第一篇：溫度控制器實(shí)訓(xùn)報(bào)告

《溫度控制器》實(shí)訓(xùn)報(bào)告

第周，星期，第節(jié)課學(xué)生姓名學(xué)號(hào)

一、實(shí)訓(xùn)目的：

檢測(cè)溫度控制器的好壞。

二、實(shí)訓(xùn)器材：

電冰箱1臺(tái)、萬(wàn)用表1塊、溫度計(jì)1支、溫度控制器1只、加工后的鱷 魚(yú)夾子2只。

三、實(shí)訓(xùn)要求：

必須掌握溫度控制器的安裝位置和它的環(huán)溫度。

四、實(shí)訓(xùn)過(guò)程：

1、把溫度控制器設(shè)定在某一位置，連接好試驗(yàn)電路，放入冷凍室內(nèi)。

2、開(kāi)啟冰箱，隨著冷凍室內(nèi)溫度的降低，當(dāng)萬(wàn)用表指示為∞時(shí)，說(shuō)明溫度控制器的觸點(diǎn)已經(jīng)斷開(kāi)，打開(kāi)冰箱門(mén)，讀出溫度計(jì)指示為2℃，并做好記錄。停開(kāi)冰箱，冷凍室內(nèi)溫度逐漸上升，當(dāng)萬(wàn)用表指示復(fù)為0Ω時(shí)，再讀出溫度計(jì)指示為10℃，并做好記錄。

五、實(shí)訓(xùn)總結(jié)：

從上述實(shí)訓(xùn)中得知，該溫度控制器能在2℃時(shí)關(guān)斷電路，10℃時(shí)接通電路，完全符合冰箱溫度控制的要求。

六、實(shí)訓(xùn)結(jié)果：

該溫度控制器正常。

指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：

實(shí)訓(xùn)報(bào)告等級(jí)：指導(dǎo)教師簽字：

年月日

第二篇：溫度測(cè)量實(shí)訓(xùn)報(bào)告

單片機(jī)測(cè)溫實(shí)訓(xùn)報(bào)告

（AT89C51）

姓名：陳杉學(xué)號(hào)：班級(jí)：計(jì)控

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陳杉

目錄

一.引言...................................................................................3 二.總體設(shè)計(jì)方案...................................................................3 三.硬件設(shè)計(jì)...........................................................................3

3.1硬件電路設(shè)計(jì)方案.............................................3 3.2硬件框圖.....................................................3 3.3芯片介紹.....................................................3 3.4硬件電路圖...................................................4

3.4.1電路原理圖.............................................5 3.4.2原理圖說(shuō)明.............................................5

四.軟件設(shè)計(jì)...........................................................................6

4.1主流程圖.....................................................6 4.2仿真與測(cè)試...................................................6

五.總結(jié)...................................................................................6

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陳杉

一：引言

隨著人們生活水平的不斷提高,單片機(jī)控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來(lái)的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計(jì)就是一個(gè)典型的例子，但人們對(duì)它的要求越來(lái)越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)單片機(jī)技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。

本設(shè)計(jì)所介紹的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對(duì)測(cè)溫比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用，該設(shè)計(jì)控制器使用單片機(jī)AT89S51，測(cè)溫傳感器使用DS18B20，用3位共陽(yáng)極LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)溫度顯示,能準(zhǔn)確達(dá)到以上要求。

二：總體設(shè)計(jì)方案

一：由于本設(shè)計(jì)是測(cè)溫電路，可以使用熱敏電阻之類(lèi)的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過(guò)來(lái)，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來(lái)，這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。

二：用溫度傳感器測(cè)試溫度。在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計(jì)要求。

經(jīng)過(guò)討論，我們決定采用方案二，電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單。

三、硬件電路設(shè)計(jì)

3.1、硬件電路設(shè)計(jì)方案

硬件電路的單片機(jī)芯片采用AT89C51芯片，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)采集部分的傳感器采用DS18B20芯片數(shù)字溫度傳感器。用四位七段LED數(shù)碼顯示器顯示測(cè)量的溫度值。3.2硬件框圖：

3.3芯片介紹

1、AT89C51芯片

AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能共 6 頁(yè)

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陳杉

CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖所示。

2、DS18B20芯片(1)DS18B20簡(jiǎn)介

DS18B20是由美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器芯片。與傳統(tǒng)的熱敏電阻有所不同，DS18B20可直接將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號(hào)，以供單片機(jī)處理，它還具有微型化、低功率、高性能、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)編程，DS18B20可以實(shí)現(xiàn)9~12位的溫度讀數(shù)。信息經(jīng)過(guò)單線接口送入DS18B20或從DS18B20送出，因此從微處理器到DS18B20僅需連接一條信號(hào)線和地線。讀、寫(xiě)和執(zhí)行溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，而不需要外部電源。(2)DS18B20的引腳功能

DS18B20的引腳(圖7-10)，其功能如表7-8所示。

(3)DS18B20的主要特點(diǎn)

? 采用單線技術(shù)，與單片機(jī)通信只需一個(gè)引腳；

? 通過(guò)識(shí)別芯片各自唯一的產(chǎn)品序列號(hào)從而實(shí)現(xiàn)單線多掛接，簡(jiǎn)化了分布式溫度檢測(cè)的應(yīng)用；

? 實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫； ? 可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓的范圍在3～5.5V； ? 不需要備份電源；

? 測(cè)量范圍為-55～+125℃，在-10～+85℃范圍內(nèi)誤差為0.5℃；

? 數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以在9位到12位之間選擇，可配置實(shí)現(xiàn)9～12位的溫度讀數(shù)；

? 將12位的溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量所需時(shí)間不超過(guò)750ms； ? 用戶定義的，非易失性的溫度告警設(shè)置，用用戶可以自行設(shè)定告警的上下限溫度。3.4硬件電路圖

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陳杉

3.4.1電路原理圖：

Proteus仿真結(jié)果顯示：

3.4.1原理圖說(shuō)明：

設(shè)計(jì)中，使用AT89C51的P1.0管腳接收由溫度傳感器送出的數(shù)字溫度信號(hào)；管腳P0.0~P0.7用于輸出溫度各位上的數(shù)字，連接LED數(shù)碼管，作為顯示內(nèi)容；P2.0~P2.2管腳作為L(zhǎng)ED數(shù)碼管輪流顯示的控制信號(hào)的輸出端；P3.0作為溫度越界判據(jù)的信號(hào)輸出的端。單片機(jī)的外圍設(shè)備包括：時(shí)鐘振蕩器、DS18B20數(shù)字溫度傳感器、溫度顯示設(shè)備和高溫制冷電機(jī)等。用DS18820測(cè)量溫度，在其內(nèi)部就共 6 頁(yè)

