paperyy检测报告标色辅助修改

1、自动控温的韧化机控制装置的设计摘要:随着微处理器控制技术的发展,温度的测量与控制技术作为工业中应用最广泛的技术之一与单片机控制系统实现了完美的结合,在很大程度上的满足了温度控制在生产和生活的各种需求。本次设计不仅实现了以 STM32F103ZET6 单片机为的控制系统设计,而且还实现了单片机对温度和控制。温度系统把 Pt100温度传感器作为主要元件,然后结合配套的温度变送器,将这个信号处理,并将处理后的温度模拟变量通过 ADS1115 模数转换器转换成 0-65535 中一个数值,最后把这个值送到单片机中进行计算,处理,对比。将到的温度经过单片机程序送到LCD1602 液晶屏上显示出来。硬件电

2、路主要包括STM32F103ZET6 单片机最小系统,Pt100 温度电路,温度变送器,LCD1602 显示电路和等系统。程序主要包括主程序,温度子程序,温度处理子程序,按键,LCD 显示程序等等。除此以外还有工位的卡紧与松开装置的设计等。:STM32F103ZET6 单片机;Pt100 温度传感器;ADS1115 AD 转换模块;The Design of the Control device of the automatic temperature-controlling toughening MachineAbstract: With the development of micropr

3、osor control technology, temperaturemeasurement and control technology, as one of the most widely used technologies inindustry, has been perfectly combined with single-chipputer control system.To a large extent, it meets the needs of temperature control in production and life. This design not only r

4、ealizes the design of the control system based on STM32F103ZET6single chip single chipputer, but also realizes the collection and control of temperature by puter. The temperature acquisition system adopts Pt100 temperaturesensor and temperature transmitter, and converts the collectedog valueo digita

5、l ty is sing,ty through ADS1115og-to-digital converter. Finally, the digitalconvertedo digitalty. Send to the single chipputer for procomparison. Single chipputer can display the collected temperature onLCD1602 LCD screen in real time. The hardware circuit mainly includesSTM32F103ZET6 single chipput

6、er minimum system, Pt100 temperatureacquisition circuit, temperature transmitter, LCD1602 display circuit and alarm system. The program mainly includes the main program, reading temperature subroutine,temperature prosing subroutine, keystroke, LCD display program and so on. Inaddition, there is the

7、design of cling and loosening device of the sion, and so on.Keywords:STM32F103ZET6 single chipputer; Pt100 temperature sensor;ADS1115 AD convermodule;目录第 1 章绪论 11.1 引言 11.2工作背景、内容及意义 21.2.1的研究背景 21.2.2的主要内容 21.2.2的研究意义 2第 2 章总体方案设计 32.1 系统总体设计 32.2 系统主控模块 32.2.1 STM32F103ZET6 的简介 32.2.2 STM32F103ZET

8、6 的最小系统 5第 3 章硬件电路设计 83.1 温度传感器模块的选择与设计 83.2 A/D 转换模块的选择与设计 93.3 显示电路的选择与设计 113.4 按键输入电路的设计 123.5 蜂鸣器电路的设计 133.6 步进电机驱动模块设计 143.7 输出模块设计第 章设计致谢参考文献附录附录 1 程序20附录 2 原理图 201.1 引言在现代化工业生产中,温度不仅是一个工业设计中非常常见的指标,同时也是一个产品生产中重要的工艺参数。温度与大多数材料的物理特性和化学特性密切相关,并且温度还存在于物理变化和化学变化过程中,在现代化自动生产的一个重要任务就是密切关注温度的变化以及将温度控

9、制在要求的范围内。生产不同的产品和不同的生产方式对于工艺的要求也有所不同,因此,温度的控制也用了不同的方式实现,传统的温度测量方法是用一般的温度计读数。温度计不能跟上由于环境温度的变化引起的温度升高或降低,这种方消耗大量的人力和物力,而且对温度值的快速变化不同步测量,控制效果不佳。由于误差也是人类所不能被忽略的影响之用人工控制温度这种方法,不仅对于工人而言劳动强度大,而且无法实现对温度的精确控制,所以需要寻求更好的温度控制和温度测量方法。随着微电子硬件和微电脑的不断被开发,以及微电脑测控技术的日益完善,因为它控制的逻辑方便和简单,控制方式灵活,有效,用户反馈良能绝佳。因此,此项令人喜欢的技术被

