自动控制系统毕业设计..

摘 要………………………………………………………………… 第1章 任务要求和方案设计…………………………………… 1.1 任务要求……………………………………………………… 2.1 总体方案确定及元件选择…………………………………….. 2.1.1 总体设计框图……………………………………………… 2.1.2 控制方案确定………………………………...…………… 2.1.3 系统组成……………………………………………… 2.1.4 单片机系统……………………………………….. 2.1.15 D/A转换........................................................................... 2.1.5 晶闸管控制………………………………………... 2.1.6 传感器……………………………………………… 2.1.7 信号放大电路………………………………………. 2.1.8 A/D转换……………………………………………. 2.1.9 设定温度及显示……………………………………. 第2章 系统硬件设计……………………….………………… 2.1 系统硬件框图…………………………………………… 2.2 系统组成部分之间接线分析…………………………… 第3章 系统软件设计…………………………………………. 3.1程序流程图..…………………………………..…………… 第4章 参数计算……………………………..………………...

4.1 系统各模块设计及参数计算 4.1.1、温度采集部分及转换部分

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4.1.2、传感器输出信号放大电路部分:........................... 4.1.3、模数转换电路部分:............................ 4.1.4、ADC0804芯片外围电路的设计：....................... 4.1.5、数值处理部分及显示部分:............................. 4.1.6、PID算法的介绍....................................: 4.1.7、A/D转换模块.......................................... 4.1.7、A/D转换模块................................... 4.1.8 单片机基本系统调试............................... 4 .1. 9 注意事项：................................................................

第5章 测试方法和测试结果

5.1 系统测试仪器及设备 5.2 测试方法 5.3 测试结果

结束语........................................... 参考文献.…………………………………….……….……………

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摘要

随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。采用单片机来对他们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，从而能够大大的提高产品的质量和数量。

本系统以ATC51，ATC2051单片机为核心，主要包括传感器温度采集，A/D模/数转换，单片机控制，数码管数字显示等部分。本系统采用PID算法实现温度控制功能，通过串行通信完成两片单片机信息的交互而实现温度设定、控制和显示。为了实现高精度的水温控制，本单片机系统采用PID算法控制和PWM脉宽调制相结合的技术，通过控制双向可控硅改变电炉和电源的接通、断开，从而改变水温加热时间的方法来实现对水温的控制。本系统由键盘显示和温度控制两个模块组成，通过模块间的通信完成温度设定、实温显示、水温升降等功能。具有电路结构简单、程序简短、系统可靠性高、操作简便等特点。

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第1章 任务要求及设计方案

1.1基本要求 1.1.1基本要求：

一升净水由1kw的电炉加热，要求水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变。 1.1.2 . 指标：

本课题是设计一个控制一升净水，加热器用一千瓦的电炉温度设定范围在40-90℃，最小区分度为1℃，温度控制的静态误差小于等于1℃。（2）环境温度降低时温度控制的静态误差≤1℃。 用十进制数码管显示水的实际温度。当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量。

2.1设计方案

2.1.1总体方案的确定

本课题的总体方案设计框图如下:

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输入量 单片机控制 控制电路 被控对象 采样电路

2..1.2控制方法选择

一般来说可以采用以下几种控制方案： （1）输出开关量控制：

这种方法通过比较给定值与被控参数的偏差来控制输出的状态：开关或者通断，因此控制过程十分简单，也容易实现。但由于输出控制量只有两种状态，使被控参数在两个方向上变化的速率均为最大，因此容易硬气反馈回路产生振荡，

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对自动控制系统会产生十分不利的影响，甚至会因为输出开关的频繁动作而不能满足系统对控制精度的要求。因此，这种控制方案一般在大惯性系统对控制精度和动态特性要求不高的情况下采用。 （2）比例积分加微分控制（PID控制）

比例积分加微分控制的特点是微分的作用使控制器的输出与偏差变化的速度成正比例,它对克服对象的容量滞后有显著的效果。在比例基础上加上微分作用，使稳定性提高，再加上积分作用，可以消除余差。因此，PID控制适用于负荷变化大、容量滞后较大、控制品质要求又很高的控制系统。

