裝配圖供水管道恒壓智能控制系統(tǒng)設計,裝配,供水,管道,智能,控制系統(tǒng),設計 信息與電子工程系畢業(yè)設計（翻譯） 外文資料(英文) .  外文翻譯(中文) - 2 - 畢業(yè)設計(論文)任務書 ?? 學生姓名_________指導教師_________職稱_________ 系別____________專業(yè) 年級_________班級 課題名稱___________________________________________ _______________________________________________ 任務與要求： 一、 設計（論文）要求： 二、 設計（論文）條件： 三、 設計（論文）資料： 四、 設計（論文）教學要求：（可以同一專業(yè)相同） 五、 設計（論文）進度安排：（可以同一專業(yè)相同） 六、 學生分組名單 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 注：本任務書一式2份，學生、系各一份 信息與電子工程 系畢業(yè)設計 (論文) 畢業(yè)設計 (論文)開題報告 信息與電子工程 系工業(yè)電氣自動化 專業(yè)04級 1 班 課題名稱：單片機控制的智能型名茶炒制機 畢業(yè)設計(論文)起止時間： 　2007　年3 月2 日～6 月13 日(共　17　周) 學生姓名： 鄭雪君 學號：3040221122 指導教師： 黃云龍，朱秋琴，廖東進 報告日期： 2007.03.13 1．本課題所涉及的問題在國內(外)的研究現狀綜述 一．我國茶葉機械的現狀及存在的問題 1.1現狀 我國是茶葉的故鄉(xiāng)，具有悠久的茶葉種植、加工歷史，形成了各具特色的六大茶類加工藝。茶葉性味甘，苦，微寒，是我國傳統(tǒng)的天然保健飲料。人們已經發(fā)現茶葉中所含的化學成分達500多種，其中主要成分有咖啡堿、茶多酚、蛋白質、氨基酸、糖類、維生素、脂質、有機酸等有機化合物，還含有鉀、鈉、鎂、銅等28種無機營養(yǎng)元素，各種化學成分之間的組合比例十分協(xié)調。茶葉加工機械經過長期的探索、發(fā)展，機械化程度大大提高，紅(碎)茶加工已基本實現機械化;炒青綠茶加工機械較完整、配套;珠茶加工，由于60年代珠茶炒干機的出現，極大地降低了勞動強度和提高了生產能力，茶機有力地促進了茶葉生產的迅速發(fā)展。近年來，我國茶葉產品有了較大變化，特別是茶葉產品結構的大幅調整，已從以大宗茶生產為主轉向以名優(yōu)茶的生產為主，名優(yōu)茶產品成為主導產品，帶動了名優(yōu)茶機械的大發(fā)展，先后出現了名優(yōu)茶整形機、理條機、扁形茶多功能機等一系列適合各種名優(yōu)茶外形的名茶加工機械。但制茶機械的自動化和連續(xù)化程度仍然較低。近年來在制茶機械自動控制方面也有所突破，如以繼電器為基礎控制元件的自動控制技術在勻堆拼配設備中應用;機電控制系統(tǒng)在揉捻機上的應用;1987年通過部級鑒定的“計算機控制茶葉烘干機”及在烏龍茶做青工藝中的應用;電腦控制型龍井茶炒制機的研制成功等，這些研究成果對我國茶葉機械的自動化和連續(xù)化必將起到推動作用 1.2存在問題 經過幾十年的發(fā)展，我國制茶基本實現了機械化，自動控制也在某些機型上得到應用。主要反映在茶葉機械技術含量不高，雖然從茶機發(fā)展之初起，我國茶業(yè)界與茶機界人士一直在思考、探索茶葉加工自動化、連續(xù)化，經過多年的發(fā)展一些機型也基本實現自動化，但僅局限單機作業(yè)，離機電一體化程度差距較大。近幾年各種名茶加工機械如雨后春筍不斷出現，這從歷年浙江省茶機公司舉辦的茶葉機械展銷會就能得到印證。 二．單片機技術在炒茶控制中的現狀 單片微型計算機簡稱為單片機，是在一塊芯片上集成了一臺微型計算機所需的CPU、存儲器、輸入/輸出部件和時鐘電路等。自問世以來，性能不斷提高和完善，加之具有集成度高，功能強，體積小，供耗低，性能可靠，價格低廉等特點，因此，在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數據采集和處理、通信系統(tǒng)、高級計算機、家用電器等領域的應用日益廣泛，并且正在逐步取代現有的多片微機應用系統(tǒng)，數字單片機的位數越來越多，精度也越來越高。另外，在需要極高響應速度的控制場合，還出現了模糊單片機，它是專門執(zhí)行模糊邏輯信號的器件，具有極高的模糊推理速度。 今天，還出現了不少高級語言的開發(fā)工具，這些系統(tǒng)經過仿真可在更高的開發(fā)平臺上進行快速的開發(fā)，為單片機的廣泛應用鋪平了道路。所以，在未來的社會主義工業(yè)化建設中，單片機無疑會發(fā)揮更大的作用。 三．單片機與制茶機相結合成的制茶機的優(yōu)勢和前景 優(yōu)勢 1、現在的茶機很難找到技術含量高、特別是可以實現自動化加工、連續(xù)化生產的機械產品而單片機正好可以彌補現在制茶機的缺點實現自動化、連續(xù)化生產。 2、單片機具有集成度高，功能強，體積小，供耗低，性能可靠，價格低廉等特點在普通制茶機增加少量成本就可以實現自動化、連續(xù)化功能的大幅度提升。 前景 1、可以成套批量生產新型的制茶機。 