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陳杉

能進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字量與單片機(jī)直接通訊，無(wú)需外加A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速度快，降低了成本，而且簡(jiǎn)化了電路，提高了系統(tǒng)的集成度，使其滿足了最簡(jiǎn)的要求。這個(gè)溫度傳感器稍加改良，配合半導(dǎo)體制冷器還能實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控制功能。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

主要利用keil和protues軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)軟硬件的結(jié)合。系統(tǒng)程序主要包括主程序，溫度的相關(guān)子程序，數(shù)字的子程序等。4.1主流程圖

4.2仿真與測(cè)試

1、軟件調(diào)試，在Keil軟件上輸入程序，進(jìn)行編譯、連接protues。

2、在protues上實(shí)現(xiàn)仿真，修正改正，在仿真知道正確。

五、總結(jié)與體會(huì)

在為期兩周的電子制作實(shí)訓(xùn)中，利用Keil軟件的仿真與調(diào)試，我設(shè)計(jì)了一個(gè)溫度測(cè)量系統(tǒng)。

實(shí)訓(xùn)齊老師不僅給我們?cè)敿?xì)講解了芯片的功能和工作原理，而且給了一份參考程序，因?yàn)槲覀兏杏X(jué)很難。在機(jī)房進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，我一次次的編寫(xiě)失敗，一次次的達(dá)不到預(yù)想中的結(jié)果，我心灰意冷，當(dāng)我想放棄的時(shí)候，齊老師給了信心，他耐心的教導(dǎo)，最終使我成功完成了設(shè)計(jì)。

我深深地體會(huì)到，完成一件作品是多么的不易，隱藏在失敗后的成功是多么的甘甜。這次的電子制作讓我對(duì)單片機(jī)的理論有了更加深入的了解。通過(guò)這次實(shí)踐，我更深的了解到理論與實(shí)際的差距，感到在今后的學(xué)習(xí)工作中我們應(yīng)該更加注重實(shí)際，切勿成為只會(huì)紙上談兵的趙括。

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第三篇：可編程序控制器應(yīng)用實(shí)訓(xùn)報(bào)告

可編程序控制器應(yīng)用實(shí)訓(xùn)報(bào)告

可編程序控制器（PLC）主要以計(jì)算機(jī)的微處理器為基礎(chǔ)，綜合計(jì)算機(jī)的應(yīng)用技術(shù)、通訊技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種通用控制器。雖然PLC由較為復(fù)雜的微處理器組成，但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，完全不必了解微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。最初，PLC還僅是作為繼電器接觸器控制系統(tǒng)的替代品，而自從進(jìn)入電氣控制系統(tǒng)領(lǐng)域后，凸顯了其獨(dú)有的優(yōu)越性，以其自身強(qiáng)大的抗干擾能力、自診斷功能等，提高了電氣控制系統(tǒng)的可靠性，基本解決了普通繼電器及接觸器中常見(jiàn)的故障問(wèn)題，經(jīng)過(guò)調(diào)試后可長(zhǎng)期安全可靠地運(yùn)行。本文將對(duì)PLC的特點(diǎn)、基本工作過(guò)程、在電氣控制中的應(yīng)用等問(wèn)題進(jìn)行分析與闡述。、可編程序控制器（PLC）的特點(diǎn)

1.1 體積小、重量輕

超小型的PLC底部尺寸＜100mm，重量＜150g，其功耗僅為數(shù)瓦。由于其體積小，很容易裝入機(jī)械中，便于機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)。

1.2 實(shí)用性普遍

PLC可適用于各種規(guī)模的電氣控制場(chǎng)合，除了基本的邏輯處理功能之外，當(dāng)前大多PLC具有數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，并可應(yīng)用于數(shù)字控制領(lǐng)域中。近年來(lái)，PLC的功能日益完善，PLC的應(yīng)用已經(jīng)普遍到溫度控制、位置控制及CNC等多個(gè)控制領(lǐng)域。

1.3 抗干擾能力強(qiáng)

由于PLC采用了現(xiàn)代化的大規(guī)模集成電路技術(shù)，在內(nèi)部電路、生產(chǎn)工藝等方面均采取先進(jìn)的抗干擾處理技術(shù)，具有較高的可靠性。另外，PLC還自備硬件故障自動(dòng)檢測(cè)功能，一旦出現(xiàn)故障即可發(fā)出警報(bào)。在軟件應(yīng)用中，應(yīng)用者還可編入外圍器件的自診斷故障程序，讓系統(tǒng)中出了PLC之外的電路與設(shè)備也能獲得

自我保護(hù)功能。

1.4 應(yīng)用簡(jiǎn)單、普遍

PLC作為直接面向企業(yè)的工控設(shè)備，具有接口容易、編程語(yǔ)言易于被工程技術(shù)人員接受并理解等特點(diǎn)，尤其圖形符號(hào)及梯形圖語(yǔ)言、表達(dá)方式等與繼電器電路圖基本類(lèi)似，只需通過(guò)PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就能熟練實(shí)現(xiàn)在電氣控制中的應(yīng)用。

1.5 維護(hù)與改造方便

PLC通過(guò)存儲(chǔ)邏輯替代了接線邏輯，減少了控制設(shè)備外在的接線，極大減少了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建造的時(shí)間，為后期維護(hù)提供了方便，同時(shí)程序較易改變，可極快應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程的改變?？删幊绦蚩刂疲≒LC）的基本工作過(guò)程

PLC及相關(guān)外圍設(shè)備的設(shè)計(jì)原則應(yīng)滿足“與工業(yè)控制系統(tǒng)為一個(gè)整體、方便功能擴(kuò)展”，所有的電氣控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)都是根據(jù)工藝要求，最終提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)滿足被控對(duì)象的基本要求，并對(duì)實(shí)際工作現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行研究、收集資料，并實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員與操作人員的密切配合，共同擬定可操作方案，對(duì)可能潛在的問(wèn)題進(jìn)行共同分析、共同解決。并在滿足各方控制要求的前提下，考慮控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單性與經(jīng)濟(jì)性，方便后期的使用及維修，并確保電氣控制的安全性、穩(wěn)定性。PLC在電氣控制中的基本工作過(guò)程為：

（1）現(xiàn)場(chǎng)信息的輸入：在系統(tǒng)軟件的控制下，按照順序?qū)斎朦c(diǎn)進(jìn)行掃描，并讀取輸入點(diǎn)的狀態(tài)。

（2）程序的執(zhí)行：對(duì)用戶程序中的指令按順序掃描，并根據(jù)輸入的狀態(tài)及指令進(jìn)行邏輯性運(yùn)算。

（3）控制信號(hào)的輸出：根據(jù)以上邏輯運(yùn)算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各個(gè)輸出點(diǎn)同時(shí)發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)所需的邏輯控制功能。

