKISETDIG0 214 aDIG0 SEG A912DIG11 116 b(T1)P3.5P1.0(AIN0)DIG1SEG BDIG2 620 cDIG7DIG2SEG C1011DIG3 723 dGNDP3.7DIG3SEG DDIG4 321 eDIG4SEG EAT89C2051DIG5 015 fDIG5SEG FDIG6 517 gDIG6SEG GDIG7 8DIG72422 DPDOUTSEG DP 9GND4GND MAX7219 CNG 图3.7 MAX7219与单片机和LED及键盘的接口电路 12 河南城建学院毕业论文 3.4 驱动控制电路 3.4.1 热电制冷介绍 热电制冷原理:半导体热电偶由N型半导体和P型半导体组成。当电流的极性如图8所示时，电子从电源负极出发，经连接片、P型半导体、连接片、N型半导体，最后回到电源正极。N型材料有多余的电子，有负温差电势。P型材料电子不足，有温差电势;当电子从P型穿过结点至N型时，其能量必然增加，而且增加的能量相当于结点所消耗的能量。这一点可用温差降低来证明。相反，当电子从N型流至P型材料时，结点的温度就会升高。直接接触的热电偶电路在实际的引用中不可用，所以用图8的连接方式来代替，实验证明，在温差电路中引入铜连接片和导线，不会改变电路的特性。简单地说当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收能量，成为冷端;由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。吸收和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定。 图3.8 半导体制冷原理图 3.4.2 驱动控制电路 光耦合双向可控硅驱动器是一种单片机输出与双向可控硅之间较理想的接口器件，它由输入和输出两部分组成，输入部分为砷化镓发光二极管，该二极管在5mA,15mA正向电流作用下发出足够强度的红外光，触发输出部分。连接电路如图 - 13 - 河南城建学院毕业论文 9所示。输出部分为硅光敏双向可控硅，在红外线作用下可双向导通。 光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种“电-光-电”转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入部分，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等。 在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了“电-光-电”转换。在光电耦合器的内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小，使用共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。 在发光二极管上提供一个偏置电流，再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上，这样光电晶体管接收到的是在偏置电流上增、减变化的光信号，其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。光电耦合器也可工作在开关状态，传输脉冲信号。在传输脉冲信号是，输入信号和输出信号之间存在一定的延时，不同结构的光电耦合器输入、输出延时时间相差很大。 +5V U9R9R10 制冷系统10k360 8AOpto TRIACR12 R113.9k接P3.42V1 330Q1220V Triac7407 C11+5V 0.11uFR15U9R1610k加热系统360 9A Opto TRIACR18接P3.52 R173.9kV1 330Q2220V7407Triac C12 0.01uF 图3.9加热降温驱动控制电路 - 14 - 河南城建学院毕业论文 3.5 看门狗和上位机通信电路 3.5.1 串口通信功能实现 在实际的工作中，计算机的CPU与外部设备之间常常要进行信息交换，一台计算机与其他计算机之间也往往要交换信息，所有这些信息交换均可称为通信。 串行通信是指:数据是一位一位按顺序传送的通信方式。它的突出优点是只需一对传输线(利用电话线就可以作为传输线)，这样就大大降低了成本，特别适用与远距离通信;其缺点是传送速度低。 3.5.2 MAX232与单片机接口电路设计 MAX232含有两个RS-232发送驱动器和接受驱动器，其中发送器的输入为TTL/CMOS电平，输出为RS-232电平。该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。该器件符合TIA/EIA-232-F，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-V TTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平 图3.11为MAX232与单片机接口电路;通过它可以把单片机和计算机连接起来，实现远程通讯功能。 