2、可以對舊的制茶機進行技術改造，加裝單片機控制系統(tǒng)使其在資金低投入的情況下使它的性能大幅度提高。 2．設計(論文)要解決的問題和擬采用的研究方法 本設計（論文）要解決的問題有以下幾個方面： （1）系統(tǒng)整體方案的確立 （2）系統(tǒng)軟件與硬件的設計 （3）元件的選取 系統(tǒng)的方案包括自動控制方案，溫度控制方案。本題采用熱電偶測溫經放大電路放大后經過A/D轉換再由單片機控制的智能炒茶。 溫度傳感器 單片機 放大器及放大電路 A/D轉換器及電路 單片機控制溫度傳感器的框圖 熱電偶是根據熱電效應的原理制成的，其特點是:結構簡單、價格便宜、測量范圍廣、準確度高;缺點是要有溫度補償，長期使用要定期檢查和更換。 熱電偶的工作原理： 兩鐘不同成分的導體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成電路，當接合點的溫度不同時，在回路中就產生電動勢，這種現象叫熱電效應，而這種電動勢稱為熱電動勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度補償測量的，其中，直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端，另一端叫做冷端：冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢。熱電偶實際是一種能量轉換器，它將熱能轉化為電能，用所產生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢力，應注意如下幾個問題： （1）熱電偶的熱電勢是熱電偶兩端溫度函數的差，而不是熱電偶兩端溫度差的函數； （2）熱電偶所產生的熱電勢的大小，當熱電偶的材料是均勻時，與熱電偶的長度和直徑無關，只與熱電偶材料的成分和兩端的溫差有關。 （3）當熱電偶的兩個熱電偶絲材料成分確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有關。 熱電偶測溫原理圖 熱電偶冷端溫度補償方法 用熱電偶測量溫度時，熱電偶的工作端（熱端）被放置在待測溫場中，而自由端（冷端）通常被放在0℃的環(huán)境中。若冷端溫度不是0℃，則會產生測量誤差，此時要進行冷端補償。冷端補償方法較多，在本次的設計中我們采用的冷端溫度補償為電橋式冷端補償。 對與冷端溫度補償器，在工業(yè)上采用如圖所示補償電橋的冷端補償電路。 熱電偶冷端溫度補償電橋 集成運算放大器組成 測量放大器的特點：除了對低電平信號進行線性放大外，還擔負著阻抗匹配和抗共模干擾的任務，他具有高共模抑制比、高速度、高精度、寬頻帶、高穩(wěn)定性、高輸入阻抗、低輸出阻抗、低噪聲等特點。 測量放大器的組成 測量放大器的基本電路如圖所示。 測量放大器原理圖 零點漂移可描述為：輸入電壓為零，輸出電壓偏離零值的變化。 零點漂移是怎樣形成的：運算放大器均是采用直接耦合的方式，我們知道直接耦合式放大電路的各級的Q點是相互影響的，由于各級的放大作用，第一級的微弱變化，會使輸出級產生很大的變化。當輸入短路時（由于一些原因使輸入級的Q點發(fā)生微弱變化現象：溫度），輸出將隨時間緩慢變化，這樣就形成了零點漂移。 產生零漂的原因是：晶體三極管的參數受溫度的影響。解決零漂最有效的措施是：采用差動電路 A/D轉換器及其電路 濾波 采樣保持 編碼 A/D轉換器的工作過程框圖 模數轉換器是連接模擬和數字世界的一個重要接口。A/D轉換器將現實世界的模擬信號變換成數字位流以進行處理、傳輸及其他操作。　A/D轉換器的選擇是至關重要的。所選擇的A/D轉換器應能確保模擬信號在數字位流中被準確地表示，并提供一個具有任何必需的數字信號處理功能的平滑接口，這一點很重要。目前的高速A/D轉換器已被應用于各種儀表、成像以及通信領域中。對用戶而言，所有這些應用都有著相似的要求，即以較低的價格實現更高的性能。 速度與分辨率的關系 分辨率是指轉換器能夠復制的位數精度：分辨率越高，則結果越精確。分辨率以位來計量。目前市場上的高速A/D的分辨率為8～16位，速度為2～4Gsps。速度和分辨率始終是一對矛盾。分辨率的增加通常會導致可實現速度的降低。 A/D轉換器的選擇及連接 5G14433是我國制造的31/2位模/數變換器，是目前市場上廣泛流行的最典型的雙積分模/數變換器。該芯片具有抗干擾性能好、轉換精度高、自動校零、自動極性輸出、自動量程控制信號輸出、外接元件少、價格便宜等特點。因此廣泛應用在低速微控制器應用系統(tǒng)，智能儀表和數字三用表等領域。5G14433與國外型號MC14433兼容。5G14433的結構和引腳如圖所示為引腳圖，下表為引腳功能表。 引腳圖 系統(tǒng)的硬件采用單片機控制，硬件組成主要包括A/D、D/A轉換器及其電路，放大器及放大電路，電源電路，熱電偶溫度傳感器，控制電路，反饋檢測電路，電壓電流變換電路，電機，輸入設定與輸出顯示設備等。 元件的選取以系統(tǒng)各方面參數要求為準。 3．本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 重點研究與關鍵問題： （1）單片機對溫度的控制與檢測； （2）傳感器的數據轉換； 解決思路： 1.1單片機溫度控制的原理具體如下： 熱電偶將爐溫變換為模擬電壓信號, 經低通濾波濾掉干擾信號后送放大器, 信號放大為0～5 V 后送模/ 數轉換器轉換為數字量送單片機。