结合本例题设计任务与要求，由于水温系统的传递函数事先难以精确获得，因而很难判断哪一种控制方法能够满足系统对控制品质的要求。但从以上对控制方法的分析来看，PID控制方法最适合本例采用。另一方面，由于可以采用单片机实现控制过程，无论采用上述哪一种控制方法都不会增加系统硬件成本，而只需对软件作相应改变即可实现不同的控制方案。因此本系统可以采用PID的控制方式，以最大限度地满足系统对诸如控制精度、最小区分度、静态误差、等控制要求。

2..1.3 系统组成

由于本课题是一个典型的检测、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。因此，应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DDC（直接数字控制系统）。

在本课题中，控制部分主要是单片机控制和控制电路。单片机控制是用单片机芯片来实现；控制电路部分是晶闸管电路来实现，执行部分的1KW的电炉，反馈部分是采用传感器技术。 2.1.4 单片机的选择

ATC2051、ATC51单片机是最常用的单片机，是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器。ATC2051与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容，而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能，功能强、灵活性高而且价格低廉。ATS51可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低了系统成本。只要程序长度小于4K，四个I/O口全部提供给拥护。系统运行中需要存放的中间变量较少，可不必再扩充外部RAM。

2.1.6 功率放大

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2.1.7 传感器部分

在本课题中，才用的传感器是AD590传感器。传感器可将温度量转换成电量进行检测，对温度的测量、控制以及对温度信号放大、变换等很方便。 温度传感器种类较多。热电偶由于热电势较小，因而灵敏度较低；热敏电阻由于非线性而影响精度；铂电阻温度传感器由于成本高，在一般小系统中很少使用。AD590是美国Analog Devices公司生产的二端式集成温度传感器，具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等一系列优点。它的测温范围为-50~+155C，满刻度误差为0.3C，当电源电压在5~10V之间，稳定度为1%，误差只有0.01C，完全适用于本设计对水温测量的要求。另外AD590是温度——电流传感器，对于提高系统抗干扰能力也有很大帮助，因此本设计选用AD590作为温度传感器。 综合上述及本课题的测温要求考虑，故选择选择热电偶传感器作为测温元件。 2.1.8 信号放大部分放大电路部分

是利用具有放大特性的电子元件,如晶体三极管,三极管加上工作电压后,输入端的微小电流变化可以引起输出端较大电流的变化,输出端的变化要比输入端的变化大几倍到几百倍,这就是放大电路的基本原理 2.1.9 A/D转换

ADC0809的IN0和放大电路输出端相连，故IN0上输入的0V-+5V范围的模拟电压经A/D转换后可由8031通过程序从P0口输入到它的内部RAM单元。首先输入地址选择信号，在ALE信号作用下，地址信号被锁存，产生译码信号，选中一路模拟量输入。然后输入启动转换控制信号START启动转换。转换结束，数据送三态缓冲锁存器，同时发出EOC信号。在允许输入信号OE的控制下，再将转换结果输入到外部数据总线。 2.1.10 设定温度及显示部分

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第3章 系统硬件设计

2.1系统硬件框图

传 感 器 电 炉 信号 放大 A/D 单 片 机 基 本 系 统 显 示 及 设 定 功 率 放 大 此系统是一个典型的闭环控制系统，控制的目的的电炉的功率，通过单片机技术来控制晶闸管的特性，从而控制电压的大小，最终达到控制电炉的功率。此外，该系统还有反馈装置，通过传感器检测技术随时净水的温度，经过处理反馈到单片机控制部分并有显示部分显示。

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2.2 系统组成部分接线分析

2.2.1 反馈部分 反馈部分是由；

传感器到放大电路到A/D再到单片机，其接线图如下：

以ATC51单片机为控制核心，采集到温度，经放大，AD转换后送单片机处理，再通过串行口发送到显示模块因为考虑到PID运算时需要调用浮点数运算程序库,程序需要占用很大的存储空间,8051内部的能满足此要求,所以不需要扩展外部ROM,系统中运行中需要存放的中间变量只有给定温度和实测,PID运算中间结果及输出结果等十几个变量.因而8051片内的RAM能够满足要求,可不必再扩展。