以上過(guò)程完成后，再重新開(kāi)始，并反復(fù)執(zhí)行，每執(zhí)行一次即完成一個(gè)掃描周期。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，很多機(jī)械設(shè)備的工作流程可分為一系列不斷重復(fù)的順序動(dòng)作，而PLC的工作程序恰與其相似，因此PLC程序能很好地與機(jī)器動(dòng)作相對(duì)應(yīng)，且程序的編制簡(jiǎn)單、直觀，易于修改，減少了開(kāi)發(fā)軟件的費(fèi)用，并縮短軟件開(kāi)發(fā)周期?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）在電氣控制中的應(yīng)用

3.1 開(kāi)關(guān)量邏輯的控制

這是PLC控制技術(shù)中最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。替代了傳統(tǒng)的繼電器電路，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)順序控制及邏輯控制，既適用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可以應(yīng)用于自動(dòng)化流水線中，如生產(chǎn)線、組合機(jī)床、磨床、鏜床和龍門(mén)刨床等。

3.2 控制模擬量

在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)很多連續(xù)變化的物理量，如溫度、速度、流量、液位、壓力等模擬量。這些模擬量可通過(guò)數(shù)字量之間D/A轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換得以實(shí)現(xiàn)，確保編程器對(duì)模擬量實(shí)現(xiàn)處理。

3.3 集中式控制系統(tǒng)

集中式控制系統(tǒng)主要采用一臺(tái)功能較強(qiáng)大的PLC監(jiān)視系統(tǒng)、對(duì)多個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制，已形成“中央集中式”的計(jì)算機(jī)控制體系。在該項(xiàng)系統(tǒng)中，每個(gè)設(shè)備之間的連鎖、聯(lián)絡(luò)關(guān)系以及運(yùn)行順序等都由中央PLC來(lái)統(tǒng)一完成。可見(jiàn)，集中式控制系統(tǒng)比單機(jī)控制系統(tǒng)的成本低，更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。但如果其中一個(gè)控制對(duì)象的程序需要做出改變，就要停止中央PLC的控制，同時(shí)其他控制對(duì)象也隨之停止運(yùn)行。

3.4 分散控制系統(tǒng)

在分散控制系統(tǒng)中，每一個(gè)控制對(duì)象都需要設(shè)置一臺(tái)PLC，每臺(tái)PLC之間能通過(guò)信號(hào)的傳遞而產(chǎn)生內(nèi)部響應(yīng)、發(fā)令或連鎖等，或者可由上位機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)通信總線完成通信任務(wù)。分散控制系統(tǒng)中采取多臺(tái)機(jī)械生產(chǎn)線控制的方式，每條生

產(chǎn)線之間都有數(shù)據(jù)相連接，由于每個(gè)控制對(duì)象都是由自身的PLC來(lái)控制，所以如果某臺(tái)PLC運(yùn)行停止，對(duì)其他PLC不會(huì)產(chǎn)生影響。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前可由PLC承擔(dān)底層的控制任務(wù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，將PLC和過(guò)程控制二者結(jié)合。

3.5 運(yùn)動(dòng)控制

PLC能夠?qū)A周運(yùn)動(dòng)或者直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。在控制機(jī)構(gòu)的配置中，過(guò)去進(jìn)行的為直接應(yīng)用于傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，而現(xiàn)在則可以采取專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。例如多軸位置的控制模塊、伺服電機(jī)其單軸、可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)等，PLC可廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、機(jī)械、電梯、機(jī)床等多種場(chǎng)合。

3.6 數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用

PLC在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，具備數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)學(xué)運(yùn)算、查表、排序及操作等功能，并完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集、分析與處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)同時(shí)具備參考價(jià)值，并完成控制操作。另外，這些數(shù)據(jù)也可以通過(guò)通信功能的實(shí)現(xiàn)而傳輸?shù)街悄苎b置中，或者打印成表。目前數(shù)據(jù)處理多應(yīng)用于大型控制系統(tǒng)中，如過(guò)程控制系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)等。

由上可見(jiàn)，在指定范圍內(nèi)，可編程序控制器以其高性能價(jià)格取勝，并憑借其適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高、使用方便等突出特點(diǎn)在自動(dòng)化控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。再加上PLC制造成本的不斷下降、功能的不斷加強(qiáng)，已成為工業(yè)企業(yè)的首選設(shè)備。

《可編程控制器應(yīng)用實(shí)訓(xùn)》專(zhuān)業(yè)：

姓名：

學(xué)號(hào)：實(shí)踐報(bào)告數(shù)控技術(shù)專(zhuān)科王亮亮 1164001450603

第四篇：工業(yè)控制器趙志旭實(shí)訓(xùn)報(bào)告

模塊化工業(yè)通用控制器

設(shè)計(jì)報(bào)告

指導(dǎo)教師：趙建敏 報(bào)告人姓名：趙志旭 報(bào)告人學(xué)號(hào)：201002444 2011年5月20日

目錄

1引言 ······································································································ 1 2 設(shè)計(jì)概述 ····························································································· 3 2.1設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)·············································································· 3 2.2各部分簡(jiǎn)介 ················································································ 4 3軟件設(shè)計(jì) ······························································································ 5 3.1 μC/OS-II ················································································ 5 3.2 通訊協(xié)議 ·················································································· 6 3.3 ADC模塊設(shè)計(jì) ············································································ 9 3.4 IO模塊 ··················································································· 10 3.5 LCD接口電路 ········································································ 11 4硬件設(shè)計(jì) ···························································································· 14 4.1 CPU設(shè)計(jì) ················································································· 14 4.2 電源設(shè)計(jì) ················································································ 15 4.3 JTAG下載電路的設(shè)計(jì) ···························································· 16 5總結(jié) ···································································································· 17 參考文獻(xiàn) ······························································································· 19 附錄一：LCD運(yùn)行圖··········································································· 21 附錄二：系統(tǒng)運(yùn)行圖············································································ 22

1引言

近幾年來(lái)，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使微控制器集成度越來(lái)越高，計(jì)算速度越來(lái)越快，價(jià)格和功耗越來(lái)越低。因此不論是工業(yè)控制機(jī)技術(shù)還是可編程控制器(PLC)技術(shù)向嵌入式領(lǐng)域滲透的步伐正在逐漸加大。嵌入式系統(tǒng)因極小的體積、極低的功耗散熱和軟硬件的可裁剪性，而深受用戶的歡迎。可以預(yù)見(jiàn)，基于嵌入式系統(tǒng)的工業(yè)控制器必將具有廣闊的發(fā)展空間。

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展, 工業(yè)控制器在工業(yè)生產(chǎn)的各領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。工業(yè)自動(dòng)化的高速發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，全球化生產(chǎn)的日益融合，對(duì)工業(yè)控制器提出了更高要求，如微型化、便攜化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等。目前，用于工業(yè)控制的控制器主要分為兩種，即:工業(yè)控制機(jī)和可編程控制器(PLC)。工業(yè)控制機(jī)是由通用的微機(jī)推廣應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的。國(guó)內(nèi)工控機(jī)的產(chǎn)品主要分為CP總線工控機(jī)、STD總線工控機(jī)、VME總線工控機(jī)。其中CP總線工控機(jī)的發(fā)展最快;自60年代末第一臺(tái)PLC問(wèn)世以來(lái)，己很快被應(yīng)用到機(jī)械制造、冶金、礦業(yè)、輕工等各個(gè)領(lǐng)域，大大推進(jìn)了機(jī)電一體化進(jìn)程，被人們稱為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。

