单片机恒温焊接控制系统
单片机恒温焊接控制系统[20200410141137]
摘 要
恒温控制在工业生产过程中举足轻重，温度的控制直接影响着工业生产的产量和质量。本设计是基于STC90C51单片机的恒温焊接控制系统，对设定的电子产品焊接温度实现闭环自动控制。采用温度传感器PT100对温度进行采集，使用LM358调理电信号，再经过模数转换器TLC2543进行A/D转换，把温度信息转化为数字信号，通过STC90C51单片机处理并由LCD显示实时温度。利用C语言进行软件设计，程序结构简洁，易于修改。实践证明，该系统稳定，简便，可靠，温度测量与控制范围大。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:模数转换器数据采集单片机温度PT100
目 录
1 绪论
1.1 课题的背景及意义 1
1.2 方案论证 1
1.3 系统的工作原理 2
2 硬件电路设计
2.1 51系列单片机介绍 3
2.2 温度传感器的特性和测温原理 5
2.3 恒流源电路的设计 7
2.4 放大电路的设计 9
2.5 模数转换单元 10
2.6 键盘按键电路 13
2.7 显示电路 14
3 软件程序设计
3.1 软件设计说明 16
3.2 软件的相关算法 16
3.3 程序流程图 17
3.4 子模块设计 20
4 电路仿真的设计与分析
4.1 电路仿真设计 24
4.2 仿真分析 24
5系统的建立与调试
5.1 测试仪器 25
5.2 测试方法 25
5.3 测量结果与分析 25
6 结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录 .30
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
在人类生存的环境中，温度是一个很重要的角色。实时的温度控制可以有效的提高生产效率和产品质量，因此，起初的温度控制主要运用在工厂生产中。近年来，无论是工业还是科技，都有着飞速的发展，温度的控制早已成为一个必须要考虑的因素，而且有些应用中对温度的控制要求非常高。温度的变化可能对生产的产品有着不可预料的影响，所以温度的控制一直是一个息息相关的实际问题。因此，我们需要设计这样一个系统，它能够检测温度的变化，显示温度的具体数值，当温度的变化时能有温度报警，可通过按键调节来做及时的调整，依据不同的外界环境来调节所需要的温度值。因此设计这样的一个温度控制系统，具有很广泛的发展远景和实际意义。
由于技术的不断提高，与温度控制相关的产品已经越来越多。单片机的运用也日趋成熟，日常生活中，人们已习惯这样的控制系统，也解决了繁琐控制的问题，大大的节省人力，并且使控制精度得到了很大的提高。51单片机可用C语言进行编程，方便高效控制，低功耗，基本满足市场的需要。51单片机在恒温控制系统中关键是采集当前温度，并且能够根据实际情况来控制和调节温度。温度采集是主要的参数之一，可用传感器进行采集，然后用单片机进行有效的处理。而且温度是一个模拟量，测量的准确性对对提高精度很重要，最重要的采集元件就是温度传感器，它的性能直接影响到采集数据的准确和有效性。
本课题的任务是设计一个焊接控制系统，目标是靠单片机来控制温度。设计的意义是能够实现恒温控制，可根据不同的需求方便调节和控制温度，应用普及，功能强大，同时也是一个低价实用的系统。
1.2 方案论证
本方案以STC90C51单片机系统为核心，目标是测量焊接点的温度。首先温度传感器采集温度信号，通过放大器放大后，A/D转换将模拟量转化数字量，单片机接收信号并控制系统，最后LCD实时显示当前温度。
很常用的一种是热电阻式温度传感器，主要特点是测量温度高，稳定，耐高温，满足设计要求。因此本方案选用的是PT100温度传感器，LM358放大器，TLC2543作为A/D转换器，这样可采集范围大、精度更高的温度信号。
1.3 系统的工作原理
本设计系统以51单片机为核主要包括温度传感器、采样电路、放大电路、A/D转换电路、LCD显示电路、报警电路、时钟电路、复位电路和按键电路。
系统的总结构框图如图1所示。
图1 系统的总结构框图
首先由PT100温度传感器采集温度，经过恒流源电路和放大电路将温度信号转换为电压值，再由A/D转换器把模拟电压转化为数字电压并传给51单片机，51单片机根据公式将获得的电压值转换为温度值，并送入LCD显示。同时可以通过按键设定温度值，当温度过高时，蜂鸣器起作用，继电器断开；当温度过低时，继电器闭合，温度增至设定的恒温值。
