09級自動化控制系統(tǒng)綜合設(shè)計課題

1、課題一閃爍變換的發(fā)光管控制器設(shè)計、實習(xí)要求（1）開機上電初使一只發(fā)光二極管亮，每隔2 秒左移（即處于循環(huán)移位類型） ，且數(shù)碼管顯示“SLELT” （顯示數(shù)碼管最左位顯示表示速度，高速（H）或慢速（S）;右四位顯示表示移動方向，循環(huán)左移（LELT）、循環(huán)右移（righ）或循環(huán)交替（good）。如為高速左移，即每隔 1 秒左移，且數(shù)碼管顯示“ H.LELT”。（ 2）設(shè)計一個方向鍵，用于改變移動方向。如原發(fā)光二極管狀態(tài)為每隔2 秒左移，且數(shù)碼管顯示“S丄ELT”，則按動方向鍵后，發(fā)光二極管狀態(tài)改變?yōu)槊扛?秒右移，且數(shù)碼管顯示“ S.righ ”；如原發(fā)光二極管狀態(tài)為每隔 2 秒右移，且數(shù)碼管隨之顯

2、示“ S.righ ”，則按動方向鍵后，發(fā)光二極 管狀態(tài)改變?yōu)槊扛?2 秒左移，且數(shù)碼管隨之顯示“ S.LELT”。（ 3）設(shè)計一個速度鍵，用于改變移動速度在高速到慢速間變換。如原發(fā)光二極管狀態(tài)為每隔2秒左移，且數(shù)碼管顯示“ S.LELT”，則按動方向鍵后，每隔1秒左移，且數(shù)碼管顯示“ H.LELT”；再按一下速度鍵，又為原發(fā)光二極管狀態(tài)為每隔 2 秒左移，且數(shù)碼管顯示“ S.LELT”。（4）設(shè)計一個類型鍵，用于改變改變八個發(fā)光二極管亮的類型在兩種類型間變換。類型1為 循環(huán)移位；類型 2 為循環(huán)交替，即八個發(fā)光二極管亮的類型如從最左最右先亮，間隔一定時間后向 中心移動然后再漸回歸原位，并循環(huán)

3、進行。 總之要設(shè)計按鍵，使得能控制移動方向、移動速度（高速或慢速）及類型，同時有相應(yīng)的數(shù)碼管顯 示。課題二家用電器定時控制器（可設(shè)置分、秒）設(shè)計、實習(xí)要求： 設(shè)計一個家用電器的定時控制程序，要求顯示定時時間，并可用鍵盤對定時時間進 行設(shè)定。程序功能：（1） 一開機數(shù)碼管顯示“ good”，使某只發(fā)光二極管亮（2）用鍵可使定時控制器清零，允許對定時時間設(shè)定 .（ 3 ）用鍵可對分設(shè)定；用鍵可對秒設(shè)定。（ 4）按“運行鍵”開始定時，并且運行過程中動態(tài)顯示時間狀態(tài)，時間到使八只發(fā)光 二極管間隔亮。程序功能附加要求：在按“設(shè)定”鍵之前按任何鍵都無效的。在進入倒計時狀態(tài)后，仍可以對定時時間再次調(diào)節(jié)，即重

4、新設(shè)定運行結(jié)束即時間到使八只發(fā)光二極管間隔亮，數(shù)碼管顯示“help課題三汽車轉(zhuǎn)彎信號燈控制實驗系統(tǒng)要求模擬汽車在駕駛中有左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車、合緊急開關(guān)、?？康炔僮鳌Ｔ谧筠D(zhuǎn)彎或右轉(zhuǎn)彎時，通過轉(zhuǎn)彎操作桿使左轉(zhuǎn)彎或右轉(zhuǎn)彎開關(guān)合上，從而使左頭燈、儀表板的左 轉(zhuǎn)彎燈、左尾燈或右頭燈、儀表板的右轉(zhuǎn)彎燈、右尾燈閃爍；合閉合緊急開關(guān)時要求以 上六個信號燈全部閃爍；汽車剎車時，左右兩個尾燈點亮；若正當(dāng)轉(zhuǎn)彎時剎車，則轉(zhuǎn)彎 時原閃爍的信號燈應(yīng)繼續(xù)閃爍，同時另一個尾燈點亮，以上閃爍的信號燈以1Hz頻率低 速閃爍；在汽車?？块_關(guān)合上時左頭燈、右頭燈、左尾燈、右尾燈以10Hz頻率快速閃爍。任何在下表中未出現(xiàn)的組合，都將