半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，使控制器的設(shè)計(jì)從模擬化走向數(shù)字化。如果控制器由數(shù)字化再發(fā)展到模塊化, 即以模塊控制器取代眾多各廠家自己開(kāi)發(fā)的控制器;那么各個(gè)廠家就可以利用現(xiàn)成單元電路模塊組裝成自己所需要的產(chǎn)品, 這樣就可以最大限度地以減少制造成本和開(kāi)發(fā)時(shí)間。因此模塊化控制器應(yīng)該有獨(dú)立可拆分的功能和典型結(jié)構(gòu)，具有組合性和通用性。既易于組合成新系統(tǒng)、新產(chǎn)品, 升級(jí)方式簡(jiǎn)捷;也容易從系統(tǒng)或產(chǎn)品中拆卸、更換, 維修方便;總之模塊工業(yè)控制器典型、通用、互換、兼容。目前，在大型的工業(yè)控制系統(tǒng)中主要采用PLC、DCS等控制設(shè)備, 它們采用模塊化設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)靈活、性能穩(wěn)定, 可以很好的滿足控制需求。但是在小型控制系統(tǒng)中主要還是采用數(shù)字儀表來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制, 它在控制精度和速度上都難以滿足現(xiàn)代工業(yè)控制的要求。而目前在各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)具有功耗低、體積小、集成度高、成本低、穩(wěn)定性好等特點(diǎn), 如果設(shè)計(jì)一種嵌入式工業(yè)控制器, 采用模塊化設(shè)計(jì)的方法, 結(jié)合模塊化的靈活性和嵌入式系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定特性。它可以測(cè)量多種信號(hào), 有較高的測(cè)量精度和多

居等）。設(shè)計(jì)概述

2.1設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用ST公司生產(chǎn)的STM32系列單片機(jī)。STM32F103xx增強(qiáng)型系列使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC內(nèi)核，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器(高達(dá)128K字節(jié)的閃存和20K字節(jié)的SRAM)，豐富的增強(qiáng)I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)。所有型號(hào)的器件都包含2個(gè)12位的ADC、3個(gè)通用16位定時(shí)器和一個(gè)PWM定時(shí)器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口：多達(dá)2個(gè)I2C和SPI、3個(gè)USART、一個(gè)USB和一個(gè)CAN。STM32芯片雖然有如此強(qiáng)大的功能，但是價(jià)格并不貴，所以非常適合本系統(tǒng)使用。

本系統(tǒng)各模塊間采用Modbus協(xié)議進(jìn)行通信，Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言。通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。如果本系統(tǒng)采用Modbus協(xié)議可以保證各個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)高速可靠的傳輸。而且由于采用這種通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，所以在以后的功能擴(kuò)展的時(shí)候會(huì)非常簡(jiǎn)便。

本系統(tǒng)使用uC/OS II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。uC/OS II是一個(gè)源代碼公開(kāi)的實(shí)時(shí)嵌入式內(nèi)核，包含了任務(wù)調(diào)度、任務(wù)管理、時(shí)間管理、簡(jiǎn)單內(nèi)存管理和任務(wù)間的通信與同步等實(shí)時(shí)系統(tǒng)所需的基本功能。在uC/OS II操作系統(tǒng)下，將程序按功能劃分成不同的任務(wù)，這樣可以提高程序執(zhí)行的效率。而且uC/OS II簡(jiǎn)單易學(xué)。所以本系統(tǒng)采用uC/OS II為操作系統(tǒng)。

LCD顯示模塊RS485RS485RS485RS485I/O模塊RS485處理器CPU模塊RS485ADC采集模塊3

圖2-1 系統(tǒng)的整體框圖

2.2各部分簡(jiǎn)介

整個(gè)實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)的硬件設(shè)計(jì)以STM32為核心控制器完成CPU與LCD顯示模塊、AD采集模塊、I/O模塊的硬件設(shè)計(jì)。每個(gè)模塊設(shè)計(jì)RS-485通信接口。軟件設(shè)計(jì)基于UCOS/II操作系統(tǒng)，劃分任務(wù)，編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序和控制程序，最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)演示系統(tǒng)，采集4路一次供水溫度信號(hào)、4路回水溫度信號(hào)，4路二次供水溫度信號(hào)、4路回水溫度信號(hào)，并在LCD顯示模塊顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

本實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)的ADC采集模塊負(fù)責(zé)檢測(cè)采集現(xiàn)場(chǎng)的模擬信號(hào)量（例如溫度、壓力等），通過(guò)DMA（直接存儲(chǔ)器存儲(chǔ)）傳輸，之后等待CPU的查詢。一旦收到CPU的查詢命令，就將采集到的現(xiàn)場(chǎng)模擬信號(hào)量通過(guò)RS485總線傳輸給CPU，然后接著去采集現(xiàn)場(chǎng)信息，等待CPU的下一次查詢。這樣可以節(jié)省CPU的使用率。

通過(guò)系統(tǒng)框圖可以看出CPU模塊通過(guò)RS485總線和AD模塊、IO模塊和LCD模塊相連接。

CPU模塊在系統(tǒng)中充當(dāng)主機(jī)，每隔一段時(shí)間就會(huì)分別查詢各個(gè)模塊的運(yùn)行情況。CPU主要任務(wù)是收集AD模塊、IO模塊的數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并發(fā)送給LCD模塊顯示。

AD模塊主要任務(wù)是采集4路溫度信號(hào)、4路壓力信號(hào)，等待CPU模塊的查詢命令，當(dāng)CPU查詢命令到來(lái)時(shí)，將采集的信號(hào)傳送給CPU模塊。

IO模塊主要任務(wù)是采集8路開(kāi)關(guān)量信號(hào)，并在CPU查詢命令到來(lái)時(shí)傳送給CPU模塊。

LCD模塊主要任務(wù)是將CPU發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，并且根據(jù)觸摸屏的狀態(tài)來(lái)改變顯示內(nèi)容。

到相應(yīng)的工程文件中直接使用就可以了。實(shí)際上對(duì)于μC/OS-II的移植主要與4個(gè)文件相關(guān)，這4個(gè)文件是與處理器密切相關(guān)的:匯編文件(OS_CPU_A.ASM)、處理器相關(guān)C文件(OS_CPU.H、OS_CPU.C)和應(yīng)用程序相關(guān)的配置文件(OS_CFG.H)。具體如下：

a、修改“include.h”文件

該頭文件是一個(gè)主頭文件，會(huì)出現(xiàn)在每一個(gè).C文件中，通過(guò)修改它，增加自己的頭文件。

b、修改“os_cfg.h”文件

此文件包含空閑任務(wù)的堆棧長(zhǎng)度、消息隊(duì)列、郵箱、信號(hào)量等的設(shè)置，通過(guò)修改此文件進(jìn)行對(duì)操作系統(tǒng)裁剪。c、修改頭文件“OS_CPU．H ”

