自動化專業《計算機控制技術》課程設計任務書論文題目煤氣退火爐控制系統設計設計類型導師姓名主要內容及目標煤氣罩式退火爐主要用于對冷軋鋼板進行熱處理，采用高爐煤氣作為燃料。爐體分內罩和外罩，在內罩內放入退火鋼卷，并投入保護性氣體防止氧化。燃燒在內罩和外罩之間進行。12個噴嘴分為上下兩層，每層6個環繞排列。煤氣和空氣的噴燃比由兩個閥門的連桿共同帶動。設計系統保護氣體溫度為輸入及控制量，以電動執行器帶動的蝶閥開度(對應于煤氣輸入量)為輸出的一個單輸入單輸出的溫度控制系統。設計系統要求溫度在升溫、保溫過程中按一定的工藝曲線升溫和保溫，在400℃溫度內，保護氣體溫度在供氣閥門開到最大情況下，以自由升溫的速率在最短的時間內升到400℃。從400℃開始到700℃的保溫該點，溫度按45～75℃/h速率上升，此段為升溫段，到達700℃點，則開始進入保溫段，以700℃為恒值溫度進行保溫。鋼卷保溫一定時間后?；?，進入降溫段，而降溫過程為自由降溫，在此段中溫控系統停用。選擇合適的控制算法進行控制。具有的設計條件PC機一臺，教學實驗箱一臺;計劃學生數及任務3人（1）：明確課題功能。（2）：把復雜問題分解為若干模塊，確定各模塊處理方法，畫出流程圖。（3）：存儲器資源分配（4）：編制程序，根據流程圖來編制源程序（5）：對程序進行匯編，調試和修改，直到程序運行結果正確為止。計劃設計進程總體方案設計控制系統的建模和數字控制器設計硬件的設計和實現選擇計算機字長(選用51內核的單片機)設計支持計算機工作的外圍電路(EPROM、RAM、I/O端口、鍵盤、顯示接口電路等)；設計輸入信號接口電路；設計輸出控制電路；設計串行通訊接口；其它相關電路的設計或方案(電源、通信等)。軟件設計分配系統資源，編寫系統初始化和主程序模塊框圖；編寫A/D轉換和位置檢測子程序框圖；編寫控制程序和D/A轉換控制子程序模塊框圖；其它程序模塊(顯示與鍵盤等處理程序)框圖。五、編寫課程設計說明書，繪制完整的系統電路圖(A3幅面)。參考文獻1．于海生計算機控制技術[M]北京：機械工業出版社，2007.62、周荷琴等微型計算機原理及接口技術[M]合肥：中國科技大學出版社,2008.63、李剛民等單片機原理及應用技術[M]北京：高等教育出版社4、樓然苗51系列單片機設計實例[M]北京：北京航空航天大學出版社5、計算機控制技術實驗指導書目錄HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964459#_Toc249964459"摘要： 2HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964460#_Toc249964460"關鍵字： 2HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964461#_Toc249964461"引言 3HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964462#_Toc249964462"1設計任務與要求 3HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964463#_Toc249964463"1.1設計題目 3HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964464#_Toc249964464"1.2工藝要求 3HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964465#_Toc249964465"1.3要求實現系統基本功能 3HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964466#_Toc249964466"2．總體方案設計 3HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964467#_Toc249964467"2.1.系統設計方案的提出 3HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964468#_Toc249964468"2.2.方案比較及確定 4HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964469#_Toc249964469"2.3.控制系統方框圖 5HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964470#_Toc249964470"2.4.算法設計問題 6HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964471#_Toc249964471"3．