10、越来越多的人使用,速度很快,在不长的时间和一定的区域内被广大电子者采纳。所以,在航空航天领域,轨道交通控制方面,冶金工艺要求方面,电力控制领域,电信和通信行业,石油和化工提炼过程中把这项控制技术完美的融合在一起,而且这项技术技术在的日常生活中,就像扶梯和直梯运用了不一样的控制技术,微波炉和冰箱的温度和定时设定和控制也是用了这项技术,电视机这个每个家庭必备的家用电器,由于这个技术的开发让电视机有了越来越多的功能,玩具与控制的结合让小孩子的同年变得更加丰富多彩,智能相机把生活中的每个瞬间得到了,全自动洗衣机让不愿意做家务的人得到了,智能空调等方面得到了更加广泛的应用。这项技术的应用,使得的一些应用

11、这项技术的高科技产品,前景更加的广阔,特别是在引进计算机控制技术后,许多智能化仪器仪表和测控系统,社会的仪器仪表设备与传统的仪器设备相比较发生了天翻地覆的变化,这种变化是可以看到的,这满足了让工业生产的自动化、智能化的发展的技术要求。因此,智能单片机控制方法被越来越多的人开发和应用。SCM 是由CPU,RAM,ROM, I/O 接口,中断系统以及集成器件这几部分组成,把外加的功率和振动的部分融合在一起就可以对数字信息进行处理和控制。因此,单片机控制系统广泛应用于现代化工业控制中。此系统具有不占空间,小巧易拿,价格实惠,运行稳定和适应各种控制系统等诸多优点,所以用单片机进行温度的测量和控制,将大

12、大提高温度测量的精度与控制系统的灵活性和可靠性。1.2工作背景、内容及意义1.2.1的研究背景在微电子技术和微电脑的发展之前,大多数的炉温度控制需要进行手动操作,根据生产工艺要求设置温度,增加对炉的供电时间来使炉内的温度增加,使用这种方式加热就很难实现线性,并且对恒温保持的影响非常大,更不能实现实时的控制,除了控制对象简单的工艺要求是可以实现的,其他的很难实现。为了实现完全自动化的过程控制,实现对温度控制实时性,高精度,高稳定性的生产工艺要求,智能温度实时控制系统的研究是非常有意义的。当在温度控制中使用,主要是通过人工控制方式,就是根据加热需要的时间来估计热到预定温度需要的一些条件,然后使用一

13、个普通的温度计来测量,和控制加热的时间。这种控制方式不仅让劳动工人感觉特别的累,而且对温度变化快的时候不能调节到需要的范围内,所以就无法实现精确的控制。所以,必须改善加热炉温度控制的模式,以减轻了劳动强度和提高控制精度。1.2.2的主要内容使用单片机测量炉的温度,并对温度进行处理,控制,以满足要求。使用温度传感器,温度变送器电路和AD 转换电路,然后让单片机的端口获取这个数字量进行处理,通过单片机和按键输入模块对温度的进行相应的设定、控制、测量以及显示电路的设计来实现自动控温的功能,再实现对工位的卡紧和松开功能达到韧化机实现汽车 PVC管路的造型进行和成型的所需要达到的技术指标。自动控制温度的

14、智能化、自动化使得工人在工作时减少了工作量,在生产作效率而且还为公司降低了花销。省了原材料的消耗,不仅提高了工1.2.2的研究意义单片机可以对加热、降温过程进行相应的控制,这就让生产过程的自动化发展了起来。生产过程自动化是保持稳定生产,降低消耗,提高劳动条件,确保安全生产,提高生产效率的重要。温度控制系统来控制温度对企业具有重要的意义:1.降低工人工作强度,使得工作环境变的比以前好了。由于单片机系统控制温度,不再需要工人不断的来来回回的巡查温度和检查加热炉的运行情况,并可以将工人的工作区域与加热区域分离开,不会危害工人的健康。2.提高控制精度。SCM 可以实时控制温度,减少加热滞后的温度,提高