頭文件“OS_CPU．H”包括了用#define語(yǔ)句定義的、與處理器相關(guān)的常數(shù)、宏以及類(lèi)型，需要修改的內(nèi)容有與編譯器相關(guān)的數(shù)據(jù)類(lèi)型重定義部分和與處理器相關(guān)的少量代碼。

d、修改C語(yǔ)言文件OS_CPU．C 文件OS_CPU．C中有10個(gè)C語(yǔ)言函數(shù)需要編寫(xiě)，這些函數(shù)中唯一必要的函數(shù)是OSTaskStkInit，其他9個(gè)函數(shù)必須聲明，但不一定要包含任何代碼。e、修改匯編語(yǔ)言文件OS_CPU_A．ASM 匯編文件OS_CPU_A.ASM中需要編寫(xiě)的函數(shù)分別為OSStartHighRdy、OSCtxSw、OSIntCtxSw和OSTickISR。

總之，μC/OS-II是一個(gè)完整的、可移植、固化、裁減的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核。μC/OS-II可供不同的微處理器使用，可以移植到8位到64位不同的微處理器上。它的基本思路就是“近似地每時(shí)每刻總是讓優(yōu)先級(jí)最高的就緒任務(wù)處于運(yùn)行狀態(tài)”。μC/OS-II是一個(gè)通用性的操作系統(tǒng)，所以對(duì)于不同硬件的實(shí)現(xiàn)，只需要根據(jù)具體CPU和實(shí)際應(yīng)用做相應(yīng)的移植即可。

3.2 通訊協(xié)議

Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言。通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行

進(jìn)入中斷關(guān)閉定時(shí)器NT35FLG=1?Y接收幀的第一個(gè)數(shù)據(jù)接收字節(jié)加1 幀有效標(biāo)志位置位NT15FLG=1?YNN有效標(biāo)志位置位 Y存入緩沖區(qū) 接收字節(jié)加1接收字節(jié)加1 有效標(biāo)志位復(fù)位有效標(biāo)志位置位 Y清除T35FLG和T15FLG清空緩沖區(qū)啟動(dòng)定時(shí)器退出中斷 圖3-2 串口中斷服務(wù)子程序流程圖

本系統(tǒng)模塊間的通信過(guò)程為CPU模塊（主機(jī)）每隔一段時(shí)間就會(huì)輪詢一個(gè)從機(jī)以獲取其數(shù)據(jù)。而其它設(shè)備如ADC模塊、LCD顯示模塊或I/O模塊(從機(jī))應(yīng)返回對(duì)查詢作出的響應(yīng)，或處理查詢所要求的動(dòng)作。

CPU模塊（主機(jī)）可對(duì)各從機(jī)尋址，發(fā)出廣播信息，從機(jī)返回信息作為對(duì)查詢的響應(yīng)。從機(jī)對(duì)于主機(jī)的廣播查詢，無(wú)響應(yīng)返回Modbus協(xié)議報(bào)據(jù)設(shè)備地址，請(qǐng)求功能代碼，發(fā)送數(shù)據(jù)，錯(cuò)誤校驗(yàn)碼，建立了主機(jī)查詢格式，從機(jī)的響應(yīng)信息也用Modbus協(xié)議組織，它包括確認(rèn)動(dòng)作的代碼，返回?cái)?shù)據(jù)和錯(cuò)誤校驗(yàn)碼。若在接收信息時(shí)出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤或從機(jī)不能執(zhí)行要求的動(dòng)作時(shí)，從機(jī)會(huì)組織一個(gè)錯(cuò)誤信息，并向主機(jī)發(fā)送作為響應(yīng)。

CPU模塊在上電之后就會(huì)發(fā)送輪詢命令，先詢問(wèn)AD模塊，AD模塊響應(yīng)命令，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給CPU模塊，輪詢AD模塊的命令幀格式如圖3-3所示：

地址碼=0x01功能碼=0x03查詢地址Ho查詢地址Li數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)Ho數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)Li數(shù)據(jù)CRCHiCRCLo圖3-3 CPU輪詢AD模塊的命令幀格式

AD模塊收到CPU模塊的輪詢請(qǐng)求，就會(huì)做出響應(yīng)。AD模塊響應(yīng)輪詢命令的幀格式如圖3-4所示：

減到1us，此外，多種轉(zhuǎn)換模式供選擇，支持DMA數(shù)據(jù)傳輸。

直接存儲(chǔ)器存取用來(lái)提供在外設(shè)和存儲(chǔ)器之間或者存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。無(wú)須CPU 任何干預(yù)，通過(guò)DMA 數(shù)據(jù)可以快速地移動(dòng)，這就節(jié)省了CPU 的資源來(lái)做其他操作。

直接存儲(chǔ)器存取用來(lái)提供在外設(shè)和存儲(chǔ)器之間或者存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。無(wú)須CPU 任何干預(yù)，通過(guò)DMA 數(shù)據(jù)可以快速地移動(dòng)，這就節(jié)省了CPU 的資源來(lái)做其他操作。

開(kāi)始系統(tǒng)時(shí)鐘初始化定時(shí)器初始化IO口初始化串口初始化AD初始化中斷控制器初始化DMA初始化進(jìn)入操作系統(tǒng) 圖3-9 AD模塊配置程序流程圖

3.4 IO模塊

根據(jù)功能需要，IO模塊的操作系統(tǒng)分為三個(gè)任務(wù)：AppTaskCollect 任務(wù)、AppFrameAnalyze任務(wù)和AppTaskMBTx任務(wù)。AppTaskCollect 任務(wù)主要負(fù)責(zé)采集特定IO口的狀態(tài)，程序流程圖如圖3-10所示：

進(jìn)入AppTaskCollect任務(wù)采集特定IO口狀態(tài)對(duì)狀態(tài)進(jìn)行存儲(chǔ)

圖3-10 AppTaskCollect 任務(wù)流程圖

IO模塊主要是負(fù)責(zé)數(shù)字量的采集，讀取特定管腳的高低電平狀態(tài)，將其存儲(chǔ)

011 以直接驅(qū)動(dòng)LCD顯示，運(yùn)算結(jié)果數(shù)據(jù)通過(guò)CPU處理轉(zhuǎn)換后寫(xiě)入顯示寄存器中，最后送到顯示驅(qū)動(dòng)單元輸出。不同的MCU母體來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)的產(chǎn)生方式各不相同。利用LCD可以構(gòu)建一個(gè)非常友好的人機(jī)交互界面。