系統硬件設計 7HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964472#_Toc249964472"3.1.系統硬件電路設計 7HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964473#_Toc249964473"3.2單元模塊設計 7HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964474#_Toc249964474"3.2.1.電源模塊 7HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964475#_Toc249964475"3.2.2.控制模塊 8HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964476#_Toc249964476"3.2.3.執行模塊 9HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964477#_Toc249964477"3.2.4.溫度采集模塊 9HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964478#_Toc249964478"3.2.5.顯示模塊 11HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964479#_Toc249964479"3.3.元器件清單 12HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964480#_Toc249964480"4.系統軟件設計 13HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964481#_Toc249964481"4.1.軟件流程圖 13HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964482#_Toc249964482"4.2.軟件代碼（見附錄） 14HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964483#_Toc249964483"5.調試部分 14HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964484#_Toc249964484"5.1.調試中遇到的問題 14HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964485#_Toc249964485"5.2.調試過程 14HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964486#_Toc249964486"5.3.調試結果與分析 14HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964487#_Toc249964487"6.總結 17HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964488#_Toc249964488"7.參考文獻 18HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964489#_Toc249964489"8.致謝 18HYPERLINK456/文件/陳發恒、劉香英、李雪芹--煤氣退火爐控制系統設計/設計報告/陳發恒--煤氣退火爐控制系統設計.docl"_Toc249964490#_Toc249964490"9.附錄 18摘要：本設計是基于單片機AT89C52的煤氣退火爐控制系統。設計中綜合利用單片機的可編程性，靈活利用A/D轉換器、LCD等，完成溫度采集、運算控制、輸出顯示等功能。A/D能夠較高精度和較大范圍的進行溫度測量，保證了系統設計的精度要求；運算控制部分主要使用單片機小系統對采集的數據進行處理，方便快捷；輸出顯示部分使用LCD液晶顯示屏實現，簡單明了。系統性能指標均達到了設計要求。整個系統電路簡單，操作方便，用戶界面友好。關鍵字：單片機溫度采集運算控制液晶顯示引言1設計任務與要求1.1設計題目煤氣罩式退火爐主要用于對冷軋鋼板進行熱處理，采用高爐煤氣作為燃料。爐體分內罩和外罩，在內罩內放入退火鋼卷，并投入保護性氣體防止氧化。燃燒在內罩和外罩之間進行。12個噴嘴分為上下兩層，每層6個環繞排列。煤氣和空氣的噴燃比由兩個閥門的連桿共同帶動。設計系統保護氣體溫度為輸入及控制量，以電動執行器帶動的蝶閥開度(對應于煤氣輸入量)為輸出的一個單輸入單輸出的溫度控制系統。