15、加热的精度。3.提高工作效率,降低成本,系统由SCM 控制可以更快实现温度控制的效果,加快了 工人完成生产任务的时间,减少了能源的损耗,生产成本少了很多,这就让工作能轻松,按时的完成生产任务。4.提高企业可控制电加热技术的应用水平。此技术开发和应用能锻炼企业技术的能力。2.1 系统总体设计该系统使用STM32F103ZET6 作为处理器,其他电路主要包括:LM1117-5 电源模块供电电路,Pt100 温度传感器模块检测电路,温度变送器模块放大电路,AD 转换模块模数转换电路,按键输入模块输入设定温度电路,蜂鸣器电路,LCD1602 液晶显示模块显示实时温度电路,步进电机驱动模块卡紧PVC 管

16、电路以及加热模块出电路。使用Pt100 温度传感器测量炉的温度,将测量到的温度模拟量经过的输ADS1115 模块 AD 转换后,转换得到的数字量传到STM32F103ZET6 单片机内,单片机将得到的温度与设定的控制温度比较,通过单片机对温度的设定、控制、测量和显示电路的设计来实现自动控温和实时显示温度的功能,再实现对工位中PVC 管道的卡紧和松开功能,来实现汽车PVC 管路的造型进行设计框图如图 2.1 所示。和成型的功能。系统总体图 2.1 系统总体设计框图2.2 系统主控模块2.2.1 STM32F103ZET6 的简介STM32F 系列属于中的 32 位 ARM 微控制器,该系列是意法

17、半导体(ST)公ARM 处理器,它为实现司。ARM 的 Cortex-M3 处理器是一代的MCU 的需要提供了低成本的、缩减的引脚数目、降低的系统功耗,同时提供卓越的计算性能和先进的中断系统响应。ARM 的Cortex-M3 是 32 位的RISC 处理器,提供额外的代码效率,在通常 8 和 16 位系统的性能。STM32F103ZET6 管脚图,如图 2.2 所示。空间上发挥了 ARM 内核的高图 2.2 STM32F103ZET6 管脚图Stm32 的内核:ARM 32 位的Cortex-M3 CPU,具有最高 72MHz 的工作频率,在器的 0 等待周期时可达 1.25DMips/MHz

18、(Dhrystone 2.1),以及单周期乘法和硬件除法。器:256K 至 512K 字节的闪存程序器,高达 64K 字节的SRAM,带 4 个片选的静态器控制器,支持 CF 卡、SRSRAM、NOR 和 NAND器,并行LCD 接口,兼容 8080/6800 模式。时钟、复位和电源管理,具有 2.0-3.6 伏供电和 I/O 引脚、上电/断电复位(POR/PDR)、可编程电压监测器(PVD)、4-16MHz 晶体振荡器、内嵌经出厂调校的 8MHz 的 RC 振荡器、内嵌带校准的 40kHz 的 RC 振荡器以及带校准功能的 32kHz RTC 振荡器。低功耗,具有睡眠、停机和待机模式,以及

19、VBAr 为RTC 和后备寄存器供电。模数转换器,具有 2 个 12 位模数转换器,1us 转换时间(多达 16 个输入通道),转换范围:0 至 3.6V,双采样和保持功能,温度传感器。 DMA,2 个 DMA 控制器,共 12 个 DMA 通道:DMA1 有 7 个通道,DMA2 有 5 个通道;支持的外设:定时器、API、USB、IIC 和 UART,多达 112 个快速I/O 端口(仅Z 系列有超过 100 个引脚),26/37/51/80/112 个I/O 口,所有I/O 口一块映像到 16 个外部中断;几乎所有的端口均可5V 信号。调试模式,串行单线调试(SWD)和 JTAG接口,多

20、达 8 个定时器,3 个 16 位定时器,每个定时器有多达 4 个用于输入捕获/输出比较/或脉冲计数的通道和增量编输入,1 个 16 位带死区控制和紧急刹车,高级控制定时器,2 个看门狗定时器(独立的和窗口型的),系统用于电机控制的时间定时器:24 位自减型计数器,多达 9 个通口:2 个I2C 接口(支持SMBus/PMBus),3 个 USART 接口(支持ISO7816 接口,LIN,IrDA 接口和调制解调控制),2 个SPI 接口(18M 位/秒),CAN 接口(2.0B 主动),USB 2.0 全速接口。2.2.2 STM32F103ZET6 的最小系统STM32 的最小系统主要有