FSMC(Flexible Static Memory Controller，可變靜態(tài)存儲(chǔ)控制器))是STM32系列中內(nèi)部集成256 KB以上FlaSh，后綴為xC、xD和xE的高存儲(chǔ)密度微控制器特有的存儲(chǔ)控制機(jī)制。之所以稱為“可變”，是由于通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器的設(shè)置，F(xiàn)SMC能夠根據(jù)不同的外部存儲(chǔ)器類(lèi)型，發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)／地址／控制信號(hào)類(lèi)型以匹配信號(hào)的速度，從而使得STM32系列微控制器不僅能夠應(yīng)用各種不同類(lèi)型、不同速度的外部靜態(tài)存儲(chǔ)器，而且能夠在不增加外部器件的情況下同時(shí)擴(kuò)展多種不同類(lèi)型的靜態(tài)存儲(chǔ)器，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)存儲(chǔ)容量、產(chǎn)品體積以及成本的綜合要求。利用FSMC來(lái)驅(qū)動(dòng)LCD可以保證數(shù)據(jù)的傳輸速度。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的LCD顯示模塊采用的ILI9320液晶顯示，ILI9320是手機(jī)常用的彩屏控制器，采用16bit并行總線方式，端口映射到DSP的IO空間，彩屏具有4個(gè)背光LED燈（控制端為L(zhǎng)ED1~LED4），采用三極管9012鏈接共陽(yáng)極LEDA，是背光受控于DSP的PE3腳，若一段時(shí)間內(nèi)未觸摸屏幕，控制PE3腳為高，是背光熄滅，降低系統(tǒng)功耗，彩屏與4線電阻式觸摸屏緊貼在一起。本系統(tǒng)使用的LCD具有觸摸功能，觸摸屏控制芯片為ADS7483,。ADS7843是一個(gè)內(nèi)置12位模數(shù)轉(zhuǎn)換、低導(dǎo)通電阻模擬開(kāi)關(guān)的串行接口芯片。供電電壓2.7~5 V，參考電壓VREF為1 V~+VCC，轉(zhuǎn)換電壓的輸入范圍為0~ VREF，最高轉(zhuǎn)換速率為125 kHz。ADS7843的引腳如圖3-5所示：

圖3-5 ADS7843引腳圖

213 4硬件設(shè)計(jì)

任何系統(tǒng)都要求軟硬件的密切配合，硬件可以增加系統(tǒng)軟件的穩(wěn)定性和靈活性，軟件可以降低硬件的成本，兩者是相輔相成的本系統(tǒng)的CPU模塊、AD模塊、IO模塊、LCD模塊組成。

STM32是選用來(lái)自于ARM公司具有突破性的Cortex-M3內(nèi)核的32位閃存微控制器。該內(nèi)核是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)于滿足集高性能、低功耗、實(shí)時(shí)應(yīng)用、具有競(jìng)爭(zhēng)性價(jià)格于一體的嵌入式領(lǐng)域的要求。STM32的出現(xiàn)給MCU用戶前所未有的自由空間，提供了全新的32位產(chǎn)品選項(xiàng)，結(jié)合了高性能、實(shí)時(shí)、低功耗、低電壓等特性，同時(shí)保持了高集成度和易于開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)，再加上豐富的外設(shè)和有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格，得到了市場(chǎng)上高度的認(rèn)可，使得它成為眾多商家的第一選擇。

4.1 CPU設(shè)計(jì)

STM32有兩個(gè)系列增強(qiáng)型和基本型。STM32F103是增強(qiáng)型系列，工作在72 MHz，帶有片內(nèi)RAM和豐富的外設(shè)。STM32F101是基本型系列，工作在36 MHz。兩個(gè)系列的產(chǎn)品擁有相同的片內(nèi)閃存選項(xiàng)，在軟件和引腳封裝方面兼容。均可以用于顯示、聲音、存儲(chǔ)和高級(jí)控制；兼有低功耗和多種省電工作模式，能夠優(yōu)化工業(yè)設(shè)備、物業(yè)控制設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備和計(jì)算機(jī)外設(shè)等產(chǎn)品的性能。

本實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)選用的STM32F103ZE類(lèi)型的微處理器芯片，主要進(jìn)行接受ADC模塊采集的8路溫度數(shù)據(jù)并進(jìn)標(biāo)度變化、接受I/O模塊采集的8路數(shù)字量數(shù)據(jù)并且發(fā)送處理完的數(shù)據(jù)給LCD顯示模塊，并且讓其進(jìn)行顯示。

STM32F103ZE微處理器的內(nèi)部資源：

? MCU:STM32103ZET6;(LQFP144腳,片上集成512K flash、64K RAM;12Bit A/D、D/A;PWM、CAN、USB、SDIO、FSMC等資源)? 256K*16 BIT SRAM,FSMC擴(kuò)展,滿足大容量數(shù)據(jù)采集、處理及分析等應(yīng)用MBSPIFLASH 芯片(AT45DB161),滿足彩屏上豐富的圖片存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)表格存儲(chǔ)等應(yīng)用

? 2.8寸TFT真彩屏,FSMC控制,配置ADS7843觸摸控制器.? CAN接口,驅(qū)動(dòng)器芯片TJA1050 具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-1所示：

415

圖4-2電源轉(zhuǎn)換電路圖

4.3 JTAG下載電路的設(shè)計(jì)

JTAG也是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試?，F(xiàn)在多數(shù)的高級(jí)器件都支持JTAG協(xié)議,如DSP、FPGA、單片機(jī)器件等。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線：TMS、TCK、TDI、TDO，分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。本系統(tǒng)的JTAG調(diào)試單元電路如圖4-3所示：

圖4-3 JTAG接口電路

這里采用的是標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接法，但是STM32還有SWD接口，SWD只需要最少2跟線（SWCLK和SWDIO）就可以下載并調(diào)試代碼了，這同我們使用串口下載代碼差不多，而且速度更快，能調(diào)試。所以建議大家在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的時(shí)候，可以留出SWD來(lái)下載調(diào)試代碼，而摒棄JTAG。STM32的SWD接口與JTAG是共用的，只要接上JTAG，你就可以使用SWD模式了（其實(shí)并不需要JTAG這么多線），JLINKV8和ULINK2都支持SWD。

617 題的能力。

三，初步掌握了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整個(gè)流程和方法。在這次實(shí)訓(xùn)中，焊接挑戰(zhàn)了我的動(dòng)手能力，印制電路板圖的設(shè)計(jì)則是挑戰(zhàn)我的快速接受新知識(shí)的能力，電路設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)了我將理論與實(shí)際結(jié)合的能力，借鑒和創(chuàng)新的能力。在這過(guò)程中主要是鍛煉了我與其他同學(xué)的團(tuán)隊(duì)合作、共同探討、共同前進(jìn)的精神。在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，我熟悉了印制電路板的工藝流程、設(shè)計(jì)步驟和方法。同時(shí)這個(gè)實(shí)訓(xùn)使我認(rèn)識(shí)到自己的理論知識(shí)和動(dòng)手設(shè)計(jì)能力有待提高。