1.2工藝要求設計系統要求溫度在升溫、保溫過程中按一定的工藝曲線升溫和保溫，在400℃溫度內，保護氣體溫度在供氣閥門開到最大情況下，以自由升溫的速率在最短的時間內升到400℃。從400℃開始到700℃的保溫該點，溫度按45～75℃/h速率上升，此段為升溫段，到達700℃點，則開始進入保溫段，以700℃為恒值溫度進行保溫。鋼卷保溫一定時間后停火，進入降溫段，而降溫過程為自由降溫，在此段中溫控系統停用。選擇合適的控制算法進行控制。1.3要求實現系統基本功能采樣功能：能夠對溫度進行采集。控制功能：能夠使系統按照一定的工藝曲線進行升溫和保溫。顯示功能：顯示當前被控量的設定值、實際值，控制量的輸出值。2．總體方案設計2.1.系統設計方案的提出本設計是基于AT89C52單片機的控制及顯示電路設計，從系統的設計功能上看，系統可分為五大部分，即控制部分、傳感器部分、數字顯示部分、電源部分和執行部分，對于每一個部分都有不同的設計方案，起初我們組擬訂了下面兩種方案：1．控制部分(1)AT89C52單片機（2）其他2．傳感器部分(1)（J型熱電偶）鐵-銅鎳熱電偶(2)（T型熱電偶）銅-銅鎳熱電偶3.數字顯示部分(1)采用LED數碼管顯示，利用多個數碼管來顯示數字。(2)LCD液晶屏顯示。4．電源部分：(1)購買開關電源。（2）自制電源。5.執行部分（1）用交流電機。（2）用直流電機，采用集成芯片LM298與LM297組成驅動電路。2.2.方案比較及確定（1）本設計中我們采用AT89C52單片機作為主控芯片，AT89C52是51系列單片機的一個型號，它是ATMEL公司生產的。AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機，而且可編程性好。（2）J型熱電偶具有線性度好，熱電動勢較大，靈敏度較高，穩定性和均勻性較好，價格便宜等優點,廣為用戶所采用。其溫度范圍為0~750℃，符合我們的要求。雖然T型熱電偶也具有這些優點，但是其測量溫區為-200~350℃，不能滿足我們的要求。（3）若用LED數碼管顯示，LED數碼管亮度高、小巧輕便，但是電路復雜，顯示信息量較小；LCD的優點是：工作電流較小、功耗很低，而且可以清晰顯示大量信息，趣味性強。所以選用LCD液晶顯示。（4）購買的開關電源帶負載的能力比較好，比較穩定，但是為了提升自己的動手能力，我們選擇自己焊接所需的電路。（5）若用交流電機，轉動速度固定，一般為水平轉動速度為4°/秒～6°/秒，垂直轉動速度為3°/秒～6°/秒。其缺點是無法大電流驅動.降低了工作效率且不容易實現。若選用集成芯片LM298驅動直流步進電機，具有轉速高、可變速的優點，十分適合需要快速捕捉目標的場合。其水平最高轉速可達40～50°/秒，垂直可達10～24°/秒。這種電路通過芯片產生正反向電壓.開關速度很快.穩定性極強.效率也非常高。基于上述考慮.我們擬選用方案二。2.3.控制系統方框圖圖1控制系統方框圖AT89C52單片機作為主控模塊，通過傳感器進行溫度的采集，采集的數據經過A/D轉換變成計算機能夠接收的數字信號，然后在經過D/A轉換將數字信號轉變成模擬信號去控制執行機構（直流電機）的轉動，并且電機的轉動分為三個階段：第一階段：當采集到的數據在（0~400）℃范圍內時，單片機就會控制直流電機轉動，而且轉動的非?？?。電機轉動帶動閥門，從而控制閥門的開度，使溫度快速升高。第二階段：當采集到的數據在（400~700）℃范圍內時，單片機就會控制直流電機轉動，而且轉動速度減慢。電機轉動帶動閥門，從而控制閥門的開度，并且使速率控制在45~75℃/h之間，溫度由400℃升溫到700第三階段：當采集的數據達到700℃同時系統整個過程都通過LCD液晶屏對溫度進行實時跟蹤與顯示。2.4.算法設計問題運算控制部分主要使用單片機小系統對采集的數據進行處理，方便快捷；我們運用C語言進行編程。

單片機C語言和標準C語言又存在著很大差別，在計算機上進行C語言程序設計時由于不必考慮程序代碼的長短，只需考慮程序功能實現，但是在單片機上進行C語言程序設計就必須考慮系統的硬件資源。有時并不是程序的算法越簡單、長度越短越好，因為有一些算法要調用一些內部的子程序和函數，生成的機器代碼長度非常長。不同的算法對程序代碼長度影響十分大，因此在進行程序設計時，就盡量采用程序生成代碼短的算法，在不影響程序功能實現的情況下可以采用一些優化算法]。

在單片機C語言編譯成機器代碼時，不同的運算生成的機器代碼的長度相差很大，盡可能地減少程序中對某種數據類型的運算種類,越復雜的數據類型效果越明顯。在進行數據計算時，在一定的精度范圍內，可以用一些近似的計算來完成一些運算,既不損失精度又能減少大量的代碼。比如：用邏輯AND/&取模比MOD/%操作更有效。

在用熱敏電阻測量溫度時，可根據熱敏電阻—溫度特性公式來求值。數學表達式表示為：

RT=RT0expB(1/T-1/T0)

