温度自动控制系统课程综合设计说明.doc

课程设计题目:釜式反应器温度自动控制系统系(部):电气工程及其自动化班级:2009级05班姓名:明亮学号:0401090245指导教师:薛明君完成时间::这次综合设计,主要是设计一个温度自动控制系统,用8位单片机控制,DS18B20数字温度传感器采集数据,并用LCD液晶显示器模块显示。它属于一个恒温系统。通过单片机处理,并发出指令,使用继电器控制、隔离。DS18B20数字温度传感器是一个12位的数字温度传感器,直接输出二进制数字信号。在本次设计中设值为9位,。前言本次设计分为显示、数据处理、数据采集和执行机构四个部分。显示器采用图形液晶显示器QH2001,它是一个象素为128×64的点阵,数据处理用MCS-51系列单片机AT89S52进行集中控制,同时它还可以扩展为与上位机通信,并通过上位机设定为恒定值。数据采集部分采用集成数字温度传感器直接转换为二进制代码,并通过1-WIRE总线传送数据和发送控制指令,控制数字温度传感器的读写操作。数字温度传感器和单片机接口只需要一个I/O口,但是在单片机中需要按照数字温度传感器的时序进行软件编程模拟。在执行部分采用继电器,并通过它进行电气隔离,继电器再接通加热器和冷却设备进行温度调节。继电器用NPN三极管SKT9014驱动。本次综合设计是为毕业设计作准备。该系统有自动调节的功能,通过改变设定值可以使该设备处于不同的恒温状态,并使控制温度基本上等于设定温度,精度为±。总体方案设计这次课程设计题目为温度自动控制系统,实现这种控制目的的方案有两个。方案(一)热电偶温度自动控制系统。方案(二)数字温度传感器温度控制系统。这两个方案都是采用单片机控制,液晶显示模块LCM显示。两个方案的比较部分为温度检测部分。方案(一)的系统框图如下图:LCM信号匹配放大热电偶及补偿电路A/D转换器单片机继电器控制部分该部分温度检测部分检测部分采用热电偶,它需要冷端补偿电路与其配套,并且热电偶输出电压只有几毫负,必须经过放大处理才能A/D转换和D/A转换器接口,若采用8位A/D转换器,CADC0809则输人端需采用仪用放大器,把几毫伏的电压信号放大到5伏左右。由于热电偶属于非线性器件,因此每个温度值都必须通过分度表,查表才能获得,这给软件编程和数据处理增加了难度。这种系统具有测量温度围可以从零下一百度到早上千摄氏度,而且有很多热电偶精度非常高这是这种测量系统的优点。但构成系统复杂,抗干扰能力不强。数字温度传感器DS18B20方案(二)的框图如下:LCM单片机继电器控制部分该方案才用数字温度传感器DS18B20,它的最高分辨率为12位,。它具有直接输出数字信号和数据处理,并且它和单片机接口只需要一位I/O口,因此由它构成的系统简单使用,由于DS18B20,按照工业设计要求设计,抗干扰性能强。但温度测量围从-55摄氏度—-125摄氏度,比较有限位综合比较方案(一)和方案(二),我们只在常温下使用,并且经济合理,因此选择了方案(二)。一、LCM显示部分(一).器件介绍:本次设计的显示部分采用图形点阵显示器模块QH2001,带两片HD61202控制器,分别控制左右屏点阵数据。每片控制器带512字节的RAM。其中的每一位数据和屏幕上的一个象素对应。QH2001显示模块无带字库,它是在纯图形的方式下工作的。所以我们利用字模软件生成了所需汉字代码,用以进行调用。其程序设计的基本过程是:首先对显示器模块初始化,写入相应控制字和设置显示初始行,然后对显示器清屏。在进行汉字和测试数据显示时,首先确定显示所在行的行数和所调用代码表的标号。如果显示数据,还要确定动态显示的起始列数和字符数。设置完成后,调用选择表处理程序,动态显示处理程序以及显示程序,完成显示过程。(二)控制指令介绍12864采用两片HD61202分别控制左右半屏的显示,在编程时要注意分别控制,这里的左右屏选取由片选信号CS1、CS2完成。当CS1=1时选取左半屏为操作对象,CS2=1时选取右半屏为操作对象,某些情况下可以同时选择左右屏同时操作。另外还有读写(R/W)信号、数据指令(D/I)信号、E信号等。指令说明如下:操作R/WD/IDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB01、显示器开0000111111/02、起始行设置0011行地址:0~633、页地址设置001011页地址:0~74、列地址设置0001列地址:0~635、读状态10Busy0onoffRST00006、写显示数据01数据(8位)7、读显示数据11数据(8位)注:1、该指令控制显示的开关,不影响模块中RAM的数据和部状态。DB0=1,开;DB0=0,关。2、RES=1表明系统正在初始化;RES