电阻炉炉温自动控制系统.docx

1、电阻炉炉温自动控制系统课程设计2014 2015学年第一学期设计题目 微机控制系统课程设计 院（系） 计算机科学与信息工程 专 业 计算机科学与技术 班 级 学号 学生姓名 尹永贤 设计时间 2014年 12 月 1 日2014 年 12 月 19日指导教师 提交日期 2014年12月19日 上海应用技术学院课程设计任务书课程名称微机控制系统课程设计课程代码B704289设计题目电阻炉炉温自动控制系统题目序号1设计时间2014年 12月 1日 2014年 12月 19日系（院）计算机科学与信息工程专业计算机科学与技术班级11104112一、课程设计任务（条件）、具体技术参数（指标）本课程的实训

2、实际上是学生学习完微机控制系统原理与应用课程后，进行的一次全面的综合训练，其目的在于加深对计算机控制技术理论知识的理解和对这些理论的实际应用能力，提高对实际问题的分析和解决能力，以达到理论学习的目的，并培养学生应用计算机辅助设计和撰写设计说明书的能力。（1）设计内容及要求电加热炉用电炉丝提供功率，使其在预定的时间内将炉内温度稳定到给定的温度值。在本控制对象电阻加热炉（或电水壶）功率为1KW，有220V交流电源供电，采用双向可控硅进行控制。（2）工艺要求按照规定的曲线进行升温和降温，温度控制范围为075，升温和降温阶段的温度控制精度为+1，保温阶段温度控制精度为+1。（3）要求实现的系统基本功能

3、微机自动调节：正常工况下，系统投入自动。模拟手动操作：当系统发生异常，投入手动控制。微机监控功能：显示当前被控量的设定值、实际值，控制量的输出值，参数报警时有灯光报警。本课程设计包含两大部分内容：设计报告和设计软硬件。其中设计软硬件在题目验收时由指导教师检查，设计报告作为书面材料提交。设计报告的主要内容有：A、硬件设计 模拟量输入通道：单端对地输入；输入电压信号量程为05VDC；输出码制为单极性二进制码。 模拟量输出通道：采用电流输出方式。 选择主电路器件并设计主电路。 温度传感器的选择与安装。B、软件设计 设计数据采集程序； 数据滤波程序； 标度变换程序； 控制计算程序（PID控制）； 控制

4、输出程序（限幅输出）； 要求有参数（给定值、采样周期、PID参数）设定和修改功能； 实时显示控制回路的给定值、测量参数、控制量。C、系统调试 硬件调试：A/D通道调试；D/A通道调试。 软件调试：各功能模块程序分别调试；软件联调。 硬件、软件联调。 系统综合实验。二、对课程设计成果的要求（包括课程设计说明书、图纸、图表、实物等软硬件要求）1、根据设计内容及要求，画出硬件电路原理结构框图，并说明输入和输出过程通道工作原理。2、测试输入和输出通道，写出测试过程和方法。3、画出主程序及各功能模块的程序流程图。4、软件设计与调试。5、系统联调。6、结果分析与总结。7、编写课程设计报告，绘制完整的系统电

5、路图，并附程序清单。8、对于有设想但最终未实现的功能的大致编程思路的阐述。9、论述在设计过程中遇到的并且对你具有启发性的问题。10、严禁抄袭，发现雷同，双方扣分。三、课程设计工作进度计划：二天：布置任务、查阅参考资料六天：硬件和软件设计、硬件设计连线、分段调试四天：总体调试三天：编写设计说明书、考核四、主要参考资料1 黄勤.微型计算机控制技术，机械工业出版社，20102 蒋心怡等.计算机控制技术，清华大学出版社，20073 于海生等.微型计算机控制技术，清华大学出版社，2009指导教师（签名）：蒯锐 教研室主任（签名）：杨晶鑫 2014年12月 1 日 2014 年 12 月 1 日 目录1

6、概述： 51.1 设计目的 51.2 设计内容、步骤及要点 52 详细设计说明 62.1 硬件设计与调试 63 对该系统的进一步设想 113.1 定时加热 113.2 远程控制 113.3 不同时间设置不同温度 114 课程设计总结 125 软件使用说明 126 附录（参考文献，原代码：） 12参考文献： 12原代码: 121 概述： 1.1 设计目的 本课程的实训实际上是学生学习完微机控制系统原理与应用课程后，进行的一次全面的综合训练，其目的在于加深对计算机控制技术理论知识的理解和对这些理论的实际应用能力，提高对实际问题的分析和解决能力，以达到理论学习的目的，并培养学生应用计算机辅助设计和撰