5、出現(xiàn)故障指示燈閃爍，閃爍頻率為10Hz。附加：正常情況顯示“ P-”，故障情況顯示“ HELPI”。在各種模擬駕駛開關(guān)作時，信號燈輸出的信號如下表駕駛操作輸出信號左轉(zhuǎn)彎燈右轉(zhuǎn)彎燈左頭燈右頭燈左尾燈右尾燈左轉(zhuǎn)彎（合上左轉(zhuǎn)彎開關(guān)）閃爍滅閃爍滅閃爍滅右轉(zhuǎn)彎（合上右轉(zhuǎn)彎開關(guān)）滅閃爍滅閃爍滅閃爍合緊急開關(guān)閃爍閃爍閃爍閃爍閃爍閃爍剎車（合剎車開關(guān)）滅滅滅滅亮亮左轉(zhuǎn)彎時剎車閃爍滅閃爍滅閃爍亮右轉(zhuǎn)彎時剎車滅閃爍滅閃爍亮閃爍剎車時，合緊急開關(guān)閃爍閃爍閃爍閃爍亮亮左轉(zhuǎn)彎時，剎車合緊急開關(guān)閃爍閃爍閃爍閃爍閃爍亮右轉(zhuǎn)彎時，剎車合緊急開關(guān)閃爍閃爍閃爍閃爍亮閃爍?？浚ê贤？块_關(guān)）滅滅閃爍(10Hz)閃爍(10Hz)閃爍(

6、10Hz)閃爍(10Hz)參考電路圖課題四簡易計算器的設(shè)計一、設(shè)計、實習(xí)要求設(shè)計一個簡易計算器的程序，要求能進行兩位數(shù)的加、減、乘法。并可用鍵盤對運 算操作數(shù)進行設(shè)定。程序功能：（1）進入程序時顯示“ 0”(2)本實驗采用4X4鍵盤，16個鍵依次對應(yīng)09、“ +”、“一”、“X”、“十”、“=” 和清除鍵?？蛇B續(xù)運算。當(dāng)鍵入值大于 99 時，將自動清零，可以重新輸入。 按“ +“X”號可以進行操作數(shù)的相應(yīng)運算3) 按“確定”鍵顯示運算后的結(jié)果4) 高位顯示為“ 0”時不顯示減法中運算結(jié)果為“”時， “”號要跟著結(jié)果。課題五溫度過程控制器的設(shè)計一、課程設(shè)計的目的了解閉環(huán)控制的基本原理進一步了解鍵

7、盤掃描和LED顯示原理和編程方法進一步熟悉 A/D 變換原理和編程方法二、課程設(shè)計的說明這是一個綜合硬件設(shè)計，其中各部分的實驗我們已在平時單獨做過，現(xiàn)在聯(lián)合起來 形成一個控制系統(tǒng)。利用實驗臺上的顯示電路、鍵盤電路、 A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機實現(xiàn)溫度過程控制的 部件完成類似空調(diào)恒溫控制的課程設(shè)計。 加熱電機用加熱電阻代替 , 制冷采用自然冷卻。 本設(shè)計可以實現(xiàn)將模擬溫度信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并經(jīng)過計算處理后通過LED靜態(tài)顯示電路以十進制形式顯示出來，同時顯示電路還將顯示設(shè)定的恒溫值，通過鍵盤可以改 變設(shè)定值。按一次增加鍵,恒溫值加C,按一次減小鍵,恒溫值減小C。恒溫值在0°C 50C范圍

8、內(nèi)可調(diào)。溫度的時實反映過程可參考實驗一一溫度傳感器實驗。 注意，當(dāng)把A/D 轉(zhuǎn)換電路模擬信號輸入處的旋鈕順時針旋到底時， 電壓信號不衰減， 顯示的是實際溫度。 當(dāng)實際溫度低于設(shè)定的恒定溫度時， 單片機發(fā)出指令信號，繼電器吸合，紅色LED點亮， 加熱電阻開始加熱。當(dāng)溫度超過設(shè)定的恒溫值時，單片機發(fā)出指令信號，繼電器斷開， 紅色LED熄滅，加熱電阻停止加熱，制冷采用自然冷卻。三、硬件調(diào)試步驟1結(jié)合實驗室現(xiàn)有設(shè)備和實驗?zāi)K，進行調(diào)試。2、使用ADL0809與單片機接口模塊，用導(dǎo)線將 RXD TXD連到串行靜態(tài)顯示模塊的 DIN、CLK端，-5V電源接溫度過程控制部件的“ -5V”輸入端，P3.4接溫