2.2.2 显示部分

显示部分是单片机与键盘及显示之间的接口线路，分为数字显示和报警两部分，其接线图如下：

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键盘显示电路

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2.2.3 控制部分

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将前述各单元电路连接起来，可构成完整的系统硬件电路图。 在这控制过程中，控制电路中的功率放大是用可控硅来实现。

双向可控硅管和加热丝串联接在交流220V，50Hz交流试点回路。在给定的周期T内，8031只要改变可控硅管的接通时间便可改变加热丝功率，以达到调节温度的目的。可控硅管在给定周期T内具有不同接通时间的情况。显然，可控硅在给定周期T的100%时间内接通的功率最大。如下图所示：

可控硅接通时间可以通过可控硅控制板上控制脉冲控制。该触发脉冲由8031用软件在P1.3引脚上产生，受过零同步脉冲后经光偶管和驱动器输送到可控硅的控制极上。通常，电阻炉炉温控制采用偏差控制法。偏差控制的原理是先求出史册炉温对所需炉温的偏差值，然后对偏差值处理而获得控制信号去调节电阻炉的假热功率，以实现对电阻炉的炉温控制。

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第3章 系统软件设计

系统软件由主程序、键盘扫描、LED显示、串行口中断组成。由于本模块就进行键盘与显示任务，且键盘扫描与LED扫描是用同个74LS138来完成，可以将程序精简，即把键盘和显示的程序合在一起放在主程序里。 （1）初始化。设定可编程芯片的工作方式，对内存中的工作参数区进行初始化，显示系统初始状态。（2）读温度程序. 通过DS18B20的侧温.（3）调用PID算法子程序通过键盘模块发送过来的数据,即给定值,和测量值进行计算,输出PWM波.对电炉的水温度进行控制.（4）返回 初始化 开始

初始化 P3.3、P3.4、P3.5=000 N P3.7=0？ Y P130H 消抖 等待按键放N Flaga=1？ Y Flagb=1？ N 31H ‘0’ Y 延时 P3.2=0？ N 消抖 等待按键放Flaga=1 Y 32H ‘0’ Flagb 1 P3.3、P3.4、P3.5=001 Flagb0 P131H 延时 ………… P3.3、P3.4、P3.5=010 …………. P3.3、P3.4、P3.5=101

…………. P3.3、P3.4、P3.5=110

…………. P3.3、P3.4、P3.5=011 …………. P3.3、P3.4、P3.5=111 …………. P3.3、P3.4、P3.5=100 …………. 12

读温度程序 入口

脉宽标志位是高电平? N

Y

P0.0输出高电平 P0.0输出低电平 脉宽标志位清0 把脉宽标志位置1 返回

调用PID算法子程序 初始化

调用水温检测子程序

调用脉宽子程序

调用PID算法子程序 返回 开起定时器

Y

定时时间到?

N

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返回

开始 复位DS18B20 发跳过ROM命令 发温度转换命令 延时 复位DS18B20 发读存储器命令 将温度转换成BCD码 第4章 参数计算

系统调试包括硬件调试和软件调试。按+键设定温度值加一；按-键设定温度值减一；按设温键，可任意设置温度，输入相应的数值，按确定键即可，按取消水温检测子程序 返回 键则返回前一次设置的值；按初始键则返回刚一开机的状态。软件的调试府在仿真器提供的单步、断点、跟踪等功能的支持下对各子程序分别进行调试．将调试完的工程序连接起来再调试．逐步扩大调试范围。 4.1 系统各模块设计及参数计算 4.1.1、温度采集部分及转换部分

我们使用AD590来采集外界的温度。AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。

发送温度值,显示温度

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它的主要特性如下：

1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，

即：mA/K式中： —流过器件（AD590）的电流，单位为mA； T—热力学温度，单位为K。

2、AD590的测温范围为-55℃～+150℃。

3、AD590的电源电压范围为4V～30V。电源电压可在4V~6V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。 4、输出电阻为710MW。