在本次實(shí)訓(xùn)中學(xué)習(xí)到了很多以前沒(méi)有接觸過(guò)的知識(shí)，比如Modbus通信協(xié)議，uC/OS II操作系統(tǒng)，uCGUI圖形用戶界面等等，而且在學(xué)習(xí)這些知識(shí)的同時(shí)也培養(yǎng)了我們搜索文獻(xiàn)的能力，可以通過(guò)各種渠道去獲得對(duì)自己有用的信息。

很感謝各位老師的細(xì)心指導(dǎo)，從他們那里我學(xué)會(huì)了很多書(shū)本上學(xué)不到的東西，教我們?cè)鯓影牙碚撆c實(shí)際操作更好的聯(lián)系起來(lái)和許多做人的道理，這些東西無(wú)論是在以后的工作還是生活中都會(huì)對(duì)我起到很大的幫助。13周的實(shí)習(xí)給我以后的道路指出一條明路，那就是思考著做事，事半功倍，更重要的是，做事的心態(tài)，也可以得到磨練，可以改變很多不良的習(xí)慣。

819 datasheet:http://004km.cn/read.php?tid=1979 [20]趙海，陳長(zhǎng)華，王建鋒董.微控制器電路LCD顯示原理.電子與封裝，2009 [21]任哲.嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uCOS-Ⅱ原理及應(yīng)用.北京：北京航空航天大學(xué)出版社

[22]王鐵流，李宗方，陳東升.基于SRM32的USB數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).檢測(cè)技術(shù)，2009（8）

[23]Uc_GUI中文手冊(cè)（3.26版本）[24]uC/CUI中文文檔（基于3.26版本）[25]ILI9320數(shù)據(jù)手冊(cè) [26]STM32數(shù)據(jù)手冊(cè) [27]STM32中文參考手冊(cè)

021 附錄二：系統(tǒng)運(yùn)行圖

2-22

第五篇：溫度控制器實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告

溫度控制器實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告

一、功能及性能指標(biāo)

根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)基本要求，本系統(tǒng)應(yīng)具有以下幾種基本功能。（1）可以進(jìn)行溫度設(shè)定，并自動(dòng)調(diào)節(jié)水溫到給定溫度值。（2）可以調(diào)整PID控制參數(shù)，滿足不同控制對(duì)象與控制品質(zhì)要求。

（3）可以實(shí)時(shí)顯示給定溫度與水溫實(shí)測(cè)值。（4）可以打印給定溫度及水溫實(shí)測(cè)值。系統(tǒng)主要性能指標(biāo)如下：

（1）溫度設(shè)定范圍40℃~90℃，最小區(qū)分度1℃。（2）溫度控制靜態(tài)誤差≤1℃。

（3）雙3位LED數(shù)碼管顯示，顯示溫度范圍0.0℃~99.0℃。（4）采用微型打印機(jī)打印溫度給定值及一定時(shí)間間隔的水溫實(shí)測(cè)值。

二、總體設(shè)計(jì)方案

水溫控制系統(tǒng)的控制對(duì)象具有熱儲(chǔ)存能力大，慣性也較大的特點(diǎn)，水在容器內(nèi)的流動(dòng)或熱量傳遞都存在一定的阻力，因?yàn)榭梢詫⑺鼩w于具有純滯后的一階大慣性環(huán)節(jié)。一般來(lái)說(shuō)，熱過(guò)程大多具有較大的滯后，它對(duì)于任何信號(hào)的響應(yīng)都會(huì)推遲一些時(shí)間，使輸出與輸入之間產(chǎn)生相移。對(duì)于這樣存在大的滯后特性的過(guò)度過(guò)程控制，一般可以采用以下幾種控制方案。1）、輸出開(kāi)關(guān)量控制 2）、比例控制（P控制）3）、比例積分控制（IP控制）4）、比例積分加微分控制（IPD控制）

結(jié)合本例題設(shè)計(jì)任務(wù)與我們采用比例積分加微分（PID）控制。其特點(diǎn)是微分的作用使控制器的輸出與偏差變化的速度成比例，它對(duì)克服對(duì)象的容量滯后有顯著地效果。在比例基礎(chǔ)上加入微分作用，使穩(wěn)定性提高，同時(shí)積分作用可以消除余差。采用PID的控制方式，可以最大限度地滿足系統(tǒng)對(duì)諸如控制精度，調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量等控制品質(zhì)的要求。

三、系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)是一個(gè)典型的檢測(cè)、信號(hào)處理、輸入運(yùn)算到輸出控制電爐加熱功率以實(shí)現(xiàn)水溫控制的全過(guò)程。因此，應(yīng)以單片微型計(jì)算機(jī)為核心組成一個(gè)專(zhuān)用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，以滿足檢測(cè)、控制應(yīng)用類(lèi)型的功能要求。另外，單片機(jī)的使用也為實(shí)現(xiàn)水溫的只能化控制以及提供完善的人機(jī)界面及多機(jī)通信皆空提供了可能。而這些功能在常規(guī)數(shù)字邏輯電路中往往難以實(shí)現(xiàn)。所以本機(jī)采用以單片機(jī)為核心的直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）。

1、軟、硬件功能劃分

在絕大多數(shù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，系統(tǒng)功能的軟件、硬件劃分往往

/ 11 是由應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)控制速度的要求決定的，在沒(méi)有速度限制的情況下可以考慮以軟件換取硬件電路的簡(jiǎn)化，以求降低硬件成本。（1）速度估算

（2）軟件、硬件功能劃分。為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)硬件、降低硬件成本、提高系統(tǒng)靈活性和可靠性，有關(guān)PID運(yùn)算、輸入信號(hào)濾波及大部分控制過(guò)程都可由軟件來(lái)完成，硬件的主要功能是溫度信號(hào)的傳感、放大、A/D轉(zhuǎn)換及輸出信號(hào)的功率放大。另外，人機(jī)通道功能由系統(tǒng)軟件、硬件配合完成，以降低軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性及縮短系統(tǒng)的研制周期。

2.統(tǒng)一功能劃分、指標(biāo)分配和框圖構(gòu)成

系統(tǒng)由4個(gè)主要的功能模塊組成，總體框圖如下圖所示：

（1）單片機(jī)基本系統(tǒng)。它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，完成整個(gè)系統(tǒng)的信息處理及協(xié)調(diào)控制功能。

（2）向前通道。它是信息采集的通道，主要包括傳感器、信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)換等電路。

（3）向后通道。它是實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)輸出的通道，單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的控制信號(hào)經(jīng)功率放大電路放大控制電爐的輸入功率，以實(shí)現(xiàn)

