单片机微机测量和控制技术

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1、摘要：随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。本设计论述了一种以STC89C52单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。硬件电路主要包括STC89C52单片机最小系统，测温电路、实时时钟电路、LCD液晶显示电路以及通讯模块电路等。系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，计算温度子程序、按键处理程序、L

2、CD显示程序以及数据存储程序等。关键词：STC89C52单片机；DS18B20；显示电路1绪论1.1本课题研究背景和意义工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制系统正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术，它主要研究如何将计算机技术、通过信息技术和自动控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。本设计就是基于单片机STC89C52温度控制系统的设

3、计，通过本次课程实践，我们更加的明确了单片机的广泛用途和使用方法，以及其工作的原理。随着社会的发展，温度的测量及控制变得越来越重要。本文采用单片机STC89C52设计了温度实时测量及控制系统。单片机STC89C52能够根据温度传感器DS18B20所采集的温度在液晶屏上实时显示，通过控制从而把温度控制在设定的范围之内。所有温度数据均通过液晶显示器LCD显示出来。系统可以根据时钟存储相关的数据。通过该课程的学习使我们对计算机控制系统有一个全面的了解、掌握常规控制算法的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方

4、法，进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力。1.2本课题研究的内容单片机最小系统电路单片机是仪表的主体，对于小型仪表来说，单片机内部的存储器已经足够；大型仪表要进行复杂的数据处理，或者要完成复杂的控制功能，其监控程序较大，测量数据较多，这时就需要在单片机外部扩展片外存储器。被测量的模拟信号经过A/D转换后，通过输入通道进入单片机内部；单片机根据由键盘置入的各种命令，或者送往打印机打印，或者经过D/A转换后成为能够完成某种控制功能的模拟电压。通信接口的功能是通过。GPIB或者RS-232接口总线与其他

5、仪器仪表甚至计算机作远距离通信，以达到资源共享的目的。智能化测量控制仪器仪表的整个工作过程是在软件程序的控制下自动完成的，装在仪表内部EPROM中的监控程序由许多程序模块组成，每一个模块完成一种特定功能，例如实现某种算法、执行某一中断服务程序、接受并分析键盘输入命令等。编制完善的监控程序中的某些功能模块，能够取代某些硬件电路和功能。但是需要指出的是，智能化测量控制仪表中引入单片机后，有可能降低对某些硬件电路的要求，但这绝不是说可以忽略测试电路本身的重要性，尤其是直接获取被测信号的传感器部分，仍应给予充分的重视，

6、有时提高整台仪表性能的关键仍然在于测试电路尤其是传感器的改进。现在传感器也正在受着微电子技术的影响，不断发展变化。传感器正朝着小型、固态、多功能和集成化的方向发展。在以下章节里，将会介绍关于以数据采集系统为基础，结合计算机控制理论和计算机通信技术等综合技术，研发一款适合市场需求、和满足毕业设计要求的智能化仪表。本设计采用了模块化的思想，条理清楚，主要分为硬件原理设计和软件程序设计。2系统的硬件设计本系统实现的功能主要是：把过程控制中的变量（温度）采集，并实时通过LCD显示、通过串口与计算机通讯实现曲线显示和数据

7、保存显示出来，其中PC机可以控制仪表的工作、系统给定温度值和PID四个参数可以任意设定，系统利用的增量式PID算法去改变PWM的输出值，然后去控制可控硅的开关，最终实现被控对象的温度值趋向于给定的温度值如图2.1所示。本系统的控制方框图如图2.2所示图2.1系统阶跃响应曲线图2.2系统的控制方框图2.1硬件的总体设计系统硬件的总体结构图如图2.3所示，由结构图可以看出，系统模块较多，所以对I/O口资源要合理分配，各模块以单片机为核心联联系在一起，其中电源模块为每一个模块提供电源。单片机MTmega16L光电隔离

8、MOC3041可控硅BT138-800温度传感器AD590运放AD524A/D转换器TLC2543键盘电源串口RS-232CLCD显示屏TC1602A图2.3系统硬件总体结构图2.2系统器件的选型首先根据系统实现的功能大致了解所需的配件资源包括：主控制器、温度传感器、运算放大电路、A/D转换器、液晶显示电路、键盘电路、控制输出接口、串口通信电路、供电电路等。2.2.1主控制器本系统对主