5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55℃～+150℃范围内，非线性误差为±0.3℃。 由于AD590采集的输出数据是模拟量—电流，而且很小，不易测量，所以我们要将电流量转换成电压量，这样有利于后面的放大及D/A转换。我们改用一个固定电阻（9.1k或10k）和一个电位器(1K)串接的方法，这样可以通过调节电位器使得每路输出电压基本一致。如以0℃为参考值则应使其电压输出为2.73V；如以25℃为参考值，则应使其电压输出为2.98V. 4.1.2、传感器输出信号放大电路部分:

由于取得的电压量很小，我们选用LM324做为运放，以为其内部带有四个运放，可以使得运放部分在电路版上不占用太大的体积。我们用了其内部的三个运放。第一级运放我们做成射级跟随器的形式，起到阻抗匹配的作用。第二级运放设计为反相比例求和电路，根据反相比例求和电路公式，我们设计了如下图的电路，U=-(（10/10）*U1+10/（20+R）),其中U为第二级输出电压，R为50k的电位器。可以通过调节电位器使得输出电压达到要求。设0℃时，第二级的输出为2.73-2.73=0V，而25℃时，第二级的输出为2.73-2.98= -0.25V（反相）（零位调整）。第三级运放设计为反相比例放大电路，我们设计为将第二级的输出电压放大5倍。所以我们选用了10k和50k的电阻来实现。

4.1.3、模数转换电路部分:

这部分最初想用ADC0809的，但为了配合使用CD4051，我们最终选择了ADC0804。ADC0804的规格及引脚图 ·8位CMOS逐次逼近型的A/D转换器 ·三态锁定输出

·存取时间：135μs； ·分辨率：8位；

·转换时间：100μs； ·总误差：±1LSB；

·工作温度：ADC0804LCN——0℃～+70℃；

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·ADC0804LCD—— -40℃～+85℃； 引脚图及说明如图所示：

/CS：芯片选择信号。

/RD：外部读取转换结果的控制脚输出信号。/RD为高时，DB0～DB7处于高阻

抗；/RD为低时，数字数据才会输出。

/WR：用来启动转换的控制输入，相当于ADC的转换开始（/CS=0时），当/WR

由高变为低时，转换器被清除；当/WR回到高时，转换正式开始。 CLK IN, CLK R：时钟输入或接振荡元件（R,C）,频率约在100kHz～1460kHz,

如果使用RC电路则其振荡频率为1/（1.1RC）.

/INTR：中断请求信号输出，低电平动作。

VIN(+)、VIN(－)：差动模拟电压输入。输入单端正电压时，VIN(－)接地；而

差动输入时，直接加入VIN(+)、VIN(－)。 AGND,DGND：模拟信号及数字信号的接地。 VREF：辅助参考电压。

DB0～DB7：8位的数字输出。

VCC：电源供应以及作为电路的参考电压。

众所周知, 精度是数据采集系统的重要指标, 模数转换器的量化误差是影响系统精度的主要因素,A/D转换器的位数越多, 其量化误差越小, 一个M 位的A/D 转换器的量化误差可表示为:

式中V ref为模数转换器的参考基准电压。设A/D 转换电路的模拟输入电压为Vi, 则经A/D 转换后的相对误差表示为:

(2)上式表明, 当模数转换器的位数选定后, 其相对误差D与其模拟输入电压V i 成反比。因此只有将输入信号V i 预放大到接近参考电压V ref, 才能充分发挥A/D

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转换器位数的效能, 减小量化误差, 提高系统数据采集精度。此即为引入前置放大器的目的之所在。 逐步逼近式A/D的转换公式：

UxNNUr，、Ux为输入电压、N为输出值 （1-1） Urenn22Ux （1-2） e当选定参考电压和A/D位数时，e为常数，由误差传递公式得：

NUx，Ux是输入绝对误差 （1-3） NUx由式（1-3）知：当输入电压越大，A/D转换的相对误差越小，当然输入电压不能大于A/D最大转换电压。因此为了减少A/D转换误差，对输入信号进行放大。