同時, 熱電偶的冷端溫度也由IC 溫度傳感器變?yōu)殡妷盒盘? 經放大和轉換后送單板機。標度變換程度根據溫檢測值求得實際爐溫 θ。數字調節(jié)器程序根據恒溫給定值θ0 與θ的偏差Δθ, 按積分分離的PID 控制算法得到輸出控制量ui 。數字觸發(fā)器程序根據uc 控制電阻爐子的導通時間, 調節(jié)爐溫的變化使之與給定恒溫值一致。導通時間長, 輸出功率大, 溫度升高快; 導通時間短, 輸出功率小, 溫度升高變慢。顯示與恒溫判斷程序完成爐溫θ與恒溫時間顯示、恒溫開始與恒溫完成判別、恒溫完成時給出聲光指示信號。斷偶判斷程序根據溫度檢測值判斷溫度傳感是否開路, 若開路, 則給出斷偶報警信號。 1.2單片機溫度檢測的原理具體如下： 熱電偶傳感器檢測到一個在0℃-1000℃范圍的溫度值，因為熱電偶的輸出電壓信號為0mV-41.32mV。熱電偶把測量到溫度值轉化成自己的輸出電壓信號輸給毫伏變送器，毫伏變送器把熱電偶輸出的信號轉化為4mA-20mA的電流信號送給電流/電壓變送器。電流信號經過電流/電壓變送器的轉化變成0-5V的電壓信號。測得的電流信號經過反饋電路反饋來使系統(tǒng)自動調節(jié)電阻爐的溫度。為了提高測量精度，變送器可以進行零點遷移。例如：若溫度測量范圍為0℃-400℃，熱電偶給出0~16.4mV時，毫伏變送器零點遷移后輸出4mA-20mA范圍電流。 這樣，采用8位A/D轉換器就可使量化溫度達到1.96℃以內。 溫度傳感器 單片機 放大器及放大電路 A/D轉換器及電路 模數轉換器是連接模擬和數字世界的一個重要接口。A/D轉換器將現實世界的模擬信號變換成數字位流以進行處理、傳輸及其他操作?！/D轉換器的選擇是至關重要的。所選擇的A/D轉換器應能確保模擬信號在數字位流中被準確地表示，并提供一個具有任何必需的數字信號處理功能的平滑接口，這一點很重要。目前的高速A/D轉換器已被應用于各種儀表、成像以及通信領域中。對用戶而言，所有這些應用都有著相似的要求，即以較低的價格實現更高的性能。 濾波 采樣保持 編碼 A/D轉換器的工作過程 DAC7521數模轉換接口 數模轉換電路的主要任務是:單片機輸出的數字量轉換成可控硅過零觸發(fā)電路所需的模擬控制量。 D/A轉換器的接口邏輯如圖所示。 數模轉換接口電路 DAC7521從8031的8位數據線上獲取12位的數據必須分兩次進行。為了防止D/A轉換書輸出會有“毛刺”現象，這里采用了兩級緩沖器結構。 即8031先把低8位送入第一級緩沖器，然后再送高4位數據時，同時選通第二級的兩片74LS373構成的第一級緩沖器，使12位數據同時出現在DAC7521的數據輸出線上，進行D/A轉換。D/A輸出的電流經OP07反相后變?yōu)?—10 V的電壓信號。 4．完成本課題所必須的工作條件(如工具書、實驗設備或實驗環(huán)境條件、某類市場調研、計算機輔助設計條件等等)及解決的辦法 ①．《C語言程序設計》 胡建平 主編 天津大學出版社 ②．《單片機原理與應用》 陳建鐸 主編 科學出版社 ③．《51單片機C語言應用程序設計實例精講》 戴佳 戴衛(wèi)恒 編著 電子工業(yè)出版社 ④、《MCS-51單片機實用接口技術》 第1版 1992 李明華著 北京航空航天大學出版社 ⑤、《單片機原理及其接口技術》 第二版 胡漢才著 北京:清華大學出版社 ⑥、《MCS-51系列單片機系統(tǒng)及其應用》 蔡美琴等著 高等教育出版社 5．設計(論文)完成進度計劃 第01周至第02周：查閱中文及英文資料（并翻譯一篇外文資料），收集單片機和溫度傳感器方面資料； 第03周至第03周：完成畢業(yè)設計（論文）開題報告，并開始進行畢業(yè)設計； 第04周至第05周：完成方案論證與比較設計； 第06周至第07周：； 第08周至第09周：； 第10周至第12周：； 第13周至第15周：整理相關資料，完成畢業(yè)設計（論文）手稿及最終電腦打印的畢業(yè)論文； 第16周至第16周：畢業(yè)設計（論文）小組答辯； 第17周至第17周：答辯。 6．指導教師審閱意見 指導教師(簽字)：　　　　　　 年 月 日 7．教研室主任意見 教研室主任(簽字)：　　　　　 系(簽章) 年 月 日 說明： 1. 本報告必須由承擔畢業(yè)設計(論文)課題任務的學生在接到“畢業(yè)設計(論文)任務書”、正式開始做畢業(yè)設計(論文)的第2周或第3周末之前獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。 2.每個畢業(yè)設計(論文)課題撰寫本報告一份，作為指導教師、教研室主任審查學生能否承擔該畢業(yè)設計(論文)課題任務的依據，并接受學校的抽查。 浙江工業(yè)大學浙西分校 畢業(yè)設計(論文)開題報告 畢業(yè)設計(論文)起止時間： 2007 年3 月2 日～6月10日(共17周) 課題名稱：單片機控制的智能型自動名茶炒制機 學生姓名：鄭雪君 系 （部）：信息與電子工程系 專業(yè)班級：04工自(1)班 指導教師：黃云龍、朱秋琴、廖東進 職 稱：副教授、 助教、 助教 報告日期：2007.05.03 一．