3.5.3 看门狗与电源监控芯片介绍 由于工业现场对控制系统可能造成很强的干扰，为保证控制器在任何干扰条件下都能正常工作，就必须对单片机的运行进行监控，避免死机、程序跑飞或进入死循环。采用看门狗电路则可以大大提高整个系统的抗干扰能力态。 本系统选用MAX813L，该芯片能够监控电源电压、电池故障和微控制器的工作状态。MAX813L图及引脚功能如下: - 15 - 河南城建学院毕业论文 图3.10MAX813L原件 1)MR(1脚):手动复位输入，低电平有效。 2)PRI(4脚) 、PFO(5脚):分别为电源故障输入和电源故障输出。 3)WDI(6脚)、WDO(8脚):分别为看门狗输入和看门狗输出。 4)RESET(7脚):复位输出。 MAX813L芯片主要特点: 1)复位输出:系统上电、掉电以及供电电压降低时，第7脚产生复位脉冲，复位脉冲宽度的典型值为200ms，高电平有效，复位门限值为4.65V。 2)看门狗电路输出:如果在1.6s内没有触发该电路，则第8脚输出一个低电平信号。 3)手动复位输入:低电平有效，即第1脚输入一个低电平，则地7脚产生复位输出。 4)第4脚输入电压为1.25V时，第5脚输出一个低电平信号。 MAX813L与单片机的连接 MAX813L的典型应用电路如图10所示，在软件设计中，P3.7不断的输出脉冲信号。如果因某种原因进入死循环，则P3.7无脉冲输出，于是1.6s后在MAX813L的第8脚输出低电平。该低电平加到1脚，使MAX813L产生复位输出，使单片机有效复位，摆脱死循环。另外，当电源电压低于限制值4.65V时，MAX813L也会产生复位输出，使单片机处于复位状态，不执行任何指令，知道电压电压恢复正常，以有效防止因电源电压较低使单片机产生错误的动作。 - 16 - 河南城建学院毕业论文 VCC U4 21V+C1+C5+Vcc1610uFC4J13+5VC1-0.01564V-C2++915U1GNDC645120C2-RSTVCC10uF8 TXDRXD31411219TXDTXDT1OUTT1IN(RXD)P3.0P1.77710T2OUTT2INRXDTXD21312318RXDRXDR1INR1OUT(TXD)P3.1P1.6689R2INR20UT1417+5VXTAL2P1.5MAX232 516PC DB9XTAL1P1.4U6 24615VCCPF1(INT0)P3.2P1.3 16714MRWDI(INT1)P3.3P1.2 85813WDOPF0(T0)P3.4P1.1(AIN1) 3RESET912GNDRESET(T1)P3.5P1.0(AIN0) MAX813L1011GNDP3.7 AT89C2051 图3.11 MAX232与单片机接口电路 3.6 电源电路 12VJ2 1 2 1 D1 7805U7R144213VinVout10kJ3GNDC7C10D2122200uF10uFC8C9LEDBRIDGE120.1uF0.1uF3CON2 图3.12 电源电路 - 17 - 河南城建学院毕业论文 电源电路虽然简单，但需要功能可靠，要有CBB电容和高品质的ELNA电容做退藕，，设计所用的电源都是直流电源+5V，所用采用三端集成稳压器7805，可以方便的实现此功能，电路如图11所示 3.7 PID控制算法 图3.13应用数学模型 3.7.1 PID的数学模型 PID控制是一种比较成熟的控制理论,它通过比例、积分、微分三部分的合理组合可以用比较简单的方法获得令人满意的控制效果。PID的数学模型如图12表示: 比例 U(t)E(t)Y(t)R(t) 积分被控对象 微分 图3.14 PID数学模型 给定值R(t)与实际值Y(t)构成控制误差: - 18 - 河南城建学院毕业论文 E(t)=R(t)-Y(t) 式2-1 PID控制器根据E(t)将误差的比例(P)、积分(I)、和微分(D)通过线性组合构成控制量，对受控对象进行控制，其控制规律如式2所示: tTdet()1dU(t)=K[e(t)+Etdt()，] 式2-2 P,0Tdti U(t)——控制器输出函数;E(t)——控制器误差函数; K——比例系数;T——积分时间常数;T——微分时间常数。 Pid 一个最简单的控制器可以只有比例部分，它能够产生与输入信号成比例的输出信号，所以误差一旦产生，控制器立即就有控制作用，使被控制量朝着减小误差的方向变化，控制作用的强弱取决于比例系数K。比例控制的缺点是不能在设置P 点和反馈点之间产生零误差(静差)，为了产生有限的输出信号，必须保持这种静差。加大K可以减小静差，但是K过大会导致动态性能变坏，甚至会使闭环系统不PP 稳定。 为了消除这种静差，可以引入积分控制环节，积分环节能对误差进行记忆并积分，即使只存在很小的偏差，也可以将其积分后作用于操作部分，有利于消除静差。但是积分作用具有滞后特性，它总是滞后于偏差的存在，这样会使系统易于振荡，结果往往超调，使被控变量波动很大。积分控制常用于补偿高精度的控制系统。 微分控制能对误差进行微分，敏感出误差的变化趋势，将预期的动作作用于操作部分，增大微分控制作用可以加快系统的响应，使超调量减小，增加系统的稳定性。