7、写设计说明书的能力。1.2 设计内容、步骤及要点用一台计算机及相应的部件组成电阻炉炉温的自动控制系统，并使系统达到工艺要求的性能指标。1. 课程设计内容：（1）设计内容及要求电加热炉用电炉丝提供功率，使其将炉内温度稳定到给定的温度值。在本控制对象电阻加热炉（或电水壶）功率为1KW，有220V交流电源供电，采用双向可控硅进行控制。（2）工艺要求按照规定的曲线进行升温和降温，温度控制范围为075，升温和降温阶段的温度控制精度为+1，保温阶段温度控制精度为+1。（3）要求实现的系统基本功能微机自动调节：正常工况下，系统投入自动。模拟手动操作：当系统发生异常，投入手动控制。微机监控功能：显示当前被控量

8、的设定值、实际值，控制量的输出值，参数报警时有灯光报警。本课程设计包含两大部分内容：设计报告和设计软硬件。其中设计软硬件在题目验收时由指导教师检查，设计报告作为书面材料提交。设计报告的主要内容有：A、硬件设计模拟量输入通道：单端对地输入；输入电压信号量程为05VDC；输出码制为单极性二进制码。模拟量输出通道：采用电流输出方式。选择主电路器件并设计主电路。温度传感器的选择与安装。B、软件设计设计数据采集程序；数据滤波程序；标度变换程序；控制计算程序（PID控制）；控制输出程序（限幅输出）；要求有参数（给定值、采样周期、PID参数）设定和修改功能；实时显示控制回路的给定值、测量参数、控制量。C、系

9、统调试硬件调试：A/D通道调试；D/A通道调试。软件调试：各功能模块程序分别调试；软件联调。硬件、软件联调。系统综合实验。2. 设计步骤和要点A、根据设计内容及要求，画出硬件电路原理结构框图，并说明输入和输出过程通道工作原理。B、测试输入和输出通道，写出测试过程和方法。C、画出主程序及各功能模块的程序流程图。D、软件设计与调试。E、系统联调。F、结果分析与总结。G、编写课程设计报告，绘制完整的系统电路图，并附源程序清单。2 详细设计说明2.1 硬件设计与调试 主要电路： 接线：T-CON接8255的PC6,用于控制是否加热：PC6=0时加热，PC6=1时风扇降温。T-DETECT接ADC080

10、9的IN0口，ADC0809采集温度模块的温度模拟信号量。CS0809接208H, CS8279已固定接至238H，CS8255接218H。交通灯:PB口: PB0123接绿灯，PB4567接红灯。即：PB0-DG1-PB7-DR4K0PA0: 下：自动 上：手动K1-PA7: 下：不加热 上：加热 (手动控制时有效)交通灯：1:上 2:左 3:右 4:下 17以下绿灯亮1个 18绿灯亮2个 18绿灯亮3个 27绿灯亮4个 36红灯亮1个 45红灯亮2个 54红灯亮3个 63红灯亮4个模拟量输入通道：AD0809 IN0口接温度控制的T-DETECT读入模拟量。2.2 软件设计与调试 软件调试

11、过程中，根据理论设定相应的状态，再根据实验想象进行修正。避免端口赋值时的干扰，变量的多次使用时避免交叉错误。软件调试过程中也要适当的调整硬件电路。 软件优秀流程： 优点：可以根据K0的值设置是否为手动状态通过跳转，执行相应的代码段。 程序中根据不同的温度范围设定不同的等表示温度： ;*设置交通灯的程序*;71黄4个;输出1是灭掉 mov al,11111111b ;全灭 mov dx,Z8255B out dx,al mov al,Tvalue ;ax存当前温度值 cmp al,10 jb LedT1 cmp al,30 jb LedT10 cmp al,60 jb LedT10 cmp al

12、,90 jb LedT30 cmp al,120 jb LedT40 cmp al,150 jb LedT50 cmp al,180 jb LedT60 cmp al,210 jb LedT70 cmp al,240 jb LedT80 jmp LedT LedT1: ;下限 升温 MOV AL,01H MOV DX,Z8255C OUT DX,AL jmp BEGIN LedT10: mov al,11111110b jmp PLedTLedT20: mov al,11111100b jmp PLedTLedT30: mov al,11111000b jmp PLedTLedT40: mov

13、 al,11110000b jmp PLedTLedT50: mov al,11101111b jmp PLedTLedT60: mov al,11001111b jmp PLedTLedT70: mov al,10001111b jmp PLedTLedT80: mov al,00001111b jmp PLedTLedT: ;上限 降温 MOV AL,42H MOV DX,Z8255C OUT DX,AL jmp BEGIN mov al,00000000bPLedT: mov dx,Z8255B out dx,al;*设置交通灯的程序结束*滤波： 采用数字滤波中的比例调节，去8次采样的平