如果直接按照公式溫度時程序結構簡單，算法復雜度不高，但是程序將調用<Math.h>文件中的對數函數，在編譯成機器碼時函數有1K多字節，對于一般只有幾K字節的單片機系統來說，這是十分不合適的?？紤]到系統資源問題可以用一種替代方法—查表法來實現算法。只要給出一定溫度范圍內不同溫度值對應熱敏電阻的電阻值，然后建立表格，只要按照系統求出的阻值，進行查表，插值，就可以求出相應的溫度值。這種算法相比前面的的公式法的算法復雜高，C語言程序代碼也長，但在編譯成機器碼時，代碼長度卻很短，只有一、二百字節。3．系統硬件設計3.1.系統硬件電路設計圖2系統硬件電路圖3.2單元模塊設計根據系統要實現的功能，本系統分為五個模塊：電源模塊、控制模塊、執行模塊、溫度采集模塊和顯示模塊。分別將各單元模塊功能介紹如下：3.2.1.電源模塊穩壓電源模塊我們采用三端集成線性穩壓集成塊：L7805CV芯片。本設計中我們所需的5V電源使用L7805CV芯片完成。因為它的外圍電路比較簡單，并且工作比較穩定。它的穩壓精度為2%，工作電流1.5A，封裝為TO-220(A)，工作溫度也很不錯，并且具有過溫保護和短路保護，最大輸入電壓為35V，能對電路的長時間工作有很大的保障，故用其作為穩壓芯片。3.2.2.控制模塊本設計中我們采用AT89C52單片機作為主控芯片，AT89C52是51系列單片機的一個型號，它是ATMEL公司生產的。AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內含8kbytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大的AT89C52單片機可為您提供許多較復雜系統控制應用場合。AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規方法進行編程,但不可以在線編程(S系列的才支持在線編程)。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發成本。其引腳圖如下所示：圖3引腳圖主要功能特性：·兼容MCS51指令系統·8k可反復擦寫(>1000次）FlashROM·32個雙向I/O口·256x8bit內部RAM·3個16位可編程定時/計數器中斷·時鐘頻率0-24MHz·2個串行中斷·可編程UART串行通道·2個外部中斷源·共6個中斷源·2個讀寫中斷口線·3級加密位·低功耗空閑和掉電模式·軟件設置睡眠和喚醒功能3.2.3.執行模塊

執行機構我們采用直流電機作為被控對象，直流電機是電機的主要類型之一。一臺直流電機即可作為發電機使用，也可作為電動機使用，用作直流發電機可以得到直流電源，而作為直流電動機，由于直流電機的啟動性能好，具有良好的調速性能，運行穩定；直流電動機的調速范圍寬廣，調速特性平滑，而且直流電動機的過載能力較強，熱動和制動轉矩較大。在許多調速性能要求較高的場合，仍得到廣泛使用。尤其是在調速性能要求較高的大型設備,比如軋鋼機上都采用直流電動機拖動。在本實驗中直流電機的作用是：根據電動機轉動的快慢來反映煤氣退火爐溫度上升的快慢。在0℃~400℃時，電動機快速轉動打開供氣閥門快速供氣，使火爐在最短的時間內快速升溫到400℃；從400℃~700℃為火爐的保溫點，此時直流電機的轉速將慢慢降低；當溫度上升到700℃時，閥門供氣量將會下降，使火爐進入保溫階段。這時直流電機將停止轉動3.2.4.溫度采集模塊在本次實驗中用到的A/D轉換器是ADC0808，其原理圖及控制原理如下：（1）①模擬量輸入；②A/D轉換器；③數據輸出圖4ADC0808的原理框圖（2）引腳介紹：：主電源輸入端。REF（+）、REF（-）：基準電源輸入端，使用中REF（-）一般接地，REF（+）最大可接，要求不高時，REF（+）接的電源。GND：模擬地數字地共用的接地端。CLK：時鐘輸入引腳，時鐘頻率范圍，典型值，此時轉換時間約為。：8路模擬量單極性電壓的輸入引腳。ADDA、ADDB、ADDC：8選1模擬開關的三位通道地址輸入端。用來選擇對應的輸入通道，其對應關系如圖9-4所示。比如CBA=011，則選中引腳的輸入電壓。C、B、A通常與系統數據總線的、、連接。但也有與系統地址總線相連的，此種用法需小心處理端口地址的組織。ALE：為通道地址鎖存允許選通控制端，輸入上跳沿有效；它有效時，C、B、A的通道地址值才能進入通道地址鎖存器，ALE下跳為低電平（無效）時，鎖存器鎖存進入的通道地址。START：啟動A/D轉換控制引腳，由高電平下跳為低電平時有效；即對該引腳輸入正脈沖下跳沿后，ADC開始逐次比較；也可將START與ALE連接在一起使用，安排一個CPU寫端口地址；正脈沖上升沿通道地址（碼）被寫入通道地址鎖存器，下降沿啟動A/D轉換。EOC：ADC轉換狀態輸出信號引腳；未啟動轉換時，EOC為高電平，啟動轉換后，正在逐次逼近比較期間EOC為低電平，低電平持續時間為A/D轉換時間，約（與時鐘頻率有關），一旦轉換完畢，EOC端上跳為高電平，此信號可供CPU查詢或向CPU發中斷。：8位數字量輸出引腳，為（MSB），為（LSB），它是三態輸出數據鎖存器的輸出引腳，未被選通時，8個引腳對片內均為高阻斷開；因此可與系統數據總線直接相連。