2 硬件电路设计
2.1 51系列单片机介绍
单片机简称SCM是一块微型的集成电路芯片，它类似于一个微型计算机工作，体积小、方便开发、易于学习。
从1976年起，Intel公司先后推出MCS-48（4位）、 MCS-51（8位）和MCS-96（16位）3大系列单片机。至今，各地厂商已经研制出多种类的单片机系列的产品，与此相关的发展趋势是高集成、高性能、低功耗。
51系列的单片机已经有10余种产品，子系列单片机有51系列也包括其他公司的衍生产品。这些衍生的产品是以基本型为基础并增强了其它所需要的功能，如A/D型、并行口型、EPROM型、特殊接口型等。这些51系列的产品经过不断地开发，使得8位单片机有了一股新的活力，在它的开发应用提供了更广泛的前景。
2.1.1 51单片机主要功能特性
51单片机是一个8位单片机，它的内部含有只读程序存储器，这种存储器可反复擦写上千次，还具有低功耗、高性能、高密度的特性，丰富的指令系统及引脚结构使得功能更强发，该芯片内有着通用8位CPU和ISP 闪存存储单元，因此51单片机被广泛的应用在众多控制应用系统中。
主要性能特点：
1．4k Bytes Flash片内程序存储器；
2．128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）；
3．32个外部双向输入/输出（I/O）口；
4．5个中断优先级、2层中断嵌套 中断；
5．6个中断源；
6．2个16位可编程定时器/计数器 ；
7．2个全双工串行通信口；
8．看门狗（WDT ）电路；
9．片内振荡器和时钟电路 ；
10．与MCS-51兼容；
11．全静态工作：0Hz-33MHz；
12．三级程序存储器保密锁定；
13．可编程串行通道；
14．低功耗的闲置和掉电模式
2.1.2 51单片机的引脚功能
51单片机采用的封装（DIP）为双排列直插式，有40条引脚，其中1脚顶上有个凹点，电源引脚两根，外接晶体振荡器引脚两根，控制引脚两根和4组8位可编程I/O引脚32根，其逻辑符号如图2.0所示。
摘 要
恒温控制在工业生产过程中举足轻重，温度的控制直接影响着工业生产的产量和质量。本设计是基于STC90C51单片机的恒温焊接控制系统，对设定的电子产品焊接温度实现闭环自动控制。采用温度传感器PT100对温度进行采集，使用LM358调理电信号，再经过模数转换器TLC2543进行A/D转换，把温度信息转化为数字信号，通过STC90C51单片机处理并由LCD显示实时温度。利用C语言进行软件设计，程序结构简洁，易于修改。实践证明，该系统稳定，简便，可靠，温度测量与控制范围大。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:模数转换器数据采集单片机温度PT100
目 录
1 绪论
1.1 课题的背景及意义 1
1.2 方案论证 1
1.3 系统的工作原理 2
2 硬件电路设计
2.1 51系列单片机介绍 3
2.2 温度传感器的特性和测温原理 5
2.3 恒流源电路的设计 7
2.4 放大电路的设计 9
2.5 模数转换单元 10
2.6 键盘按键电路 13
2.7 显示电路 14
3 软件程序设计
3.1 软件设计说明 16
3.2 软件的相关算法 16
3.3 程序流程图 17
3.4 子模块设计 20
4 电路仿真的设计与分析
4.1 电路仿真设计 24
4.2 仿真分析 24
5系统的建立与调试
5.1 测试仪器 25
5.2 测试方法 25
5.3 测量结果与分析 25
6 结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录 .30
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