我國茶葉機械的現狀及存在的問題 二．單片機技術現狀 單片微型計算機簡稱為單片機，是在一塊芯片上集成了一臺微型計算機所需的CPU、存儲器、輸入/輸出部件和時鐘電路等。自問世以來，性能不斷提高和完善，加之具有集成度高，功能強，體積小，供耗低，性能可靠，價格低廉等特點，因此，在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數據采集和處理、通信系統(tǒng)、高級計算機、家用電器等領域的應用日益廣泛，并且正在逐步取代現有的多片微機應用系統(tǒng)，數字單片機的位數越來越多，精度也越來越高。另外，在需要極高響應速度的控制場合，還出現了模糊單片機，它是專門執(zhí)行模糊邏輯信號的器件，具有極高的模糊推理速度。 今天，還出現了不少高級語言的開發(fā)工具，這些系統(tǒng)經過仿真可在更高的開發(fā)平臺上進行快速的開發(fā)，為單片機的廣泛應用鋪平了道路。所以，在未來的社會主義工業(yè)化建設中，單片機無疑會發(fā)揮更大的作用。 三．單片機與制茶機相結合成的制茶機的優(yōu)勢和前景 優(yōu)勢 1、現在的茶機很難找到技術含量高、特別是可以實現自動化加工、連續(xù)化生產的機械產品而單片機正好可以彌補現在制茶機的缺點實現自動化、連續(xù)化生產。 2、單片機具有集成度高，功能強，體積小，供耗低，性能可靠，價格低廉等特點在普通制茶機增加少量成本就可以實現自動化、連續(xù)化功能的大幅度提升。 前景 1、可以成套批量生產新型的制茶機。 2、可以對舊的制茶機進行技術改造，加裝單片機控制系統(tǒng)使其在資金低投入的情況下使它的性能大幅度提高。 四．設計(論文)要解決的問題和擬采用的研究方法 本課題研究的主要工作 本課題的主要工作是實現單片機對制茶機自動控制功能 近，便于用戶使用。主要包括以下幾個方面: (1) 單片機對加熱系統(tǒng)的溫度控制。 (2) 單片機對不同炒制階段電動機轉動系統(tǒng)的控制。 (3) 單片機對劃桿的控制形成不同的炒法及力度。 單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機了解計算機原理與結構的最佳選擇。 可以說，二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了?，F在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統(tǒng)、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機，就能起到使產品升級換代的功效，常在產品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機等?，F在有些工廠的技術人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上 單片機的幾部份 一、總線：我們知道，一個電路總是由元器件通過電線連接而成的，在模擬電路中 ，連連線并不成為一個問題，因為各器件間一般是串行關系，各器件之間的連線并不很 多，但計算機電路卻不一樣，它是以微處理器為核心，各器件都要與微處理器相連，所以就需要的連線就很多了，如果仍如同模擬電路一樣 ，在各微處理器和各器件間單獨連線線，則線的數量將多得驚人，所以在微處理機中引 入了總線的概念，各個器件共同享用連線，所有器件的8根數據線全部接到8根公用的線 上，即相當于各個器件并聯起來，但僅這樣還不行，如果有兩個器件同時送出數據，一 個為0，一個為1，那么，接收方接收到的究竟是什么呢？這種情況是是不允許的，所以 要通過控制線進行控制，使器件分時工作，任何時候只能有一個器件發(fā)送數據（可以有 多個器件同時接收）。器件的數據線也就被稱為數據總線，器件所有的控制線被稱 控制 總線。 在單片機內部或者外部存儲器及其它器件中有存儲單元，這些存儲單元要被分配 地址，才能 用，分配地址也是以電信號的形式給出的，由于存儲單元比較多，所以 ，用于地址分的線也較多，這些線被稱為地址總線。 二、數據、地址、指令：之所以將這三者放在一起，是因為這三者的本質都是一樣的——數字，或者說都是字符串‘0’和‘1’組成的序列。換言之，地址、指令也都是數據 。指令由單片機芯片的設計者規(guī)定的一種數字，它與我們常用的指令助記符有著嚴格的不同 一一對應關，不可以由自己私自更改應該由單片機的開發(fā)者更改。地址：是尋找單片機內部、外部的存儲單元、輸入輸出口的依據，內存儲單元的地址值已由芯片設計者規(guī)定好，不可更改，外部的存儲單元可以由單片機開發(fā)者自行決，但有一些地址單元是一定要有的。數據：這是由微處理機處理的對象，在各種不同的應用電路中各不相同，一般而言，被處理的數據可能有這么幾種情況： 1地址（如MOV DPTR，#1000H），即地址1000H送入DPTR。 2方式字或控制字（如MOV TMOD，#3），3即是控制字。 3常數（如MOV TH0，#10H）10H即定時常數。 4實際輸出值（如P1口接彩燈，要燈全亮，則執(zhí)行指令：MOV P1，#0FFH，要燈全暗， 則執(zhí) 兄 令：MOV P1，#00H）這里0FFH和00H都是實際輸出值。