9、度過程控制部 件“ P3.3”端口，溫度信號輸出接模擬信號輸入“ +”端，“-”端地。用十線扁平插頭 連接P1 口到陣列式鍵盤，左右兩塊面板的地相連，將模擬信號輸入端的電位器順時針旋到底。3、安裝好仿真器，用串行數(shù)據(jù)通信線連接計算機與仿真器，把仿真頭插到模塊的 單片機插座中，打開模塊電源，插上仿真器電源插頭。4、啟動計算機，打開偉福仿真軟件，進入仿真環(huán)境。選擇仿真器型號、仿真頭型 號、CPI類型；選擇通信端口，測試串行口。5、打開自己編寫的源程序，編譯無誤后，全速運行程序。5LED數(shù)顯為“XX20,“XX' 為實際溫度值，20為初始化恒溫值。6、用鍵盤改變恒溫值，“ 1”鍵為增溫，“

10、2”鍵為減溫，觀察溫度自動控制過程。四、流程圖參考電路圖HIT"4G：4 t:H-半比HtHi卅1iusiitfr <i!ifr=i». riM.r=w» r=>Mb,)lLI±1+ f:i2 E zW*T5B?TT-*«w157斗上J * I I I匚*t b It nm六、課程設(shè)計的任務(wù)和要求1、利用Protel99繪制電路原理圖和印刷電路板 PCB圖，列出元器件清單。2、結(jié)合原理圖編制源程序。3、結(jié)合硬件調(diào)試程序，達到所要求的功能完成課程設(shè)計報告一份。1.DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20簡介Dallas半導(dǎo)體公

11、司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣 環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不 同，新的產(chǎn)品支持 3V5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便。DS18B20測量溫度范圍為-55° C+125° C,在-10+85°C范圍內(nèi)，精度為土 0.5 ° G DS18B20可以程序設(shè)定912位的分辨率，及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在EEPRO中，掉電后依然保存。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)

12、部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如下：DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；GNE為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電 源接線方式時接地）。光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM勺排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的 48位是該 DS18B20自身的序列號，最后 8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+）1。 光刻ROM勺作用是使每一個 DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B2

13、 0的目的。DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以0.0625 C/LSB形式表達，其中S為符號位。LSByte:Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0232221202-12-22-32-4MSByte:Bit15Bit14Bit13Bit12Bit11Bit10Bit9Bit8SSSSS262524這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于0,這5位為0，只要將測到的數(shù)值乘以0.0625即可得到實際溫度；如果溫度

14、小于 0,這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘以0.0625即可得到實際溫度。例如+125C的數(shù)字輸出為07D0H +25.0625 C的數(shù)字輸出為0191H, -25.0625 C的數(shù)字輸出為FF6FH - 55C的數(shù)字輸出為 FC90H>溫度數(shù)據(jù)輸出（二進制）數(shù)據(jù)輸出（十八進制）1+ 125 C07D0h+85 C0550h+25.0625 C00000001100100010191h+ 10.125 C000000001010001000A2h+0.5 C00000000000010000008h0C00000000000000000000h-0.5 CFFF8h-10.125

15、CFF5Eh-25 .0625 CFE6Fh-55 CFC90hDS18B20溫度傳感器的存儲器DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH TL和結(jié)構(gòu)寄存器。暫存存儲器包含了 8個連續(xù)字節(jié)，前兩個字節(jié)是測得的溫度信息，第一個字節(jié)的內(nèi)容是溫度的 低八位，第二個字節(jié)是溫度的高八位。第三個和第四個字節(jié)是TH TL的易失性拷貝，第五個字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時被刷新。第六、七、八個字節(jié)用 于內(nèi)部計算。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。該字節(jié)各位的意義如下：TMR1R011111低五位一直

16、都是 1,TM是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式。 在DS18B20 出廠時該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動。R1和R0用來設(shè)置分辨率，如下表所示：（DS18B20出廠時被設(shè)置為12位）分辨率設(shè)置表R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時間009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機控制 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM旨令，最后發(fā)送RAM旨令，這樣才能對DS18B20 進行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒

17、，然后釋放，DS18B20攵到信號后等待16 60微秒左右，后發(fā)出 60240微秒的存在低脈沖，主 CPU收到此信號表示復(fù)位成功。1、2.本實驗在讀取溫度的基礎(chǔ)上，完成類似空調(diào)恒溫控制的實驗。用加熱電阻代替加熱電機。溫度值通過LED靜態(tài)顯示電路以十進制形式顯示出來，制冷采用自然冷卻。2、3、時間安排4、第1天：講解設(shè)計要求和要點，學(xué)生查詢參考資料和相關(guān)材料，明確本次課程設(shè)計的任務(wù)。5、第2-3天：運用計算機，設(shè)計并繪制原理圖、印刷電路圖。6、第4-5天：繪制軟件流程圖，編寫源程序。7、第6-8天：軟、硬件結(jié)合，進行實物調(diào)試。8、第 9 天：編寫課程設(shè)計報告。1、第 10 天：驗收、答辯并交課程設(shè)計報告。2、3、參考資