21、五个部分组成:电源电路、时钟源电路、BOOT 启动电路、调试接口电路、复位电路。(1)电源电路:LM1117 是一个低压差电压调节器系列。其压差在 1.2V 输出,负载电流 为 800mA 时为 1.2V。它与国家半导体的工业标准器件 LM317 有相同的管脚排列。 LM1117 有可调电压的版本,通过 2 个外部电阻可实现 1.2513.8V 输出电压范围。另外还有 5 个固定电压输出(1.8V、2.5V、2.85V、3.3V 和 5V)的型号。电源电路原理图如图 2.3 所示。图 2.3 电源电路原理图(2)时钟源电路:石英晶振就是用石英材料做成的石英晶体谐振器,俗称晶振。起产生频率的作用

22、,具有稳定,性能良好的,广泛应用于各种电子产品中。晶振的作用是为最小系统提供最基本的时钟信号,电容的作用是保证晶振输出的震荡频率更加稳定。时钟源电路原理图如图 2.4 所示。图 2.4 时钟源电路原理图(3)BOOT 启动电路:所谓启动,一般来说就是指下好程序后,重启时,SYSCLK的第 4 个上升沿,BOOT 引脚的值将被锁存。用户可以通过设置BOOT1 和BOOT0引脚的状态,来选择在复位后的启动模式。BOOT 引脚功能介绍如表 2.1 所示。 BOOT 启动电路原理图如图 2.5 所示。表 2.1 BOOT 引脚功能介绍图 2.5 BOOT 启动电路原理图(4)调试接口电路:JTAG 是

23、一种国际标准测试协议(IEEE 1149.1 兼容),主要用于测试。现在多数的高级器件都支持 JTAG 协议,如 ARM、DSP、FPGA 器件等。标准的JTAG 接口是 4 线:TMS、TCK、TDI、TDO,分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。JTAG 编程方式是编程,传统生产流程中先对进行预编程然后再装到板上,简化的流程为先固定器件到电路板上,再用JTAG 编程,从而大大加快工程进度。JTAG 接口可对 DSP原理图如图 2.6 所示。的所有进行编程。调试接口电路(5)复位电路:STM32 有三种复位方式:系统复位、电源复位和后备域复位。采用电源复位的方式,当RST 引脚被拉低产

24、生外部复位时,产生复位脉冲,从而使系统复位。复位电路原理图如图 2.7 所示。图 2.7 复位电路原理图3.1 温度传感器模块的选择与设计温度传感器的选择:目前,温度传感器的分类方法都很多种,没有确定的分类方法。有根据输出的模拟温度传感器和数字温度传感器的两种。把温度测量方法这个方面分为有接触温度传感器和非接触式温度传感器这两种。根据类型这个分类方式可分为以下三种:有分立式温度传感器(含敏感元件),模拟集成的温度传感器和智能温度传感器(即数字式温度传感器)。从测量原理可分为变电阻式温度传感器,这种传感器根据电阻温度不阻的大小不同这个原理制作出来;电势式温度传感器(热电偶);压电效应频率,光学反

25、应的温度传感器等,每一种温度传感器都有自己独特的用途和特点,在不同的场合应该应用不能同的传感器,这也是需要对他们的优点和缺点都有所了解,才能选出适合本次设计的温度传感器。使用体积膨胀这类的温度传感器,不需要供电。电阻温度传感器分为 是用铜做的电阻,精度不是特别的高,便宜,容易买到;铂电阻,不仅精度相比较铜电阻变得更高了,而且价格也相应的了;热敏电阻,对于温度的变化不够灵敏,反应速度慢,但他有精度高的优点。热电效应温度传感器,虽然这个传感器有温度范围宽,测量精度高的有点,但是测量温度的时候需要增加冷端补偿,这就需要花费的钱。使用压电效应和频率改变温度传感器的输出值可以用作标准。使用随光学的变化而