又如用于LED的字形碼，也是實際給出的值。 理解了地址、指令的本質，就不難理解程序運行過程中為什么會跑飛，會把數據當成指令來運行了。 三、P0口、P2口和P3的第二功能用法 初學時往往對P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解，認為第二功能和原功能之間 要有個切換的過程，或者說要有一條指令，事實是，各端口的第二功能完全是自動的，不需要用指令來轉換。如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號，當微片理機外接RAM或有外部I/O口時，它們揮作第二功能，不能作為通用I/O口使用，只要一微處理機一執(zhí)行到MOVX指令，就會有相應的信號從 P3.6或P3.7送出，不需要事先用指令說明。事實上‘不能作為通用I/O口使用’也并不是‘不能’而是（使用者）‘不會’將其作為通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一條S ETB P3.7的指令，并且當單片機執(zhí)行到這條指令時，也會使P3.7變?yōu)楦唠娖?，但使用者不?這么做，因為這通常這會導致系統(tǒng)當潰（即死機）。 四、程序的執(zhí)行過程 單片機在通電復位后8051內的程序計數器（PC）中的值為‘0000H，所以程序總是從‘0000’單元開始執(zhí)行，也就是說：在系統(tǒng)的ROM中一定要存在‘0000’H個單元，并且在‘0000’單元中存放的一定是一條指令。 五、堆棧 堆棧是一個區(qū)域，是用來存放數據的，這個區(qū)域本身沒有任何特殊之處，就是內部RAM的一組成部份，特殊的是它存放和取用數據的方式，即所謂的‘先進后出，后進先出’，并且 堆棧有特 的數據傳輸指令，即‘PUSH’和甈OP’，有一個特殊的專為其服務的單元，即堆棧指 針SP 每當執(zhí)一次 PUSH指令時，SP就（在原來值的基礎上）自動加1，每當執(zhí)行一次POP指令，SP就（在原 來值基礎上）自動減1。由于SP中的值可以用指令加以改變，所以只要在程序開始階段更改了SP值，就可以把堆棧設置在規(guī)定的內存單元中，如在程序開始時使用一條MOV SP，#5FH指令，就時把堆棧設置在從內存單元60H開始的單元中。一般程序的開頭總有這么一條設置堆棧指針的指令，因為開機時，SP的初始值為07H，這樣就使堆棧從08H單元 開始往后08H到1FH這個區(qū)域正是8031的第二、三、四工作寄存器區(qū)，經常要被使用，這會造成數據的渾亂。不過作者編寫程序時，初始化堆棧指令也不完全相同，這是作者的習慣問 題。當設置好堆棧區(qū)后，并不意味著該區(qū)域成為一種專用內存，它還是可以象普通內存 區(qū)域一樣使用，只是一般情 下編程者不會把它當成普通內存用了。 系統(tǒng)的硬件采用單片機控制，硬件組成主要包括A/D、D/A轉換器及其電路，放大器及放大電路，電源電路，熱電偶溫度傳感器，控制電路，反饋檢測電路，電壓電流變換電路，電機，輸入設定與輸出顯示設備等。 元件的選取以系統(tǒng)各方面參數要求為準。 五．本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 重點研究與關鍵問題： （1）單片機對溫度的檢測與控制； （2）單片機對電動機的控制； （3）單片機對劃桿的控制。 解決思路： 1.1單片機溫度控制的原理具體如下： 熱電偶將爐溫變換為模擬電壓信號, 經低通濾波濾掉干擾信號后送放大器, 信號放大為0～5 V 后送模/ 數轉換器轉換為數字量送單片機。同時, 熱電偶的冷端溫度也由IC 溫度傳感器變?yōu)殡妷盒盘? 經放大和轉換后送單板機。標度變換程度根據溫檢測值求得實際爐溫 θ。數字調節(jié)器程序根據恒溫給定值θ0 與θ的偏差Δθ, 按積分分離的PID 控制算法得到輸出控制量ui 。數字觸發(fā)器程序根據uc 控制電阻爐子的導通時間, 調節(jié)爐溫的變化使之與給定恒溫值一致。導通時間長, 輸出功率大, 溫度升高快; 導通時間短, 輸出功率小, 溫度升高變慢。顯示與恒溫判斷程序完成爐溫θ與恒溫時間顯示、恒溫開始與恒溫完成判別、恒溫完成時給出聲光指示信號。斷偶判斷程序根據溫度檢測值判斷溫度傳感是否開路, 若開路, 則給出斷偶報警信號。 1.2單片機溫度檢測的原理具體如下： 熱電偶傳感器檢測到一個在0℃-1000℃范圍的溫度值，因為熱電偶的輸出電壓信號為0mV-41.32mV。熱電偶把測量到溫度值轉化成自己的輸出電壓信號輸給毫伏變送器，毫伏變送器把熱電偶輸出的信號轉化為4mA-20mA的電流信號送給電流/電壓變送器。電流信號經過電流/電壓變送器的轉化變成0-5V的電壓信號。測得的電流信號經過反饋電路反饋來使系統(tǒng)自動調節(jié)電阻爐的溫度。為了提高測量精度，變送器可以進行零點遷移。例如：若溫度測量范圍為0℃-400℃，熱電偶給出0~16.4mV時，毫伏變送器零點遷移后輸出4mA-20mA范圍電流。 這樣，采用8位A/D轉換器就可使量化溫度達到1.96℃以內。 2 單片機對電動機控制的原理具體如下： 單片機將給出一個脈沖信號給步進電動機，步進電機將脈沖信號轉變成角位移，因此步進電機轉動。