14、均值作为一个采样值。软件调节过程中的一些问题：1) 起初想用K1直接接T-CON控制是否手动加热。调节时发现，当K1和PC6同时接T-CON时，两者的信号会相互干扰，不能正常调节。2) 数据转换值由于不是等比例放大，不易计算。试验中根据实验现象记录相应的温的数字值，确定温度区间。3 对该系统的进一步设想3.1 定时加热 用时钟或定时器设定具体的时间点，开始加热。 解决方法：可以采用时钟芯片、定时器、或中断的方式实现。3.2 远程控制 通过互联网实现物联，进行远程控制，实现远程设定时间、温度。解决方法：添加相应的网络模块联网实现远程控制。3.3 不同时间设置不同温度程序设定具体的温度，与具体的时

15、间相联系，在不同的时间达到不同的设定温度值。解决方法：与时钟芯片一同根据需求设定合理值。4 课程设计总结 汇编语言的知识忘了许多，再到这次的微型课程设计充满着挑战和趣味。微型计算机原理起初学起来就觉得很难。当要进行课程设计时心里面多少有些害怕和担心。但是后面听了老师和同学的讲解之后，担心变少了很多，倒是跃跃欲试的冲动多了很多。所以一直想尽自己最大的努力，做好这次的课程设计。此次微机课程设计让我懂得了实践的重要性。一方面，它加深与巩固了所学的各章节的理论，并将其综合运用，提高了我们综合运用知识；另一方面，培养了我们对专业知识学习的兴趣。通过设计电阻炉炉温自动控制系统将软硬充分相结合，学会了很多有

16、用的知识锻炼了软硬相互协调的能力。同时也增强了全面系统考虑问题的能力，以及硬件设计能力。这对以后的学习和工作具有重要的指导意义！即使课本知识掌握了，如果不会综合运用，也是一些支离破碎的无用的知识，而如果能够运用而实际动手能力很差，理论与实践结合不起来，学得再好也没用。这次课程设计恰好是将课本知识与的巩固与综合运用结合起来，再加上实际动手能力的培养三者结合起来的。这次设计让我明白了一个道理，做任何事前之前，不管完成它的时间有多么充裕，开始的态度都要摆好，都要认真去对待，到最后才不会后悔。最后谢谢老师这个学期的指导和帮助！5 软件使用说明 程序开始运行后，根据K0确定手动/自动：K0在下：自动 K

17、0在上：手动。手动状态下根据K1确定是否加热：K1在下：不加热 K1在上：加热。自动状态下按D开始设定温度，按数字键依次设定十位、个位。按E确定设定值。设定温度后，温度模块自动调节温度，设定值与采样值相等时交通灯变为全黄。6 附录（参考文献，原代码：）参考文献： 1 黄勤.微型计算机控制技术，机械工业出版社，20102 蒋心怡等.计算机控制技术，清华大学出版社，2007 3 于海生等.微型计算机控制技术，清华大学出版社，2009 4 源代码:;*;电阻炉炉温自动控制系统;yinyongxian;2014年12月4日 14:19:34;yinyongxian;*;FOR EAT598CSAD E

18、QU 0208HZ8279 EQU 0239HD8279 EQU 0238HZ8255 EQU 021BHZ8255A EQU 0218HZ8255B EQU 0219HZ8255C EQU 021AHLEDMOD EQU 00 ;左边输入,八位显示外部译码八位显示LEDFEQ EQU 38H ;扫描频率LEDCLS EQU 0C1H ;清除显示RAMREADKB EQU 40HCOUNT EQU 8CODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:CODESTART: PUSH CS POP DS MOV DX,Z8255 ;设置A口为输入,B口为输出，C口为输出 MOV AL,9

19、0H ;10010000b OUT DX,AL MOV DX,Z8255C ;交通灯全灭 MOV AL,0FFH OUT DX,AL CALL DELAY CALL DELAY MOV DX,Z8279 ;初始化8279 MOV AL,LEDMOD OUT DX,AL MOV AL,LEDFEQ OUT DX,AL MOV AL,LEDCLS OUT DX,AL;-以上为初始化- MOV AL,0 MOV CS:SIVAL,AL;-手动方式决定是否加热- hand: MOV DX,Z8255A in al,dx test al,80h jz next ;为0则 mov AL,0H ;为0则加热

