節(jié)能烤箱溫度控制器
The Temperature Controller of Save Energy Oven

全文55頁 約23000字 論述翔實(shí)

摘 要
溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中常需要根據(jù)實(shí)時測量的溫度值來進(jìn)行調(diào)控，因此研究溫度控制儀器有著重要的意義。本文主要介紹制鞋用遠(yuǎn)紅外線節(jié)能烤箱溫度控制儀的原理和特點(diǎn)。
在本設(shè)計(jì)中，采用了通過數(shù)字PID算法來調(diào)整溫度控制信號的占空比的方式，來實(shí)現(xiàn)對拷箱內(nèi)環(huán)境溫度的控制。系統(tǒng)的硬件部分由單片機(jī)主控模塊、環(huán)境溫度測量模塊、設(shè)定數(shù)值輸入模塊、設(shè)定數(shù)值存儲模塊、顯示模塊、加熱控制信號輸出模塊六大部分組成。具體實(shí)施辦法是：以單片機(jī)AT89S52為核心，通過鍵盤向單片機(jī)輸入指定溫度值和工作周期值，再由DS18B20溫度檢測芯片測量環(huán)境溫度值，然后將該環(huán)境溫度值送PID算法運(yùn)算，最后由PID算法的計(jì)算結(jié)果調(diào)整溫度控制信號的占空比；同時，單片機(jī)將設(shè)定的溫度值和測量到的環(huán)境溫度值送顯示模塊同時顯示出來。對應(yīng)硬件的各個模塊，設(shè)計(jì)中的軟件部分分為5個模塊，由它們來指導(dǎo)硬件完成工作。
設(shè)計(jì)過程中，硬件設(shè)計(jì)中使用了Protel99SE制作了電路原理圖和PCB板圖，軟件設(shè)計(jì)中使用了模塊編程的方法。調(diào)試過程中使用了示波器，萬用表，編程器及其軟件，超想仿真頭及其軟件。
本文首先在緒論介紹了此系統(tǒng)的研究意義和功能要求。在第1章里，論述了系統(tǒng)構(gòu)成理論，確定了單片機(jī)的任務(wù)內(nèi)容。第2章著重介紹了系統(tǒng)中所使用的硬件芯片的功能與特性以及硬件的電路設(shè)計(jì)，在第3章中重點(diǎn)剖析了軟件設(shè)計(jì)的過程，第4章是產(chǎn)品的調(diào)試，排除設(shè)計(jì)上的錯誤，完善設(shè)計(jì)。同時附上系統(tǒng)硬件的電路原理圖、PCB板圖、系統(tǒng)實(shí)物圖及總程序。

關(guān)鍵詞：單片機(jī) DS18B20 PID算法 溫度控制 LED顯示

Abstract
Temperature is a basic environmental parameter often needed to be adjusted in terms of real-time measurement of temperature regulation in the process of industrial and agricultural production. As a result, the study of temperature control equipment is very important. This article introduces the principles and properties of temperature control instrument using for shoes production that can save the energy used for oven.
In this design, the digital PID temperature control algorithm is utilized to adjust the duty cycle of the signal, to achieve environmental temperature control for oven. Hardware module is composed of microcomputer control system module, temperature measurement module, numerical input setting module, setting numerical memory module, display module and heating controlling signal output module. Specific implementation method is as follows: AT89S52 core SCM through keyboard input to the specified temperature and duty cycle. algorithm adjust the duty cycle of temperature control signal; Meanwhile, SCM will set the temperature measurement and temperature values sent to the display module also show. The corresponding hardware module, the software design is divided into five modules, from hardware to guide their work.
In the design process, Protel99SE is used or making the circuit schematic PCB map in the hardware design and modeling programming is used for software design. In the debugging process, oscilloscope, multimeter, programming equipment and its software, Superimage simulation equipment and its software are used.
This article first indicates the significance and function of this system in the introduction. In Chapter 1, the system theory discussed and the task of the MCU is determined. Chapter 2 highlights the function and characteristics of the hardware chip and circuit design, In Chapter 3 focused on the software design process; chapter 4 gives the product testing to eliminate the design errors. This paper is associated with system hardware circuit diagram, PCB plans, maps and general physical system procedures.
Key words: SCM DS18B20 PID algorithm Temperature control LED display

目 錄

摘要 I
Abstract II
緒論 1
1 理論基礎(chǔ)及系統(tǒng)要求 3
1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證 3
1.2 系統(tǒng)構(gòu)成 4
1.2.1 基本工作原理 4
1.2.2 組成及工作流程 4
1.3 控制系統(tǒng)任務(wù) 5
1.4 本章小結(jié) 5
2 系統(tǒng)硬件電路 6
2.1 引言 6
2.2 硬件介紹 6
2.2.1 單片機(jī)AT89S52 6
2.2.2 溫度檢測芯片DS18B20 7
2.2.3 譯碼鎖存芯片CD4511 9
2.2.4 串口存儲芯片AT24C16 10
2.2.5 反向器74LS04 11
2.2.6 光電耦合器TLP521-1 12
2.3 硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 13
2.3.1 單片機(jī)外圍電路及端口使用 13
2.3.2 環(huán)境溫度檢測模塊 14
2.3.3 設(shè)定數(shù)值輸入模塊 15
2.3.4 設(shè)定數(shù)值存儲模塊 15
2.3.5 顯示模塊 16
2.3.6 加熱控制信號輸出模塊 16
2.4 本章小結(jié) 17
3 系統(tǒng)軟件編寫與分析 18
3.1 引言 18
3.2 局部功能模塊分析與編寫 18
3.2.1 溫度檢測及顯示程序分析與編寫 18
3.2.2 PID控制算法及調(diào)節(jié)程序分析與編寫 23
3.2.3 鍵盤判斷與響應(yīng)程序分析與編寫 35
3.2.4 設(shè)定數(shù)值保存程序分析與編寫 37
3.2.5 溫度控制信號程序分析與編寫 41
3.3 總程序 43
3.4 本章小結(jié) 43
4 系統(tǒng)整體調(diào)試 44
4.1 調(diào)試工具 44
4.2 硬件部分調(diào)試 44
4.2.1 AT24C16存儲電路部分調(diào)試 45
4.2.2 控制信號輸出電路部分調(diào)試 45
4.3 軟件部分調(diào)試 47
4.3.1 單片機(jī)工作及溫控信號產(chǎn)生模塊調(diào)試 47
4.3.2 按鍵輸入模塊調(diào)試 50
4.3.3 DS18B20測溫及顯示模塊調(diào)試 51
4.3.4 AT24C16存儲模塊調(diào)試 53
4.4 系統(tǒng)整體調(diào)試 56
4.4.1 工作周期3s時輸出溫度控制信號 56
4.4.2 工作周期5s時輸出溫度控制信號 57
4.4.3 工作周期8s時輸出溫度控制信號 58
4.5 本章小結(jié) 58
結(jié)論 59
致謝 61
參考文獻(xiàn) 62

部分參考文獻(xiàn)

[9] 吳國經(jīng). 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù). 第一版. 中國電力出版社，2004
[10] 李兆飛. 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo). 北京航空航天大學(xué)出版社，2004
[11] 求是科技. 單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航. 第一版. 人民郵電出版社，2004
[12] 余永權(quán). ATMEL 89系列(MCS-51兼容)：Flash單片機(jī)原理及應(yīng)用. 第二版.電子工業(yè)出版社，1997
[13] 先鋒工作室. 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例. 第一版. 清華大學(xué)出版社，2002