4.1.4、ADC0804芯片外围电路的设计：

a.19脚的CLKR端接一个10k的电阻和150PF的电容，根据公式f=1/（1.1RC）,可算得时钟输入频率为0.6兆左右。

b.9脚：选择470k的电阻、5k的电位器和2.7伏的稳压管来调节芯片的相对电压。本电路中应调节电位器使得9脚电压为2 .56伏。

c.1、7、8脚接地

d.6脚接运放的输出端，采集收集到的信号，经过A/D转换最后输出8位2 进制数，这样就可以送到单片机里进行处理了。 4.1.5、数值处理部分及显示部分:

数值处理部分：我们采用8051芯片，其内部自带程序存储器。其外接12兆的晶振来给起供应震荡频率。9脚接一个10μF的电解电容再接地，来实现复位功能。/RD和/WR分别与ADC0804的/RD和/WR相连，实现数据的读写控制。P2.4脚与ADC0804的/INTR相接，可以通过编程来判断该脚的高低来得知A/D转换是否完成。P1.4～P1.7及P2.7口分别外接一个4.7k的电阻接至三极管的C端，来控制三极管的通断，来控制5个数码管的亮暗。P2.0～P2.2口分别与ADC0804的9、10、11脚来控制选择的路数。 显示部分：用7447芯片与8051的P1.0～P1.3口相连，7447芯片可将8051转换好的8421BCD码转换成7段码送到数码管显示。数码管选用共阳的，因此在其Vcc端要外接一个三极管（9013），通过控制三极管给数码管供电，来控制数码管的通断。 4.1.6、PID算法的介绍:

工业上，偏差控制又称为PID控制，这是工业控制中常用的控制形式，一

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般能收到令人满意的效果。

控制论告诉我们，PID控制的理想方程是：

UKp(E1deedtT) DT1dt式中e— 测量值与给定值之间的偏差; TD— 微分时间: T - 积分时间;

TTnUnKp[ene1D(enen1)]T1i1TKpenK1e1KD(enen1)i1n

KP— 调节器的放大系数.

将上式离散化得到数字PID位置式算法 式中在位置式算法的基础之上得到数字PID 增量式算法：

UnKp(enen1)K1enK0(en2en1en2) KpenK1enK0(enen1) 4.1.7、A/D转换模块

由于系统对信号采集的速度要求不高，故可以采用价格低的8位逐次逼近式A/D

转换器ADC0804，该转换器转换速度为100us,转换精度为0.39%，对应误差为0.2340C。故采用AD0804，ADC0804是8位模数转化电路，它能把模拟电压值转化为8位二进制码，其转化公式如下：DX=VIN*256/VREF 我们这里设置VREF 等于5V（因为这里悬空没接，查资料可知其为5V），则DX 所对应的值就是八位二进制码的十进制值，具体转化表如下： 温度值 ADCin（V） 0C 2C 4C 8C 10C

DX 0 1 2 3 4 十六进温度值 ADCin制编码 （V） 00H 07H 0AH 20H 27H 30C 35C 40C 45C 50C 2.344 2.734 3.125 3.516 3.906 DX 8 9 A B C 十六进制编码 78H 8BH A0H B4H C7H 18

0 0.156 0.313 0.625 0.781 15C 20C 25C 1.172 1.560 1.953 5 6 7 3CH 4FH 63H 55C 60C C 4.297 4.688 5.000 D E F DCH F0H FFH A/D转换器时钟电路参数计算

ADC0804片内有时钟电路，其振荡频率可按下式计算： fclk≈1/1.1RC

式中R和C分别是CLK_R和CLK_IN两端外接一对地电阻、电容的阻容值。其典型应用参数为R=10KΩ，C=150PF。此时fclk≈0kHz，A/D转换时间约为103≈μs。A/D转换器的INTR与C51的P1.0相连，单片机以查询方式获取A/D转换器转换完毕的信息。 4.1.8、控制模块

本课题用单片机来控制双向晶闸管，晶闸管阳极和阴极间所接的是220V的交流电压，为了满足要求，本电路在中间加了一个光电耦合器件，使低压区和高压区隔离开。光电耦合器件MOC3041，耐压值为400V。 工作电压峰值算:Vp=220Χ1.414=313（V） 工作电流峰值计算:

Ip=1000/220Χ1.414=6.43（A）

为了满足要求，双向晶闸管选用BAT12-600，BAT12-600可承受的最大反向电压为600V，最大电流为12A，因为双向晶闸管在开通和关断的瞬间du/dt的变化率较大，开关损耗很大，为了保护双向晶闸管还可在其旁边加一保护电路加上阻容电路，利用储能元件对能量进行缓冲，达到保护的目的。于本电路采用PID控制，程序较长，约为2.8K左右，因此选用比较熟悉ATC51单片机，其容量为4K，可以满足设计的要求。复位电路的参数选择：本设计晶振用的是12M，则机器周期为1us，要使单片机复位需持续2个机器周期的高电平。

温系统经温度传感器和信号放大器产生0~5V的模拟电压信号送入A/D转换器的输入端，A/D转换器将模拟量转换为数字量通过系统总线送入单片机进行运算处理。

硬件电路的调试应依次对单片机基本系统、前向通道和后向通道分别进行调试。调试时可利用仿真器对各接口地址进行读写操作，静态地测试电路各部分的连接是否正确；对于动态过程(如中断响应、脉宽调制输出等)可以编写简短的调试程序配合硬件电路的调试。 4.1.8、单片机基本系统调试 (a)晶振电路

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将仿真器晶扳开关打到外部，如果仿真器出现死机现象,说明用户系统晶振电路有问题，此时应用示波器观察单片机时钟信号，或输入端是否振荡信或检查品振电路各器件参数。 (b)复位电路

按下复位按钮应使系统处于复位状态，否则用用表检查复位电路各点信号和器件参数。

(2)LED显示电路

本电路采用8个共阴的数码管动态显示，前4个为设定温度，后4个为实测温度。动态扫描时采用74LS138对这8个数码管轮流扫描，进行位控，而P1口是进行段控信号的控制，为了增加数码管的亮度，共阴端有三极管来驱动它的电流。电路如图6所示。

(3)键盘接口电路

本电路采用键盘扫描法对16个按键进行读取状态。使用行列式，把这16个按键分为82，采用74LS138对8行键盘轮流扫描，再通过P3.2和P3.7这2列读进来，从而判断按键是否按下 (4)前向通道调试比较简单 (5)后向通道调试即控制部分 (a)静态调试

用仿真器在p0．0上输出高电平，双向可控硅导通．电炉开始加热；在P0．0上输出低电平．双向可控硅截止，电炉停止加热。如果输出不正常，应按信号输出顺序分别捡查P0．0、光电耦合器输入端、光电耦合器输出端及双向可控硅两端的电压情况。 (b)动态调试

编写简短调试程序，在P0．0上周期性地输出一定占空比的脉宽调制波形，用示被器观察电炉两端电压输入波形和通断比例。改变输出波形占空比，电炉两端电压输入的通断比也应有相应改变。

(6) 传感器电路部分 温度传感器种类较多。热电偶由于热电势较小，因而灵敏度较低；热敏电阻由于非线性而影响精度；铂电阻温度传感器由于成本高，在一般小系统中很少使用。AD590是美国Analog Devices公司生产的二端式集成温度传感器，具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等一系列优点。它的测温范围为-50~+155C，满刻度误差为0.3C，当电源电压在5~10V之间，稳定度为1%，误差只有0.01C，完全适用于本设计对水温测量的要求。另外AD590是温度——电流传感器，对于提高系统抗干扰能力也有很大帮助，因此本设计选用AD590作为温度传感器。

(6)软件调试: 软件的调试府在仿真器提供的单步、断点、跟踪等功能的支持下对各子程序

分别进行调试．将调试完的工程序连接起来再调试．逐步扩大调试范围。调试的过程一般是：a测试程序输入条件或设定程序输入条件;b以单步、断点或跟踪方式运行程序；c检查程序

运行结果；d运行结果不正确时查找原因。修改程序，重复上述过程。

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4.1.9 注意事项：

A.输入抗干扰。 a、键盘：

按键在按下与抬起时都会有10~20ms的抖动毛刺出现，在读取键值时可先延时，再进行采样，在本设计中我是调用了一段显示子程序，和同学的电路相比，效果非常明显。 b.AD转换器：