26、变化的温度传感器是适用于高温非接触测量。温度传感器是最早开发,应用最广泛的类型的传感器。常用的热电阻,热敏电阻和热电偶温度传感器。而在半导体的支撑技术之下,本世纪相继开发出热电偶传感器,半导体PN 结温度传感器和集成温度传感器。相应地,根据波和材料之间的相互作用的规律,相继开学温度传感器,红外线传感器和微波传感器。解决方案一:选择热电偶传感器原件热电偶作为温度测量具有结构简单,精度高,宽的测量范围,具有良好的灵敏度的优点,是最广泛使用的温度测量。解决方案二:选择热电阻传感器在工业上热电阻被广泛应用于测量-200+500的温度,随着科学和热电阻温度计测量范围技术的发展可达到-272.5的低温端,

27、高端可测量到 1000。热敏电阻温度传感器的特性是精度高,适用于低的温度测量。而在 560以下的温度测量时,输出信号比热电偶测量更容易。这个系统的选择加热炉温度的通常的室温的范围内是 0150,范围窄也低,要求的精度也不高,考虑到热敏电阻,热电偶和热敏电阻的特性,选择更好是热电阻。此外,铂电阻,耐热性和铁和镍和铜的电阻等相比,各有其特点。因为铂电阻稳定性,性能可靠的,所以这种设计选择的常用Pt100 铂电阻作为温度传感器。由于本设计的控制温度范围在室温 0150,由于铂电阻的精度高,所以本设计选择方案二。Pt100 温度传感器是一种转换温度变量可以传输标准的输出信号仪器。它主要用于测量和控制工

28、业过程和温度参数。传感器变送器通常包括两部分:传感器和信号转换器。传感器主要是热电偶或电阻;信号转换器主要由测定单元,信号处理和转换单元的(由于在工业中使用的热敏电阻和热电偶分度表是标准化的,所以该信号转换器作为单独的产品也被称为发射机),一些发射机增加了显示单元,有的还具有现场总线的功能。在医疗,电力,工业,温度的计算和高精度恒温设备,应用范围很广。Pt100 温度变送器采用热电偶、热电阻作为测温元件,从测温元件输出信号送到变送器模块,经过稳压滤波、运算放大、非线性校正、V/I 转换、恒流及反向保护等电路处理后,转换成与温度成线性关系的 420mA 电流信号 0-5V/0-10V 电压信号,

29、RS485数字信号输出。此温度变送器广泛的应用在石油、化工、化纤;纺织、橡胶、建材;电力、冶金、;食品等工业领域现场测温过程控制;特别适用于计算机测控系统,也可与仪表配套使用。本产品的优势:精度高,量程、零点外部连续可调,稳定性能好,正迁移可达 500%、负迁移可达 600%,二线制、三线制、四线制,阻尼可调、耐过压,固体传感器设计,无机械可动、维修量少,重量轻,全系列结构、互换性强,小型化,接触介质的膜片材料可选,单边抗过压强,低压浇铸铝合金壳体。Pt100 温度传感器、温度传感器变送器如图 3.1 所示。图 3.1 Pt100 温度传感器、温度传感器变送器3.2 A/D 转换模块的选择与设

30、计A/D 转换模块的选择:模数转换器即 A/D 转换器,或简称 ADC,通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义,仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准,比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。模数转换器的工作原理:逐次近法、双积分法、电压频率转换法。(1)逐次近法逐次近式 A/D 是比较常见的一种 A/D 转换电路,转换的时间为微秒级。采用逐次近法的 A/D 转换器是由一个比较器、D/A 转换器、缓冲寄存

31、器及控制逻辑电路组成。基本原理是从到低位逐位试探比较,好像用天平称物体,从重到轻逐级增减砝码进行试探。逐次近法的转换过程是:初始化时将逐次近寄存器各位清零;转换开始时,先将逐次近寄存器最置 1,送入 D/A 转换器,经D/A 转换后生成的模拟量送入比较器,称为 Vo,与送入比较器的待转换的模拟量 Vi 进行比较,若 VoVi,该位 1 被保留,否则被清除。然后再置逐次近寄存器次为 1,将寄存器中新的数字量送 D/A 转换器,输出的 Vo 再与 Vi 比较,若 VoVi,该位 1 被保留,否则被清除。重复此过程,直至近寄存器最低位。转换结束后,将逐次近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器,得到数字量的