在人类生存的环境中，温度是一个很重要的角色。实时的温度控制可以有效的提高生产效率和产品质量，因此，起初的温度控制主要运用在工厂生产中。近年来，无论是工业还是科技，都有着飞速的发展，温度的控制早已成为一个必须要考虑的因素，而且有些应用中对温度的控制要求非常高。温度的变化可能对生产的产品有着不可预料的影响，所以温度的控制一直是一个息息相关的实际问题。因此，我们需要设计这样一个系统，它能够检测温度的变化，显示温度的具体数值，当温度的变化时能有温度报警，可通过按键调节来做及时的调整，依据不同的外界环境来调节所需要的温度值。因此设计这样的一个温度控制系统，具有很广泛的发展远景和实际意义。
由于技术的不断提高，与温度控制相关的产品已经越来越多。单片机的运用也日趋成熟，日常生活中，人们已习惯这样的控制系统，也解决了繁琐控制的问题，大大的节省人力，并且使控制精度得到了很大的提高。51单片机可用C语言进行编程，方便高效控制，低功耗，基本满足市场的需要。51单片机在恒温控制系统中关键是采集当前温度，并且能够根据实际情况来控制和调节温度。温度采集是主要的参数之一，可用传感器进行采集，然后用单片机进行有效的处理。而且温度是一个模拟量，测量的准确性对对提高精度很重要，最重要的采集元件就是温度传感器，它的性能直接影响到采集数据的准确和有效性。
本课题的任务是设计一个焊接控制系统，目标是靠单片机来控制温度。设计的意义是能够实现恒温控制，可根据不同的需求方便调节和控制温度，应用普及，功能强大，同时也是一个低价实用的系统。
1.2 方案论证
本方案以STC90C51单片机系统为核心，目标是测量焊接点的温度。首先温度传感器采集温度信号，通过放大器放大后，A/D转换将模拟量转化数字量，单片机接收信号并控制系统，最后LCD实时显示当前温度。
很常用的一种是热电阻式温度传感器，主要特点是测量温度高，稳定，耐高温，满足设计要求。因此本方案选用的是PT100温度传感器，LM358放大器，TLC2543作为A/D转换器，这样可采集范围大、精度更高的温度信号。
1.3 系统的工作原理
本设计系统以51单片机为核主要包括温度传感器、采样电路、放大电路、A/D转换电路、LCD显示电路、报警电路、时钟电路、复位电路和按键电路。
系统的总结构框图如图1所示。
图1 系统的总结构框图
首先由PT100温度传感器采集温度，经过恒流源电路和放大电路将温度信号转换为电压值，再由A/D转换器把模拟电压转化为数字电压并传给51单片机，51单片机根据公式将获得的电压值转换为温度值，并送入LCD显示。同时可以通过按键设定温度值，当温度过高时，蜂鸣器起作用，继电器断开；当温度过低时，继电器闭合，温度增至设定的恒温值。
2 硬件电路设计
2.1 51系列单片机介绍
单片机简称SCM是一块微型的集成电路芯片，它类似于一个微型计算机工作，体积小、方便开发、易于学习。
从1976年起，Intel公司先后推出MCS-48（4位）、 MCS-51（8位）和MCS-96（16位）3大系列单片机。至今，各地厂商已经研制出多种类的单片机系列的产品，与此相关的发展趋势是高集成、高性能、低功耗。
51系列的单片机已经有10余种产品，子系列单片机有51系列也包括其他公司的衍生产品。这些衍生的产品是以基本型为基础并增强了其它所需要的功能，如A/D型、并行口型、EPROM型、特殊接口型等。这些51系列的产品经过不断地开发，使得8位单片机有了一股新的活力，在它的开发应用提供了更广泛的前景。
2.1.1 51单片机主要功能特性
51单片机是一个8位单片机，它的内部含有只读程序存储器，这种存储器可反复擦写上千次，还具有低功耗、高性能、高密度的特性，丰富的指令系统及引脚结构使得功能更强发，该芯片内有着通用8位CPU和ISP 闪存存储单元
主要性能特点：
1．4k Bytes Flash片内程序存储器；
2．128 bytes的随机存取数据存储器（RAM
3．32个外部双向输入/输出（I/O）口；
4．5个中断优先级
5．6个中断源；
6．2个16位可编程定时器
7．2个全双工串行通信口；
8．看门狗
9．片内振荡器
10．与MCS-51兼容；
11．全静态工作：0Hz-33MHz；
12．三级程序存储器保密锁定；
13．可编程串行通道；
14．低功耗的闲置和掉电模式
2.1.2 51单片机的引脚功能
51单片机采用的封装（DIP）为双排列直插式，有40条引脚，其中1脚顶上有个凹点，电源引脚两根，外接晶体振荡器引脚两根，控制引脚两根和4组8位可编程I/O引脚32根，其逻辑符号如图2.0所示。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/4243.html