缺点是微分控制对干扰同样敏感，使系统抑制干扰的能力降低。微分控制可用于补偿快速变化的控制系统。 3.7.2 PID控制规律的离散化 为了用计算机实现PID控制，必须将式表示PID控制规律的连续形式变成离散形式，才能通过编程实现。若设温度采样周期为T,第n次采样得到的输入偏差为e,n输出为U。 n ee,det()nn,1微分用差分代替 式2-3 ,dtT - 19 - 河南城建学院毕业论文 ntetdteT(),积分用求和代替 式2-4 ,k,0,0k 这样PID控制器控制算法的离散形式改写为 nee,1,1nnUKeeTT,，，[] 式2-5 ,nPnkdTT,0ki 这种算法的缺点是，由于是全量输出，所以每次输出均与过去的状态有关，计算时要对E(n)进行累加，所以计算机工作量大。而且，因为计算机输出的U(n)对应的是执行机构的实际位置，如果计算机出现故障，u(n)的大幅度变化会引起执行机构位置的大幅度变化，这种情况往往是生产实践中不允许的，在某些场合，可能造成重大的生产事故，因此产生了增量式PID控制的控制算法。 所谓增量式PID控制算法是指数字控制器的输出只是控制量的增量U(n)。当执行机构需要的是控制量的增量时，可由式导出提供增量的PID控制算法。根据递推规律得: n,1 UnKenKejKenen(1)(1)()[(1)(2)],,,，，,,, 式2-6 ,Pidj,0 用式2-5减去式2-6可得: TTd,,,,，，,，[()(1)(2)]UUKeneneeee 式2-7 ,,,112nnPnnnnTTi 改写成: UUKEnEnKEnKEnEnEn,，,,，，,,，,{()(1)()[()2(1)(2)]}nnPID,1 UnPPP(1),，，， = 式2-8 PID 事实证明，对于PID这样简单的控制器，能够适用于广泛的工业和民用对象，并以其很高的性价比在市场中占主导地分反映了PID控制，但在工业控制过程中经常会碰到大滞位，充后、时变的、非线性的复杂系统，其中有的是非线性系统;有的带有延时和随机干扰;有的无法获得较准确的数学模型或者模型非常粗燥。对于以上这些系统，如果采用常规的PID控制器，则难以整定PID参数，因此比较难以达到预期的控制效果。同时，在实际生产现场，由于受到参数整定方法繁杂的困扰，常规PID控制器参数往往整定不良、性能欠佳，对运行工矿的适用性很差。 - 20 - 河南城建学院毕业论文 第四章 软件设计 4.1 温度传感器DS18B20模块软件设计 DS18B20上电后处于空闲状态,需要控制器发能完成温度转换。DS18B20的单线通讯功能是分时完成的，具有严格的时序要求，而AT89C2051单片机并不支持单线传输,必须采用软件的方法来模拟单线的协议时序。DS18B20的操作必须严格按照协议进行。工作协议流程为:主机发复位脉冲初始化DS18B20?DS18B20发响应脉冲?主机发ROM操作指令?主机发存储器操作指令?数据传输。 对DS18B20操作时，首先要将它复位。复位时，DQ线被拉为低电平，时间为480,960us;接着将数据线拉为高电平，时间为15,60us;最后DS18B20发出60,240us的低电平作为应答信号，这时主机才能进行读写操作。 进行写操作时，将数据线从高电平拉至低电平，产生写起始信号。从DQ线的下降沿起计时，在15us到60us这段时间内对数据线进行检测，如数据线为高电平则写1;若为低电平，则写0，完成了一个写周期。在开始另一个写周期前，必须有1us以上的高电平恢复期。每个写周期必须要进行写操作时，将数据线从高电平拉至低电平，产生写起始信号。从DQ线的下降沿起计时，在15us到60us这段时间内对数据线进行检测，如数据线为高电平则写1;若为低电平，则写0，完成了一个写周期。在开始另一个写周期前，必须有1us以上的高电平恢复期。每个写周期必须要有60us以上的持续期。 读操作时，主机将数据线从高电平拉至低电平1us以上，再使数据线升为高电平，从而产生读起始信号。从主机将数据线从高电平拉至低电平起15us至60us，主机读取数据。每个读周期最短的持续期为60us，周期之间必须有1us以上的高电平恢复期。 温度转换读取温度数值程序流程如下图4.1所示 - 21 - 河南城建学院毕业论文 初始化DS18B20 开始 应答脉冲, No 发起Yes Skip ROM命令 发起 Convert T命令 延时1s，等待温 度转换完成 初始化DS18B20 应答脉冲, No 发起Yes Read Scratchpad命令 图4.1 温度转换读取温度数值程序流程 读取第1、2字节即4.2 显示程序设计 为温度数据 MAX7219上电时，译码方式、亮度调节、扫描位数、待机开关和显示检测5 个控制寄存器全部清零。对于MAX7219，串行数据以16位数据包的形式从DIN脚串行输入，在CLK的每一个上升沿一位一位的送入芯片内部16位移位寄存器，而不管LOAD脚的状态如何。LOAD脚必须在第16个上升沿出现的同时或之后，但在下一个CLK上升沿之前变为高电平，否则移入的数据将丢失。 - 22 - 河南城建学院毕业论文 4.3 键盘程序设计 在按键的软件设计时考虑了按键去抖动技术问题。