步進電機是通過輸入脈沖信號來進行控制的，即電機的總轉動角度由輸入脈沖數決定，而電機的轉速由脈沖信號頻率決定。它的工作原理如下： (1)控制換相順序 通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：三相步進電機的三拍工作方式，其各相通電順序為A-B-C－D,通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A,B,C，D相的通斷。 (2)控制步進電機的轉向 如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉，如果按反序通電換相，則電機就反轉。 (3)控制步進電機的角位移 如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉得越快。調整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調速。 六．設計(論文)完成進度計劃 第01周至第02周：查閱中文及英文資料（并翻譯一篇外文資料），收集模糊控制和恒壓供水方面資料； 第03周至第03周：完成畢業(yè)設計（論文）開題報告，并開始進行畢業(yè)設計； 第04周至第05周：完成方案論證與比較設計； 第06周至第07周：； 第08周至第09周：； 第10周至第12周：； 第13周至第15周：整理相關資料，完成畢業(yè)設計（論文）手稿及最終電腦打印的畢業(yè)論文； 第16周至第16周：畢業(yè)設計（論文）小組答辯； 第17周至第17周：答辯。 七．指導教師審閱意見 指導教師(簽字)：　　　　　　 年 月 日 八．教研室主任意見 教研室主任(簽字)：　　　　　 系(簽章) 年 月 日 說明： 1.本報告必須由承擔畢業(yè)設計(論文)課題任務的學生在接到“畢業(yè)設計(論文)任務書”、正式開始做畢業(yè)設計(論文)的第2周或第3周末之前獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。 2.每個畢業(yè)設計(論文)課題撰寫本報告一份，作為指導教師、教研室主任審查學生能否承擔該畢業(yè)設計(論文)課題任務的依據，并接受學校的抽查。 浙江工業(yè)大學浙西分校 畢業(yè)設計(論文)文獻綜述 課題名稱：單片機控制的智能型自動名茶炒制機 學生姓名：鄭雪君 系 （部）：信息與電子工程系 專業(yè)班級：04工自(1)班 指導教師：黃云龍、朱秋琴、廖東進 職 稱：副教授、 助教、 助教 日 期：2007.05.03 4 文獻綜述 摘要：本設計采用單片機控制的智能炒茶，傳感器是利用熱電偶的溫差電動勢來檢測溫度，傳感器將采集到的模擬信號經過放大器及其放大電路的放大，傳送給A/D轉換器。A/D轉換器把送來的模擬信號經過其轉換電路，轉換成單片機能讀的數字信號。經轉換的數字信號與單片機內部存儲的設定溫度值進行比較，看是否符合要求，而后單片機把已比較的數字信號經過光電隔離再經過D/A轉換反饋給可控硅。由可控硅對溫度進行調控。 一 引言[3、5] 在我國現有的炒茶機的各種機型中很難找到技術含量高、特別是可以實現自動化加工、連續(xù)化生產的機械產品的不足與缺點，本機械將單片機的體積小、功耗低、價格低、品種規(guī)格系列化、硬件具有廣泛的通用性、有專門的開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點結合起來，對制茶機的炒制方法跟對炒鍋溫度的控制結合在一起，實現了自動化生產。 本文根據傳統(tǒng)炒茶工藝中存在的不足和缺點，將單片機控制技術應用于炒茶工藝中，實現單片機控制的智能化炒茶。該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)炒茶工藝中耗時長、對人員炒茶技術要求高、無法大規(guī)模生產等缺點。 通過生產新型機械和對舊機械的技術改造使制茶機能實現茶機的連續(xù)化、自動化生產。 二　機械制茶機的現狀 1、單片機技術現狀[1、4] 單片微型計算機簡稱為單片機，是在一塊芯片上集成了一臺微型計算機所需的CPU、存儲器、輸入/輸出部件和時鐘電路等。自問世以來，性能不斷提高和完善，加之具有集成度高，功能強，體積小，供耗低，性能可靠，價格低廉等特點，因此，在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數據采集和處理、通信系統(tǒng)、高級計算機、家用電器等領域的應用日益廣泛，并且正在逐步取代現有的多片微機應用系統(tǒng)，數字單片機的位數越來越多，精度也越來越高。 2、單片機在機械控制中的發(fā)展狀況 電機是與電能的生產、傳輸和使用有著密切關系的電磁機構。在日常生活中，電機的使用隨處可見，比如:在很多場合大量使用各種電動機作為原動機，用以拖動各種機械設備;在軍事、信息和各種自動控制系統(tǒng)中，使用大量的控制電機，作為檢測、執(zhí)行和計算等元件。 電機運動控制技術以電力半導體變流器件的應用為基礎、以電動機為控制對象、以自動控制理論為指導、以電子技術和微處理器控制及計算機輔助設計(CAD)為手段，并且與檢測技術和數據通信技術相結合，構成一門具有相對獨立性的科學技術。