OE：數字量輸出允許控制端，輸入正脈沖有效；它有效時，數據輸出三態門被打開，轉換好的數字量各位被送到引腳上；它無效時，浮空（高阻隔離）；顯然OE端必須設置一個CPU讀數據的端口地址，未訪問時，必須為低電平。（3）公式①單極性圖5ADC0808/9芯片的引腳圖②雙極性可見此系列ADC本身是單極性轉換器，也可以通過外偏置電路方法，變成雙極性輸入電壓的A/D轉換器。3.2.5.顯示模塊本系統我們采用LCD液晶顯示屏進行顯示。LCD為英文LiquidCrystalDisplay的縮寫，即液晶顯示器，是一種數字顯示技術，可以通過液晶和彩色過濾器過濾光源，在平面面板上產生圖象。LCD占用空間小，低功耗，低輻射，無閃爍，降低視覺疲勞。在系統中，LCD主要進行溫度的顯示。本設計中我們選用LCD1602進行顯示，下面是1602的管腳功能說明。圖6引腳說明1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣，引腳功能如下：表1引腳功能引腳符號功能說明1VSS一般接地2VDD接電源（+5V）3V0液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度）。4RSRS為寄存器選擇，高電平1時選擇數據寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。5R/WR/W為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。6EE(或EN)端為使能(enable)端，下降沿使能。7DB0底4位三態、雙向數據總線0位（最低位）8DB1底4位三態、雙向數據總線1位9DB2底4位三態、雙向數據總線2位10DB3底4位三態、雙向數據總線3位11DB4高4位三態、雙向數據總線4位12DB5高4位三態、雙向數據總線5位13DB6高4位三態、雙向數據總線6位14DB7高4位三態、雙向數據總線7位（最高位）（也是busyflag）15BLA背光電源正極16BLK背光電源負極3.3.元器件清單表2器件清單器件名稱個數單片機1A/D轉換器1D/A轉換器1LCD16021滑動變阻器1運算放大器1電流源5直流電動機1溫度傳感器14.系統軟件設計4.1.軟件流程圖開始開始系統初始化溫度傳感器采樣A/D轉換AT89C52LCD顯示D/A轉換執行機構（直流電機）圖7軟件流程圖4.2.軟件代碼（見附錄）5.調試部分5.1.調試中遇到的問題在調試的過程中，起初我們也遇到了一些問題。比如：在進行數據采集時，由于信號的干擾，采集的數據沒有按照一定的規律變化，于是我們就加了一個隔離元件，很好的解決了這個問題。5.2.調試過程我們通過傳感器對爐溫進行數據采集，采集到的數據會在LCD液晶顯示屏上進行顯示。當采集到的數據在（0~400）℃范圍內時，單片機就會控制直流電機轉動，而且轉動的非?？?。電機轉動帶動閥門，從而控制閥門的開度，由于此時閥門的開度很大，從顯示屏上可以看出溫度的變化很快，很快的就達到了400℃。當采集到的數據在（400~700）℃范圍內時，單片機就會控制直流電機轉動，而且轉動速度減慢。電機轉動帶動閥門，從而控制閥門的開度，從顯示屏上可以看出溫度的變化也減緩，并且速率在45~75℃/h之間，溫度由400℃升溫到700℃。當采集的數據達到700℃時，電機就停止轉動。LCD顯示屏上的數字停止在7005.3.調試結果與分析當采集到的數據在（0~400）℃范圍內時，仿真圖如下：圖8控制系統硬件仿真圖當采集到的數據在（400~700）℃范圍內時，仿真圖如下：圖9控制系統硬件仿真圖當采集到的數據為700℃范圍內時，仿真圖如下：圖10控制系統硬件仿真圖停止溫度控制，系統進入自由降溫階段。把系統的四個階段合并起來，得到如下的工藝曲線：圖11溫度曲線圖從曲線上可以看出：在400℃溫度內，氣體溫度在供氣閥門開到最大的情況下，以自由升溫的速率在最短的時間（圖中為2小時）內升到了400℃。從400℃開始到700℃的保溫點，溫度按60℃/h速率上升，此段為升溫段，到達700通過調試，我們看到整個系統能夠按照題目的要求完成相應的功能。能夠對爐內的溫度進行控制，使其按照要求的曲線進行升溫和保溫。從而達到了預期的效果。6.總結通過本次的課程設計，我受益匪淺。不用說在其中學到的新知識是多么有價值，也不用說它拓寬了多少我的眼界，只是說它讓我的能力得到的提高就已足以成為我努力付出的回報。課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。下面我對課程設計的過程做一下簡單的總結。第一，接到任務以后進行選題。選題是課程設計的開端，選擇恰當的、感興趣的題目，這對于整個設計是否能夠順利進行關系極大。好比走路，這開始的第一步是具有決定意義的，第一步邁向何方，需要慎重考慮。否則，就可能走許多彎路、費許多周折，甚至南轅北轍，難以到達目的地。