因为按键的无操作抖动很可能影响单片机对按键的判断，因此必须考虑去抖动问题。键盘的程序流程图如图14 开始 N P1.4是否按下, Y 延时去抖动 N P1.4是否按下, Y NNN S2按下, S3按下, S4按下, 返回 YY Y 调加1子程序调减1子程序调发送子程序 返回 图4.2 键盘的程序流程 4.4 PID控制程序设计 由式2-8可以改写成: P(K)=P(K-1)+K[E(K)-E(K-1)]+K?E(K)+K[E(K)-2E(K-1)+E(K-2)] PID - 23 - 河南城建学院毕业论文 =P(K-1)+P+P+P 式3-1 PID 根据式3-1编程，相应的程序框图如图15所示: 调用加减发子程序计开始 E(K)=U -U(K)RI调用乘法子程序计算 K ?E(K)I 调用加减法子程序计算 E(K)-E(K-1) [E(K)-E(K-1)]P 计算K [E(K)-E(K-1)]+KE(K)PI [E(K)-E(K-1)]+KE(K)PI计算K [E(K)-2E(K-1)+E(K-2)]计算KD+K 计算P(K) 返回 图4.3 PID算法程序流程图 4.5 主程序流程图及程序设计 4.5.1 系统主程序流程图如图4.4所示。 有了各个功能块的软件实现方法，软件的总体设计就变得简单了，软件设计 中一个重要的思想就是采用模块化设计，把一个大的任务分解成若干个小任务， - 24 - 河南城建学院毕业论文 分别编制实现这些小任务的子程序，然后将子程序按照总体要求组装起来，就可以实现这个大任务了。这种思路对于可重复使用的子程序显得尤为优越，因为不仅程序结构清晰，而节约程序存储空间。 I 程序开始 初始化数据调显示程序 中断设置调比较程序 N Outflag=1初始化DB18B20 N Outflag=-1初始化MAX7219Y Y 获取温度数值调PID算法调PID算法 I启动制冷启动制冷 N是否与设定值相等 Y 图 4.4 主程序流程图 - 25 - 河南城建学院毕业论文 4.5.2 主程序设计 #include “AT89C2051.h” #include sbit TSOR=P1^7; //温度测试端 sbit DIN=P1^2; //MAX7219串行数据输入 sbit LOAD=P1^1; //MAX7219装载数据输入 sbit LCK=P1^0; //MAX7219时钟输入 sbit SCL=P3^2; //AT24C32信号线 sbit SDA=P3^3; // AT24C32数据线 sbit OUT0=P3^4; //控制制冷光耦 sbit OUT1=P3^5; //控制加热光耦 sbit weidog=P3^7; //看门狗 /************************* 全 局 变 量 ********************************/ #define uchar unsigned chau; #define uint unsigned uint; uchar temp1,temp2; //温度的整数和小数 uchar setb,sets,setg,setx;//预设定温度的百、十、个位和小数位 uchar xianb,xians,xiang,xianx;//显示温度的百、十、个位和小数位 uchar add_1,add_10;// uchar count; //T0中断计数 uchar pid; //PID数值 bit outflag;//升温降温标志位 bit alert; /************************* 函 数 声 明 *********************************/ void Init Interupt (); /**************************键 盘 扫 描 *********************************/ - 26 - 河南城建学院毕业论文 uchar key (); /********************* MAX7219子程序 *********************************/ void send(uchar add, dat) /******************* 温度传感器子程序 ********************************/ void Delay15(); //延时15us void Delay60(); //延时60us void Delay100ms(); //延时100ms void Write0TS(); //写DS18B20数据位0 void Write1TS(); //写DS18B20数据位1 void ReadTS(); //读DS18B20数据位 void ResetTS(); //复位DS18B20 void WriteBTS(); // 写1字节 void ReadBTS(); //读1字节 void InitTS(); // 初始化DS18B20 void GetTempTS(); // 读取测得的温度 /************************ 比 较 程 序********************************/ Void compare(); /************************主 程 序 ************************************/ void main() {uchar i,j; uchar aa;// PID值 sp=0x50; TSOR=1;// 1—wire总线释放 Delay(500);// 延时500ms InitInterupt();// 初始化中断设置 setb=Ox00; sets=Ox02; - 27 - 河南城建学院毕业论文 setg=Ox03 setx=Ox05; //预设值23.5?C count=0; P1=0xff; InitTS();//初始化DS18B20 send(Ox0c;Ox01);//设定停机方式 send(Ox0b;Ox07);//扫描7位 send(Ox0a;Oxf5);//亮度等级 send(Ox09;Oxff);//译码方式 while(1) { GetTempTS();//读取测得的温度 i=temp1; if(i>=0‖i<=100) {xianb=i/100; j=i%100; xians=j/10; Ox80; xiang=j%10, xinx=temp2; send(Ox01;xianb);// send(Ox02;xians);// send(Ox03;xiang);// send(Ox04;xianx);//显示测得的温度 send(Ox05;setb);// send(Ox06;sets);// Send(Ox07;setg);// send(Ox08;setx);//显示预设定的温度 } else alert=1;警告 void key(); //调按键扫描 void compare(); //调比较程序 - 28 - 河南城建学院毕业论文 if(outflag==1) { pid=_a_func(); //调PID算法 for(i=0;i<8,i++)//将PID算法值送到输出口 {j=aa&Ox01; OUT0=j; // 启动压缩机工作 aa=aa>>1; i++;} } else if(outflag==-1) { pid=_a_func(); for(i=0;i<8,i++) {j=aa&Ox01; OUT01=j;//启动电加热 aa=aa>>1; i++;} } else{ OUT0=0;//停止压缩机 OUT1=0;//停止电加热 } } } /*************************初始化中断设置****************************/ Void Init Interupt() { TOMD=0x21; // TL1=0xFD; // 设置波特率 TH1=0xFD; // PX0=1; // 设置中断优先级 EA=1; // 中断允许 ES=1;// 串行通讯中断允许 PCON=0;// - 29 - 河南城建学院毕业论文 SCON=0x50;// TL0=0x00; TH0=0x4C;// 定时50ms ET0=1;// TR0=1;// 启动定时器0 } /*****************************定时器0中断 *****************************/ Timer0_process () interrupt 0 using 0 { EA=0;// 关中断 TRO=0;// 关定时器0 TL0=0x00; TH0=0x4C;// 重置定时常数 count++; if(count==30) //定时累计达1.5d { weidog=0; weidog=1; //输出看门狗信号 } } - 30 - 河南城建学院毕业论文 设计小结 经过这两周的课程设计，使我受益匪浅，不仅可以巩固了以前所学过的知识，比如一些画电路图的软件:protelse99、visio等等。更复习到了单片机的知识以及C语言而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。在设计的过程中遇到的问题，也通过各种方式的查资料以及老师、同学的帮助下一一解决。在这次设计中老师十分关心我们的设计论文，多次提出宝贵的修改意见，给予了我莫大的精神鼓励和技术支持，使我能顺利的完成这次论文的设计。 但是也正是通过这次设计我发现我还有许多不足之处,所学到的知识还远远不够, 以至于还没能做到最好。对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂C语言的编程等。 总的来说，这次的课程设计不仅巩固了自己平时学的知识，而且也让自己学到了许多的上课学不到的知识，对自己的专业知识有相当大的帮助～ - 31 - 河南城建学院毕业论文 致 谢 本篇论文是我大学的最后一课，为了这节课的顺利完成，除了我自己的努力 他们表示衷心的感谢～ 之外，还含有很多人的心血。在这里我真诚的向 首先我感谢弓亚超老师在本次毕业设计中给予的指导和帮助，本篇论文是在弓亚超老师的悉心指导下完成的，感谢弓老师在我查资料、设计的过程中给予我的帮助和鼓励，弓老师在百忙中，以严谨的求学态度教导我们，并鼓励我们开拓创新，做出新东西。