计算机控制技术实训指导书

1、计算机控制技术实训指导书（温度单回路控制系统）1.意义希望利用学校现有的实验资源，由学生自己动手搭建一个包括软件和硬件的计算机控制 系统，通过实际训练，加深对计算机控制系统的硬件结构组成，软件处理过程有进一步的理 解，为今后从事计算机测控系统的开发打下基础。2 .设计题目基于AT89C52单片机的温度单回路控制系统设计。3.实现功能根据给定的检测周期，测量加热电阻附近的温度。根据给定的控制周期，对温度进行定 值控制。能通过按键和数码管显示器设置温度设定值，能通过8位LED数码管实时显示实测 温度与设定温度，并由此评价控制效果。4 .设计内容（1）硬件设计裁取THMEMU-1型单片机实验台上的部

2、分硬件，恰当利用单片机的I/O资源，搭建温 度单回路控制系统的硬件平台。该硬件平台应包括温度控制的主机电路、温度检测电路、人 机接口（按键与显示器）电路、控制输出电路。（2）软件设计包括如下几部分的设计：1）系统初始化程序设计；2）监控系统设计；3）测控周期实现程序设计；4）温度采集程序设计。5）控制算法程序设计6）按键响应、数码管显示程序设计；7）各底层驱动程序设计；8）重要功能子程序设计。（3）系统调试在通过连线搭建完成硬件系统后，逐项编写并调试各软件模块，逐项调试成功后，进行 系统联调实现规定的温度测控功能。通过观测温度控制效果，评价温度控制算法的优劣，思 考可否通过其他控制算法获得控制

3、指标的提升。5.设计思路（1）硬件组成硬件组成如图1所示。图1硬件结构1）按键与显示器接口电路图中按键、显示器可以选用实验平台上的7279功能芯片支持的16个机械按键和8位LED 数码管显示器。具体电路如图2所示。详尽介绍可参阅附录1： THMEMU-1实验指导书中的 实验二十九7279阵列式键盘实验；参考附录2： HD7279A，7279功能芯片的使用说明书。SEGHOSEGAOR21BSEGBOKEY21BSEGCODSEGDOKEY 1 IBSEGEOKEY18BKEY 1 OBSEGFOKEY9BSEGGOSEGAOSEGBOSEGCOSEGDOSEGEOSEGFOSEGGOSEGHO

4、R22B 士 IR20BKEY17B -LR25B 4 2nn ! R26BR23BR24B 4!图2 7279按键与显示器电路VDDDIG7VDDDIG6NCDIG5VssDIG4NCDIG3DIG2DIG1CSDIGOCLKDPDATASASCCLKOSDRCSESFRESETSGKEY20B -L2）温度检测通道图1中的温度检测通道可以选用实验平台上DS18B20温度传感器，DS18B20是数字传 感器，只要按照要求的时序访问，就可直接读出该传感器测得的温度。读出的温度数据格式 需要通过软件处理成显示、控制方便的数据格式。DS18B20与主机电路的接口如图3所示。 详尽介绍可参阅附录1：

5、 THMEMU-1实验指导书中的实验四十四DS18B20温度传感器实验; 参考附录3： DS18B20中文资料5VDS18B20接单片机I/O图3温度检测通道3）温度控制通道图1中的温度控制通道可以选用实验平台上加热控制电路实现，如图4所示。用单片机 的一条I/O 口线可以实现对加热电阻R14C的通电/断电两位式控制，从而实现对置于加热电 阻周边温度的控制。为了取得良好的控制效果可以在软件上编制时间比例式控制算法。图4温度控制通道图1中的主机电路为实验平台上的AT89C52单片机最小系统。（2）软件设计1）系统初始化程序与PC机系统的BIOS，ARM系统BOOTLOAD程序类似，温度测控系统开

6、机时的第一件工作 是对所有硬件资源做初始化，即选定各功能部件的工作方式，规定其既定状态。包括单片机 内部资源：堆栈空间的规定、定时器的工作方式规定、中断系统的工作方式规定、I/O的初 始状态，用到的RAM初始化等。2）监控程序监控程序用于实现主要任务模块的调度，实现图5所示的主程序软件流程。图5主程序软件流程图3）测控周期实现程序可以通过设置单片机内T0或T1定时器工作于定时器方式、方式2,每过一个准确的时 间间隔中断一次。在中断服务程序中，通过累加一定的中断次数，刚好达到检测周期，即实 施检测任务；同理，达到控制周期后，即实施控制任务。4）温度采集程序可参阅附录1： THMEMU-1实验指导

7、书中的实验四十四DS18B20温度传感器实验；参考附录3： DS18B20中文资料，编写温度采集程序。5）控制算法程序可根据图4编写两位式温度控制算法，即：温度高于设定值时，关闭加热；温度低于设 定值时，启动加热；也可编制其他温度控制算法，比如：时间比例式控制算法，可期达到较 好的控制效果。6）按键响应、数码管显示程序可参阅附录1： THMEMU-1实验指导书中的实验二十九7279阵列式键盘实验；参考附 录2： HD7279A，7279功能芯片的使用说明书，编制按键响应程序和数码管显示程序。7）各底层驱动程序这部分程序指针对底层硬件的访问程序，如：DS18B20的访问程序、温度控制的访问程 序

8、、显示器访问程序、按键访问程序等涉及硬件特性的功能子程序。8）重要功能子程序有：内存映射式显示子程序；温度设定值输入子程序；温度控制子程序等。6.实训进度安排与实训报告要求15周周一15周周三，讲解实训内容、要求，查阅指定资料和其他相关资料，吃透要 求，找回必要的先修课知识基础。16周周日16周周三，完成软件设计，调试。16周周四16周周五，撰写实训报告。实训报告必须独立撰写，不得抄袭他人。手写、 打印均可。如果手写，必须工整，书写近似达到印刷体水平；用到图形时必须用工具绘制，或者打 印图形后，粘贴在实训报告中，但粘贴质量必须保证：四边粘实，边沿整齐，图号规范。如果打印，打印的文件必须是个人独立撰写，不得与同组、