由于外界的干扰，AD采样后的数据会有较大误差，为了提高准确度，可采用输入分区抗干扰法，对模拟信号进行初步的处理，降低外界干扰的破坏性，当然再配合多数平均法处理效果更加。 B.输出抗干扰 ：一般来说，单片机的低电平驱动能力远高于高电平的驱动能力，可以用上拉电阻的方法来平衡单片机的端口驱动能力，以提高整体的抗干扰能力。因此本设计中只要涉及输出控制都是采用低电平驱动。

第5章 测试方法和测试结果

5.1 系统测试仪器及设备

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 伟福E6000/L 仿真器 多功能数字表GDM-8145 数字万用表

0～100℃温度计、调温电热杯、秒表

5.2 测试方法

由于系统不完善，我采用的是分步调试的方法，步骤如下：

（1）在水杯中存放1L净水，放置在1KW的电炉上，打开控制电源，系统进入准备工作状态。

（2）先调零，先将OP07的2、3脚短路，然后调节滑动变阻器，使六脚输出为0。 （3）在改变温度使温度为35℃时输出为0V，温度为95℃时输出为5V。在65℃时为2.5V。

（4）在结合软件进行水温控制，假如设定温度为88℃，而实际温度为55℃，那么就加热使水问到达88℃，此时水炉会自动断电，当水温低与88℃，水炉有会自动加热实现控制的作用。

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（5）然后在双机通讯，用键盘设定温度，结合软件加以控制。

5.3 测试结果

（1）测量温度与给定温度的相应值如表1所示 表 1 1 2 3

上表用温度计标定测温系统。分别是水温稳定在35℃、45℃、55℃、65℃、75℃、85℃，观察系统测量温度值和实际温度值，尽量校准系统使测量误差在1℃以内。记录测量数据填入表1。

由上表可以看出，实测温度和给定温度之间的绝对温度超出了±1℃之间，由于系统显示数值没有小数部分，所测结果只能以度来衡量，其实际误差是稍大于±1℃的，测量结果不是很满足系统误差的要求。这也是这个系统设置不全的一方面。可以是调0的过程中由于调不到0，我把反馈电阻R18给换了，我第一次换的是20K的虽然能调到但波动很大，后来我又换了一个10K的，那波动就小了很多，也能调到要求的范围了。但我觉得还是有问题，这个问题是我到现在还没解决的，在设计的过程中有些电阻是自己去估计取出来的，有些还是很有问题的，我认为这是导致误差的主要原因。因此我认为可以通过改变电路中一些电阻或电容的阻值来得到改善。

注意，在测量的过程中，也就是在使用AD590传感器的时候，为了避免器件一被测液体的直接接触，应将传感器装入保护套管中，或将器件用硬质乙烯树脂等材料密封，以避免被测液体对传感器的腐蚀和对测量精度产生影响。

给定温实测温相对误差 度（℃） 度（℃） 35 45 55 35 43 53 0 -3.22％ 2.82％ 4 5 6 给定温实测温相对误差 度（℃） 度（℃） 65 75 85 63 73 83 2.52％ -2.33％ 2.18％ 22

结束语

设计在徐老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择、方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着徐老师的心血和汗水，在四年的本科学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导我受益匪浅。在此向徐老师表示深深的感谢和崇高的敬意。

不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向昆明学院，自动控制与机械工程系的全体老师表示由衷的谢意。感谢他们三年来的辛勤栽培。 这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程，希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步

在写毕业设计这段期间，我%95以上的时间都不在 学校，是在工作中，这是我从10多年的学校生涯走入社会的第一阶段，社会上的生活多姿多样，对我们的要求也提高了很多，在这一个新的环境中，各种各样的人都有，充满着挑战和刺激。在这一段期间，深深的让我体会到了“老师是最慈祥的母亲”这一句话，“她“非常希望你能把他所有的东西都学到。在社会中，什么东西都要老自己，自立自强。

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这有可能是我学校生活的最尾端，无论将来我走向那儿，这些年的学习生活都不会忘记，他别是大学的这段时期。教过我所有的老师，再次感谢你们，你们给了我很多，同时我也相信我自己。

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