因此，選題時一定要考慮好了。第二，題目確定后就是找資料了。查資料是做設計的前期準備工作，好的開端就相當于成功了一半，到圖書館、書店、資料室去雖說是比較原始的方式，但也有可取之處的。總之，不管通過哪種方式查的資料都是有利用價值的，要一一記錄下來以備后用。第三，通過上面的過程，已經積累了不少資料，對所選的題目也大概有了一些了解，這一步就是在這樣一個基礎上，綜合已有的資料來更透徹的分析題目。第四，有了研究方向，就應該動手實現了。其實以前的三步都是為這一步作的鋪墊。我們小組既有明確的分工，又有很好的合作。通常團隊的合作是至關重要的，它往往決定了一個比賽的成敗。一位同學主要負責軟件部分，我主要負責寫報告，另一位同學主要負責硬件部分。在我們的默契的配合下，終于圓滿完成了設計。通過這次設計，我們對數字電路設計和單片機有了一定的認識，對以前學的數字電路又有了一定的新認識，溫習了以前學的知識，就像人們常說的溫故而知新嘛，但在設計的過程中，遇到了很多的問題，有一些知識都已經不太清楚了，但是通過一些資料又重新的溫習了一下數字電路部分及單片機方面的內容。在這次比賽中也使我們的同學關系更進一步了，隊友之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝我的隊友，我從他們身上學到了很多東西。希望以后有更多這樣鍛煉的機會。7.參考文獻【1】潘新民、王燕芳.微型計算機控制技術.北京:高等教育出版社,2001.7【2】周澤魁.控制儀表與計算機控制裝置.北京:化學工業出版社,2002.9【3】徐科軍.傳感器與檢測技術.北京:電子工業出版社,2004.9【4】于海生計算機控制技術北京:機械工業出版社2007.58.致謝在這里我們衷心的感謝院系領導和我們的指導老師們！9.附錄9.1#include<reg52.h>void Lcd_WriteData(unsigned char TempData);void Lcd_WriteCmd(unsigned char TempData,unsigned char BuysC);voidLcd_ReadStatus(void);voidLcd_Init(void);//LCM初始化unsignedcharLcd_ReadData(void);voidDisplayString(unsignedcharX,unsignedcharY,unsignedchar*DData);voidDisplayOneChar(unsignedcharX,unsignedcharY,unsignedcharDData);voidDelay(unsigned int delaytime); sbit Lcd_RS=P2^0; sbit Lcd_RW=P2^1;sbit Lcd_E=P2^2;unsignedintdianya[11]={0,50,100,150,200,250,300,350,400,450,500};//0--5V#define Lcd_Data P0#define DA_Data P3//sbitST=P2^5;sbitEOC=P2^6;sbitOE=P2^7;sbitCLK=P2^4;#defineADC_OUTP1//unsignedcharb;unsignedinttemp;unsignedchartable[3];//==================DAC轉換輸出控制電熱絲加熱功率====================void DAConvert(unsigned long int Voltage){Voltage=255*Voltage/500; DA_Data=Voltage;} //unsignedintADC0808();//voidmain(void){Lcd_Init(); //lcd初始化while(1){ temp=ADC0808(); //temp=100; table[2]=temp%10; table[1]=(temp/10)%10; table[0]=(temp/100)%10;DisplayString(0,1,"T:");DisplayOneChar(10,1,table[0]+0x30); DisplayOneChar(11,1,table[1]+0x30);//LCD顯示測量值 DisplayOneChar(12,1,table[2]+0x30); DisplayOneChar(13,1,'C'); if(temp<=400) DAConvert(dianya[9]); elseif(temp>400&&temp<=700) DAConvert(dianya[5]); elseDAConvert(dianya[0]); }}unsignedintADC0808(){unsignedintadc;unsignedlong intgetdata;ST=0;OE=0;ST=1;ST=0;while(1){CLK=~CLK; if(EO