在生產設備和過程自動化中發(fā)揮著日益重要的作用。 3、單片機對溫度傳感器控制 熱電偶的工作原理： 兩鐘不同成分的導體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成電路，當接合點的溫度不同時，在回路中就產生電動勢，這種現象叫熱電效應，而這種電動勢稱為熱電動勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度補償測量的，其中，直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端，另一端叫做冷端：冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢。熱電偶實際是一種能量轉換器，它將熱能轉化為電能，用所產生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢力，應注意如下幾個問題： （1）熱電偶的熱電勢是熱電偶兩端溫度函數的差，而不是熱電偶兩端溫度差的函數； （2）熱電偶所產生的熱電勢的大小，當熱電偶的材料是均勻時，與熱電偶的長度和直徑無關，只與熱電偶材料的成分和兩端的溫差有關。 （3）當熱電偶的兩個熱電偶絲材料成分確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有關。 ③銅—銅鎳 （康銅）熱電偶，分度號T，它的正極是鐵，負極是銅鎳合金。測溫范圍為-200～+350℃。150℃時的熱電勢為6.702。主要特點是：精度高、熱電極的均勻性好；因銅熱電極易氧化，并且氧化膜易脫落，故在氧化性氣氛中使用時，一般不能超過300℃，在-200～+300℃范圍內，它們靈敏度比較高。 熱電偶測溫原理圖 溫度傳感器 單片機 放大器及放大電路 A/D轉換器及電路 單片機對溫度傳感器的工作過程 測量放大器的特點 運算放大器對微弱信號的放大，僅適用于信號回路不受干擾的情況。然而，傳感器的工作環(huán)境往往比較惡劣，在傳感器的兩個輸出端上經常產生較大的干擾信號，有時是完全相同的，完全相同的干擾信號稱為共模干擾。雖然運算放大器對直接輸入到差動端的共模信號有較強的抑制能力，但對簡單的反相輸入或同相輸入接法，由于電路結構的不對稱，抵御共模干擾的能力很差，故不能用在精密測量場合。因此，需要引入另一種形式的放大器，即測量放大器，又稱儀用放大器、數據放大器，它廣泛用于傳感器的信號放大，特別是微弱信號及具有較大共模干擾的場合。 測量放大器除了對低電平信號進行線性放大外，還擔負著阻抗匹配和抗共模干擾的任務，他具有高共模抑制比、高速度、高精度、寬頻帶、高穩(wěn)定性、高輸入阻抗、低輸出阻抗、低噪聲等特點。 放大電路框圖 模數轉換器是連接模擬和數字世界的一個重要接口。A/D轉換器將現實世界的模擬信號變換成數字位流以進行處理、傳輸及其他操作?！/D轉換器的選擇是至關重要的。所選擇的A/D轉換器應能確保模擬信號在數字位流中被準確地表示，并提供一個具有任何必需的數字信號處理功能的平滑接口，這一點很重要。目前的高速A/D轉換器已被應用于各種儀表、成像以及通信領域中。對用戶而言，所有這些應用都有著相似的要求，即以較低的價格實現更高的性能。 濾波 采樣保持 編碼 A/D轉換器的工作過程框圖 用于評定A/D的最常用性能參數如下： ● 信噪比（SNR） ● 信號與噪聲加失真之和之比（SINAD） ● 無寄生動態(tài)范圍（SFDR） 　 ● 差分線性誤差（DNL或DLE） ● 積分線性誤差（INL或ILE） ● 有效位數（ENOB） ● 增益誤差 　　● 功耗 三、系統(tǒng)的方案設計與工作過程 基于單片機控制的溫度控制系統(tǒng)構成如下圖所示，系統(tǒng)采用熱電偶檢測溫度經過放大后A/D轉換成數字信號給單片機，由單片機內部設定的溫度數值進行比較，查看是否超過溫控警報，再經過過零檢測后經過光電隔離反饋給出可控硅進行對電爐的溫度控制。 單片機溫控的總體構成框圖 浙江工業(yè)大學浙西分校 畢業(yè)設計(論文)文獻綜述 課題名稱：單片機控制的智能型自動名茶炒制機 學生姓名：鄭雪君 系 （部）：信息與電子工程系 專業(yè)班級：04工自(1)班 指導教師：黃云龍、朱秋琴、廖東進 職 稱：副教授、 助教、 助教 日 期：2007.05.03 文獻綜述 摘要 一 引言[3、5] 在我國現有的炒茶機的各種機型中很難找到技術含量高、特別是可以實現自動化加工、連續(xù)化生產的機械產品的不足與缺點，本機械將單片機的體積小、功耗低、價格低、品種規(guī)格系列化、硬件具有廣泛的通用性、有專門的開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點結合起來，對制茶機的炒制方法跟對炒鍋溫度的控制結合在一起，實現了自動化生產。 本文根據傳統(tǒng)炒茶工藝中存在的不足和缺點，將單片機控制技術應用于炒茶工藝中，實現單片機控制的智能化炒茶。該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)炒茶工藝中耗時長、對人員炒茶技術要求高、無法大規(guī)模生產等缺點。 通過生產新型機械和對舊機械的技術改造使制茶機能實現茶機的連續(xù)化、自動化生產。 