20、 MOV DX,Z8255C OUT DX,AL jmp BEGINnext: mov al,40h ;为1则bu加热 MOV DX,Z8255C OUT DX,AL;-End:手动方式决定是否加热- ;*采集数据并显示* BEGIN: MOV BX,0 MOV CL,COUNT MOV CH,0BB: MOV DX,CSAD ;采样A/D值 MOV AX,0 OUT DX,AL CALL DELAY IN AL,DX ADC BX,AX ;求8次采样平均值 BX存储 8次的总值。 LOOP BB MOV AX,BX RCR AX,1 RCR AX,1 RCR AX,1 MOV Tvalue,

21、AL CALL CHANGTOBCD ;转化为十进制的温度值 PUSH AX ;存Ax CALL DIS;*采集数据并显示结束* ;*设置交通灯的程序*;71黄4个;输出1是灭掉 mov al,11111111b ;全灭 mov dx,Z8255B out dx,al mov al,Tvalue ;ax存当前温度值 cmp al,10 jb LedT1 cmp al,30 jb LedT10 cmp al,60 jb LedT10 cmp al,90 jb LedT30 cmp al,120 jb LedT40 cmp al,150 jb LedT50 cmp al,180 jb LedT60

22、 cmp al,210 jb LedT70 cmp al,240 jb LedT80 jmp LedT LedT1: ;下限 升温 MOV AL,01H MOV DX,Z8255C OUT DX,AL jmp BEGIN LedT10: mov al,11111110b jmp PLedTLedT20: mov al,11111100b jmp PLedTLedT30: mov al,11111000b jmp PLedTLedT40: mov al,11110000b jmp PLedTLedT50: mov al,11101111b jmp PLedTLedT60: mov al,1100

23、1111b jmp PLedTLedT70: mov al,10001111b jmp PLedTLedT80: mov al,00001111b jmp PLedTLedT: ;上限 降温 MOV AL,42H MOV DX,Z8255C OUT DX,AL jmp BEGIN mov al,00000000bPLedT: mov dx,Z8255B out dx,al;*设置交通灯的程序结束*;-手动吗？- MOV DX,Z8255A in al,dx test al,01h jz Auto ;为0自动 JMP hand;-手动选择结束-;*自动方式*Auto: CALL SET_T PO

24、P AX ;取AX MOV BL,CS:SIVAL ;SIVAL获得设定的值。 CMP AL,BL jne notE mov al,0 mov dx,Z8255B out dx,al jmp BEGIN notE: CMP AL,BL JA DOWN MOV AL,01H JMP UP DOWN: MOV AL,42HUP: MOV DX,Z8255C OUT DX,AL JMP BEGIN;*自动方式结束* ;-主程序结束-SET_T PROC NEAR CALL READ_KEY CMP AL,0 JNZ THE_KEY ;不为0则有键读入 JMP IN_END THE_KEY: MOV

25、AL,BL CMP AL,0DH JZ ST_K JMP END_ST ST_K: CALL READ_KEY CMP AL,0FFH JNZ ST_K ;等待输入 MOV AL,BL CMP AL,0EH ;IF BEING EKEY, end SET JNZ %H ;非E JMP END_ST%H: ;设置高位 MOV BL,AL MOV CH,BL CMP AL,0AH ;输入不是数字，继续读入 JNC ST_K ;JNC，当CF=0时跳转 CALL DIS_CHAR1 ;显示第一个值ST_L: ;设置低位 CALL READ_KEY CMP AL,0FFH JNZ ST_L MOV A

26、L,BL CMP AL,0EH ;IF BEING EKEY, 设置低位，否则只设置了高位 JNZ %L JMP END_ST%L: MOV BL,AL MOV CL,BL CMP AL,0AH ;输入不是数字，继续读入 JNC ST_L CALL DIS_CHAR2 ;显示第二个值 JMP ST_KEND_ST: MOV AL,CH MOV BL,CL MOV CL,4H ROR AL,CL ;al右移四位 ADD AL,BL MOV CS:SIVAL,ALIN_END: RETSET_T ENDPREAD_KEY PROC NEAR MOV DX,Z8279 IN AL,DX ;读8279状态 AND AL,07H ;屏蔽D7-D3 JNZ GETVAL ;判断是否有键输入 MOV AL,0H ;置标志(无键输入) JMP NKBHITGETVAL: MOV AL,READKB ;读 FIFO RAM 命令 OUT DX,AL MOV DX,D8279 IN AL,DX ;读键 AND AL,3FH ;屏蔽 SHIFT 和 CTRL 键 MOV BL,AL ;置返回键值