/ 11 水溫控制的目的。

（4）人機(jī)對(duì)話通道。主要由鍵盤(pán)、LED顯示和打印機(jī)組成。

四、硬件開(kāi)發(fā)（1）單片機(jī)基本系統(tǒng) 如圖所示

（2）

人機(jī)對(duì)話通道主要由行列式鍵盤(pán)、LED顯示器組成。采用可編程鍵盤(pán)、顯示接口芯片8279。8279負(fù)責(zé)鍵盤(pán)的掃描、消抖處理和顯示輸出工作，大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān)也簡(jiǎn)化了軟件的編程。電路圖如下圖所示：

/ 11

五、軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)溫度控制系統(tǒng)軟件包括主程序（包括初始化、顯示）、鍵盤(pán)輸入中斷服務(wù)程序，主程序如下：ORG 0000H LJMP START ORG 0300H START: ACALL DELAY ACALL I8279 ACALL SETRAM LOOP1:ACALL AD

ACALL DISPLAY

ACALL DELAY

ACALL DELAY

/ 11

ACALL DELAY

SJMP LOOP1 I8279: NOP MOV DPTR,#0FDFFH MOV A,#00H MOVX @DPTR,A MOV A,#0D1H MOVX @DPTR,A MOV A,#22H MOVX @DPTR,A LP:MOVX A,@DPTR

JB ACC.7,LP RET

SETRAM: MOV 30H,#08H

MOV 31H,#08H

MOV 32H,#08H

MOV 33H,#08H

MOV 34H,#08H

MOV 35H,#08H

RET

/ 11 DISPLAY: MOV DPTR,#0FDFFH MOV A,#90H MOVX @DPTR,A MOV R0,#30H MOV R2,#06H MOV A,#10H MOVX @DPTR,A LOOP:MOV A,@R0

MOV DPTR,#TAB

MOVC A,@A+DPTR

MOV DPTR,#0FCFFH

MOVX @DPTR,A

INC R0

ACALL DELAY

ACALL DELAY

DJNZ R2,LOOP

ACALL DELAY

ACALL DELAY

RET AD: NOP

MOV A,#33H

/ 11

MOV DPTR,#0FBFFH

WAIT:JB P1.1,WAIT

MOVX A,@DPTR

MOV @R1,A

MOV B,#100

DIV AB

MOV 31H,A

MOV A,B

MOV B,#10

DIV AB

MOV 32H,A

MOV 33H,B RET DELAY:MOV R3,#255 D1:

MOV R4,#255

DJNZ R4,$

NOP

DJNZ R3,D1

RET TAB:DB 0C0H,0F9H,0C4H,0D0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH END

/ 11 中斷服務(wù)程序共分3 種, 分別為外部中斷

1、定時(shí)中斷和串 行口中斷。

六、調(diào)試步驟

1、拔掉所有在插座上的芯片，用萬(wàn)用表測(cè)試+15V、-15V、+5V與地之間是否短路；

2、連接電源：

? 白色三芯插座為電源插座，從左到右依次是-15V、GND、+15V 注意次序

? D1、D2為保護(hù)二極管，防止極性接反 ? 打開(kāi)電源

? 用萬(wàn)用表的電壓檔測(cè)量LM7810、LM7805的輸出是否符合要求

? 用萬(wàn)用表的電壓檔測(cè)量各個(gè)芯片的電源腳的電壓是否符合要求

3、傳感器與放大器的調(diào)節(jié)

? 斷開(kāi)電源，連接傳感器AD590、插上OP-07放大器，打開(kāi)電源

? 用萬(wàn)用表的電壓檔測(cè)量OP-07的輸出端，調(diào)節(jié)電位器VR1、VR2,使常溫下的OP-07的輸出端電壓為0、1V左右，用手握緊傳感器，觀察期輸出是否變化；

* 斷開(kāi)電源，插上AD轉(zhuǎn)換器ADC0804,打開(kāi)電源

/ 11

4、AD轉(zhuǎn)換器ADC0804的調(diào)節(jié)

? 斷開(kāi)電源，插上AD轉(zhuǎn)換器ADC0804,打開(kāi)電源 ? 用示波器測(cè)量ADC0804的第四腳；時(shí)鐘輸入腳CLKIN的波形，本設(shè)計(jì)中ADC0804的是使用電阻電容產(chǎn)生，R3=10K,C3=150PF,理論上的時(shí)鐘頻率為：f=1/rc=660K左右。

5、單片機(jī)最小系統(tǒng)的調(diào)試

? 斷開(kāi)電源，插上AT89C51,打開(kāi)電源

? 單片機(jī)最小系統(tǒng)運(yùn)行的基本條件：復(fù)位、時(shí)鐘、/EA/VP引腳接高電平

? 用萬(wàn)用表的電壓檔測(cè)復(fù)位端、/EA/VP端

? 用示波器測(cè)量第18、19的時(shí)鐘輸入輸出腳、和單片機(jī)地址數(shù)據(jù)分離引腳ALE，引腳ALE的頻率應(yīng)為第18、19的時(shí)鐘輸入輸出腳的1/2 6.、鍵盤(pán)和顯示的調(diào)試

? 鍵盤(pán)和顯示是由8279控制的，有初始化、顯示鍵盤(pán)處理及部分組成 ? 聯(lián)調(diào)

考慮安全問(wèn)題，調(diào)試時(shí)不連接220V電源，控制電路的實(shí)現(xiàn)與否利用一個(gè)發(fā)光二極管指示。發(fā)光二極管焊接在AT89C51的左下角L4處?？刂埔_為AT89C51的15腳P3.5，地電平有效。

/ 11

七、心得體會(huì)

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我們遇到了許多問(wèn)題，雖然在實(shí)驗(yàn)之前做過(guò)一些準(zhǔn)備工作，但在真正做的時(shí)候還是常常出現(xiàn)心有余而力不足的情況，讓我們常常感慨“書(shū)到用時(shí)方恨少”。仔細(xì)想想，我們所做的準(zhǔn)備工作還不夠到位，并且缺乏團(tuán)隊(duì)合作精神，常常各自為戰(zhàn)，難以擦出思想的火花，不能群策群力的針對(duì)問(wèn)題想出合理的解決方法。這次實(shí)驗(yàn)的過(guò)程給了我們很大的啟發(fā)，對(duì)我們今后的學(xué)習(xí)和工作都有很大的幫助和促進(jìn)，并且?guī)Ыo了我們寶貴的經(jīng)驗(yàn)。在今后的道路上我們一定會(huì)吸取這次試驗(yàn)的寶貴經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)努力把事情做好。

同時(shí)我們還要感謝在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中給了我們巨大幫助的教員，多虧了您的指導(dǎo)許多的問(wèn)題才得以解決。祝您在今后的工作和生活中：一切順利，萬(wàn)事如意！

/ 11