二　機械制茶機的現狀 1、單片機技術現狀[1、4] 單片微型計算機簡稱為單片機，是在一塊芯片上集成了一臺微型計算機所需的CPU、存儲器、輸入/輸出部件和時鐘電路等。自問世以來，性能不斷提高和完善，加之具有集成度高，功能強，體積小，供耗低，性能可靠，價格低廉等特點，因此，在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數據采集和處理、通信系統(tǒng)、高級計算機、家用電器等領域的應用日益廣泛，并且正在逐步取代現有的多片微機應用系統(tǒng)，數字單片機的位數越來越多，精度也越來越高。 2、單片機在機械控制中的發(fā)展狀況 電機是與電能的生產、傳輸和使用有著密切關系的電磁機構。在日常生活中，電機的使用隨處可見，比如:在很多場合大量使用各種電動機作為原動機，用以拖動各種機械設備;在軍事、信息和各種自動控制系統(tǒng)中，使用大量的控制電機，作為檢測、執(zhí)行和計算等元件。 電機運動控制技術以電力半導體變流器件的應用為基礎、以電動機為控制對象、以自動控制理論為指導、以電子技術和微處理器控制及計算機輔助設計(CAD)為手段，并且與檢測技術和數據通信技術相結合，構成一門具有相對獨立性的科學技術。在生產設備和過程自動化中發(fā)揮著日益重要的作用。 3、單片機對溫度傳感器控制 熱電偶的工作原理： 兩鐘不同成分的導體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成電路，當接合點的溫度不同時，在回路中就產生電動勢，這種現象叫熱電效應，而這種電動勢稱為熱電動勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度補償測量的，其中，直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端，另一端叫做冷端：冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢。熱電偶實際是一種能量轉換器，它將熱能轉化為電能，用所產生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢力，應注意如下幾個問題： （1）熱電偶的熱電勢是熱電偶兩端溫度函數的差，而不是熱電偶兩端溫度差的函數； （2）熱電偶所產生的熱電勢的大小，當熱電偶的材料是均勻時，與熱電偶的長度和直徑無關，只與熱電偶材料的成分和兩端的溫差有關。 （3）當熱電偶的兩個熱電偶絲材料成分確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有關。 ③銅—銅鎳 （康銅）熱電偶，分度號T，它的正極是鐵，負極是銅鎳合金。測溫范圍為-200～+350℃。150℃時的熱電勢為6.702。主要特點是：精度高、熱電極的均勻性好；因銅熱電極易氧化，并且氧化膜易脫落，故在氧化性氣氛中使用時，一般不能超過300℃，在-200～+300℃范圍內，它們靈敏度比較高。 熱電偶測溫原理圖 溫度傳感器 單片機 放大器及放大電路 A/D轉換器及電路 單片機對溫度傳感器的工作過程 測量放大器的特點 運算放大器對微弱信號的放大，僅適用于信號回路不受干擾的情況。然而，傳感器的工作環(huán)境往往比較惡劣，在傳感器的兩個輸出端上經常產生較大的干擾信號，有時是完全相同的，完全相同的干擾信號稱為共模干擾。雖然運算放大器對直接輸入到差動端的共模信號有較強的抑制能力，但對簡單的反相輸入或同相輸入接法，由于電路結構的不對稱，抵御共模干擾的能力很差，故不能用在精密測量場合。因此，需要引入另一種形式的放大器，即測量放大器，又稱儀用放大器、數據放大器，它廣泛用于傳感器的信號放大，特別是微弱信號及具有較大共模干擾的場合。 測量放大器除了對低電平信號進行線性放大外，還擔負著阻抗匹配和抗共模干擾的任務，他具有高共模抑制比、高速度、高精度、寬頻帶、高穩(wěn)定性、高輸入阻抗、低輸出阻抗、低噪聲等特點。 放大電路框圖 模數轉換器是連接模擬和數字世界的一個重要接口。A/D轉換器將現實世界的模擬信號變換成數字位流以進行處理、傳輸及其他操作?！/D轉換器的選擇是至關重要的。所選擇的A/D轉換器應能確保模擬信號在數字位流中被準確地表示，并提供一個具有任何必需的數字信號處理功能的平滑接口，這一點很重要。目前的高速A/D轉換器已被應用于各種儀表、成像以及通信領域中。對用戶而言，所有這些應用都有著相似的要求，即以較低的價格實現更高的性能。 濾波 采樣保持 編碼 A/D轉換器的工作過程框圖 用于評定A/D的最常用性能參數如下： ● 信噪比（SNR） ● 信號與噪聲加失真之和之比（SINAD） ● 無寄生動態(tài)范圍（SFDR） 　 ● 差分線性誤差（DNL或DLE） ● 積分線性誤差（INL或ILE） ● 有效位數（ENOB） ● 增益誤差 　　● 功耗 三、系統(tǒng)的方案設計與工作過程 基于單片機控制的溫度控制系統(tǒng)構成如下圖所示，系統(tǒng)采用熱電偶檢測溫度經過放大后A/D轉換成數字信號給單片機，由單片機內部設定的溫度數值進行比較，查看是否超過溫控警報，再經過過零檢測后經過光電隔離反饋給出可控硅進行對電爐的溫度控制。 單片機溫控的總體構成框圖