他不拘一格的教学方法，使我们受益匪浅。 我还要感谢在毕业设计期间为我们提供电子设计指导的葛广军等各位指导教师，为我们提供指导和帮助，在此表示衷心的感谢。 感谢四年来辛勤培育我们的各位老师们，是他们在四年中点点滴滴的专业课程教育和教诲给我奠定了做毕业设计论文的基础，也为我人生的道路奠下基石。 另外，我还要感谢我身边的同学，在设计中他们慷慨的给予我力所能及的帮助，才使我的论文能够顺利的完成。 最后，本篇论文在广度和深度上还有很多不足之处，希望老师们能够谅解并给予批评指正，对此我表示衷心的感谢～ - 32 - 河南城建学院毕业论文 参考文献 [1](赵长德.单片机原理与应用[M].北京:机械工业出版社,1996 [2](张毅刚等.单片机应用设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997 [3].丁元杰.单片微型计算机及其应用[M].北京:机械工业出版社,1994. [4].何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京:北京航空航天大学出版社，1990. [5].石曙光,石雄武.基于数字PID和数字电位器的恒温控制系统.汉工业学院报, 2005, 第24卷第1期 [6].姜忠良，陈秀云.温度的测量与控制. 清华大学出版社2005 [7].牛昱光，单片机原理与接口技术，电子工业出版社 [8]雷伏容，张小林.51单片机常见模块设计查询手册，清华大学出版社 [9].张大明，单片微机控制应用技术、机械工业出版社 [10].龚运新，单片机C语言开发技术、清华大学出版社 [11].祁伟、杨亭，单片机C51程序设计教程与实验、北京航空航天大学出版社 [12].何希才、薛永毅，传感器及其应用实例、机械工业出版社 [13].曹巧媛，单片机原理及应用、电子工业出版社 [14].张培仁、张志坚、高修峰编著.十六位单片机微处理器原理及应用.清华大学出版社. [15].侯国屏等，LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计 [16].杨乐平、李海涛等，LabVIEW高级程序设计 [17].潘新民、王燕芳，微型计算机控制技术，电子工业出版社 [18].杨书华、霍孟友，微机原理及软硬件接口技术 [19].李圣怡、戴一帆、王宪平，Windows环境下软硬件接口技术 - 33 - 河南城建学院毕业论文 附录一:单片机水箱温度控制系统仿真 - 34 - 河南城建学院毕业论文 SW-PBDS7附录二:单片机水箱温度控制系统总原理图 C3DS0a101DPYaAa101b 9a6 DPYab+5VAAb 9a6 c 8bcfbAg10uFc 8d 5cdfbgd 5e 4deecVCCR121e 4f 2deV+C1+ecff 2dg 3dpg1KfC4J13..................g 3dpDp7DIGOgdpC1-0.01564Dp7dpV-C2+U4915Dpy Amber-CAGNDR5R5R5R545Dpy Amber-CA+5V+Vcc16C2-C55.1K5.1K5.1K5.1K810uF31411U1T1OUTT1IN7710120+T2OUTT2INRSTVCC21312R1INR1OUTC6TXDTXD689219S410uFR2INR20UT(RXD)P3.0P1.71TXDRXDRXDRXD318S3(TXD)P3.1P1.6PC DB9RXDTXD417S2XTAL2P1.5+5VU2516S1R1XTAL1P1.4MAX232+5V119Y1DINV+126159.5KLOAD(INT0)P3.2P1.31318CLKISETU6DIG0 214 a12MHZ71412VJ2DIG0 SEG A(INT1)P3.3P1.224DIG11 116 bVCCPF1DIG1SEG B1DIG2 620 cC2C1813DIG2SEG C2(T0)P3.4P1.1(AIN1)16DIG3 723 d33pF33pFMRWDIDIG3SEG D1DIG4 321 eD?912DIG4SEG E(T1)P3.5P1.0(AIN0)85DIG5 015 fWDOPF0DIG5SEG FDIG6 517 g7805U71011DIG6SEG GR?GNDP3.73RESETDIG7 83421GNDRESETDIG7DIG7VoutVin2422 DPAT89C2051RES2DOUTSEG DPMAX813LGNDC7C109D22GND2200uF10uFC8C943LEDBRIDGE1+5VJ3GND0.1uF0.1uF1MAX7219 CNG2+5VU2CON218NCNCR154.7K27制冷系统NCNC2 368AU9R9R10VDDNC接P3.44510k360DQGND DS18B207407+5VOpto TRIACR12R113.9kV1330Q1220VTriac 接P3.52C11加热系统0.11uF9AR15U9R1610k360 7407Opto TRIACR18 R173.9kV1330Q2220VTriac C120.01uF