32、输出。逐次近的操作过程是在一个控制电路的控制下进行的。(2)双积分法积分法的 A/D 转换器由电子开关、积分器、比较器和控制逻辑等采组成。基本原理是将输入电压变换成与其平均值成正比的时间间隔,再把此时间间隔转换成数字量,属于间接转换。积分法 A/D 转换的过程是:先将开关接通待转换的模拟量 Vi,Vi 采样输入到积分器,积分器从零开始进行固定时间T 的正向积分,时间 T 到后,开关再接通与 Vi 极性相反的基准电压 VREF,将 VREF 输入到积分器,进行反向积分,直到输出为 0V 时停止积分。Vi 越大,积分器输出电压越大,反向积分时间也越长。计数器在反向积分时间内所计的数值,就是输入模拟

33、电压 Vi 所对应的数字量,实现了 A/D 转换。(3)电压频率转换法采用电压频率转换法的 A/D 转换器,由计数器、控制门及一个具有恒定时间的时钟门控制信号组成,它的工作原理是 V/F 转换电路把输入的模拟电压转换成与模拟电压成正比的脉冲信号。电压频率转换法的工作过程是:当模拟电压 Vi 加到 V/F 的输入端,便产生频率F 与 Vi 成正比的脉冲,在一定的时间内对该脉冲信号计数,时间到,统计到计数器的计数值正比于输入电压 Vi,从而完成 A/D 转换。解决方案一:选择MC14433MC14433 是 31/2 BCD 输出,双积分型 A/D 转换,约 110 次/秒的转换率,工作需要+5V

34、 电源,199.9 mV 或 1.999 V 的基准的模拟输入电压相应为 200mV 或 2V。解决方案二:选择 ADS1115ADS1115 是具有 16 位分辨率的高精度模数转换器(ADC),采用超小型的无引线QFN-10 封装或 MSOP-10 封装。ADS1113/4/5 在设计时考虑到了精度、功耗的简易性。ADS1115 具有一个板上基准和振荡器。数据通过一个IIC 兼容型串行接 口进行传输,可以选择 4 个 IIC 从地址。ADS1115 采用 2.0V 至 5.5V 的单工作电源。ADS1115 能够以高达每秒 860 个采样数据(SPS)的速率执行转换操作。ADS1115 具有

35、一个板上可编程增益放大器(PGA),该 PGA 可提供从电源电压到低至256mV 的输入范围,因而使得能够以高分辨率来测量大信号和小信号。另外,ADS1115 还具有一个输入多路复用器(MUX),可提供 2 个差分输入或 4 个单端输入。ADS1115 可工作于连续转换模式或单触发模式,后者在一个转换完成之后将自动断电,从而极大地降低了空闲状态下的电流消耗。ADS1115 具有-40至+125的规定温度范围。根据MC14433 和 ADS1115 的特性,ADS1115 的采样速度和转换速度快,工作电源范围广泛,使用起来比MC14433 方便。ADS1115 具有 16 位分辨率,满足误差要求

36、,故选择 ADS1115 作为本次设计的 AD 转换模块。ADS1115 模块原理图如图 3.2 所示。图 3.2 ADS1115 模块原理图3.3 显示电路的选择与设计在单片机系统,常用的显示电路有数码管显示,LCD 显示。解决方案一:数码管显示器采用七段码显示,在数码管每一段都相当于一个发光二极管。共阳极的数码管,其中每个发光二极管的阳极是连在一起的,成为第公共栅极线,发光二极管阴极变段选线。对于共阴极数码管,则反之,发光二极管的阴极连一起,阳极则为段选线。它们的驱动方式是不同的。当你需要点亮共阳极数码管一段的同时,公共部分接连,此段的段选线连低电平。因此该段被点亮。当需点亮共用阴极数码管

37、得一段的时候,公共部分需要接收低电平,段选线则选择高点平,这时才点亮。解决方案二:LCD 显示电路大都是采用 LCD01602 液晶显示屏。LCD01602 液晶显示屏也被称为 1602 字符液晶,它是一种特殊的用于显示字母,数字,符号等的点阵型液晶模块。它是由许多 5X7 或者 5X11 的点阵的字符组合,每个点阵字符谁可以显示一次一个字符的,有各间隔之间的距离,也有每行之间的空间,字符之间的间距和行距。LCD1602 是指内容的显示,可显示两行,每行 16 字符液晶显示模块(显示字符和数字)。其微功耗,体积小,液晶显示屏显示内容丰富,超薄等诸多优点,在袖珍仪表和低功耗应 用中得到越来越广泛

38、的应用。数码管与LCD 背光没有太大的差异,都是有相同的TN 面板。背照射型,CCFL 二极管和极管,比较好的二极管,节能,环保,地方小,亮度高,款式新颖,但价格昂贵。LCD 相比来说不错,可调范围是相当高的。所以,本次设计选择解决方案二。LCD1602 显示电路原理图如图 3.3 所示。图 3.3 LCD1602 显示电路原理图3.4 按键输入电路的设计单片机组成的小系统中,有的需要人机交互功能,按键是最常见的输入方式。最常见的按键电路大致有,一对一的直接连接和动态扫描的矩阵式连接两种。解决方案一:在独立式键盘中,按键的相互独立,每个按键都各连一根输入线,每根输入线上按键工作状态都不会影响其

39、它输入线。所以,通过检测输入线的电平状态就能很轻松的判断按键是否被按下了。独立式键盘电路的配置相当灵活,而且的结构相对简单。但各个按键都需占用一根输入线,按键数量相对多时,输浪费大,显得电路结构很繁杂,所以此种按键应适用于按键较少或者操作速度较高场合。解决方案二:矩阵式键盘可由行线和列线组成,按键位在行、列的交叉点上,分别连按键开关的两端。行线通过上拉电阻连到 VCC 上。平时若无按键的动作的时候,则行线处于低电平状态,当有按键按下的时候,列线电平则应该为低电平,行线电平为高电平。这是识别矩阵式是否被按下的重要依据。因此,各按键彼此将相互影响,所以必须得将行、列线信号配合起来并作适合处理,才能

40、确定闭合键位置。很明显来看,在按键数量较多场合,矩阵式键盘与独立式键盘相比而言,是要节省很多的I/O 口。由于本系统只需要 4 个按键,分别控制进入数值加、数值减、确认和退出。故选择独立式键盘。按键输入电路原理图如图 3.4 所示。图 3.4 按键输入电路原理图3.5 蜂鸣器电路的设计在单片机控制系统中,为了安全生产,对于一些重要数据或系统关键重要部位,都有紧急状态装置系统,来提醒操作注意,或者采取紧急措施。其方法就是把PC数据或记过PC 进行数据处理滤波,然后数据的标度变换之后,与参数数据给定值或者设定值范围进行比较,如果高于上限值(或低于下限值)则进行为正常的采样值,进行控制与显示。,否则

41、就作在现实工作过程中,很容易碰到由于偶然造成的未控制加热炉的温度从而造成工业上的事故,对于工业生产可能造成非常不好的影响,所以对于温度进行过限有着很重要的现实意义。此次设计是针对工业生产中的温度的自动控制来控制装置,低温加热的控制达到工业生产的范围。也可以调整测量的温度的范围,达到设定值。不仅在温度低于限定值是可以,在温度超过限定温度是,亦可以进行,避免因未及警造成损失。该电路采用一个小功率三极管 Q1 驱动蜂鸣器 BELL,当单片机接收到超额温度信号或信号时,输出脚BEEP 输出高点平,Q1 导通,致使蜂鸣器 BELL 得电工作,发出声。同时,电路中的发光二极管指示出电路的工作状态。电路如图

42、 3.5 所示。图 3.5 蜂鸣器电路3.6 步进电机驱动模块设计步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机,是现代数字程序控制系统中的主要执行元件,应用极为广泛。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为步距角,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器。虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能像普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行元件,是机电的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算