裝配圖供水管道恒壓智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(論文+DWG圖紙+開題報(bào)告+外文翻譯+文獻(xiàn)綜述)
裝配圖供水管道恒壓智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(論文+DWG圖紙+開題報(bào)告+外文翻譯+文獻(xiàn)綜述),裝配,供水,管道,智能,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì),論文,dwg,圖紙,開題,報(bào)告,講演,呈文,外文,翻譯,文獻(xiàn),綜述
信息與電子工程 系畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)
浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目： 單片機(jī)控制的智能型名茶炒制機(jī)
作 者： 鄭雪君
系 （部）： 信息與電子工程系
專業(yè)班級(jí)： 04工業(yè)電氣自動(dòng)化(1)班
指導(dǎo)教師： 黃云龍，朱秋琴，廖東進(jìn)
職 稱： 副教授，助教，助教
2007年 6 月 4 日
58
摘 要
本文根據(jù)傳統(tǒng)炒茶工藝中存在的不足和缺點(diǎn)，將單片機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用于炒茶工藝中，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)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(shí)長(zhǎng)、對(duì)人員炒茶技術(shù)要求高、無法大規(guī)模生產(chǎn)等缺點(diǎn)。
本機(jī)械將單片機(jī)的體積小、功耗低、價(jià)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(diǎn)結(jié)合起來，對(duì)制茶機(jī)的炒制方法跟對(duì)炒鍋溫度的控制結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)。
本文根據(jù)熱電偶測(cè)溫再經(jīng)過放大器放大，模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給單片機(jī)，數(shù)字量和單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)數(shù)據(jù)比較后，再經(jīng)過光電隔離，再控制可控硅進(jìn)行對(duì)溫度的控制。本設(shè)計(jì)以8031單片機(jī)為主體的控制系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)能進(jìn)行較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和復(fù)雜控制功能的智能控制器，使其既可與微機(jī)配合構(gòu)成控制系統(tǒng)，又可作為一個(gè)獨(dú)立的單片機(jī)控制系統(tǒng)，具有較高的靈活性和可靠性。單片機(jī)根據(jù)輸入的各種命令，進(jìn)行智能算法得到控制值，輸出脈沖觸發(fā)信號(hào)，通過過零觸發(fā)電路驅(qū)動(dòng)雙向可控硅，從而加熱電爐。
關(guān)鍵字:溫度控制；熱電偶傳感器；A/D轉(zhuǎn)換器；單片機(jī)
Abstract
This article according to the traditional tea to fry the shortcoming which in the system craft exists, applies the monolithic integrated circuit control technology to the tea fries in the system craft, thus the intellectualized tea which the monolithic integrated circuit controls to fry the system. This system solved the traditional tea to fry in the system craft to consume the time long, fries the system specification to the personnel tea to be high, to be unable shortcoming and so on large scale production.
This machinery the monolithic integrated circuit volume small, the power loss low, the price is low, the Variety specification seriation ,the hardware has the widespread versatility, has merit and so on special development system unifies, fries the system method to the system tea machine with to the wok temperature control to unify in together, has realized the automated production.
This article after the thermo-element survey temperature, enlarges after the survey amplifier, the simulated signal transforms after the A/D switch, transforms the digital signal to transmit gives the monolithic integrated circuit, the digital signal and the monolithic integrated circuit internal stored datum carries on the comparison ,the process photo electricity isolation, thus controls the silicon-controlled rectifier to carry on the control to the temperature . This design constitutes take 8031 monolithic integrated circuits as the main body control system to be able to carry on the more complex data processing and the plurality of controls function intelligent controller, causes its both to be possible with the microcomputer coordination constitution control system, and may take an independent monolithic integrated circuit control system, has a higher flexibility and the reliability. The monolithic integrated circuit basis inputs each kind of order, carries on the intelligentalgorithm to obtain the control value, the output pulse trigger pip , has triggered the electric circuit through zero to actuate the bidirectional silicon-controlled rectifier, thus heats up the electricstove.
Essential character: Temperature control, thermocouple sensor, A/D switch , monolithic integrated circuit
目 錄
摘 要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
第1章 緒論 1
第2章 單片機(jī)對(duì)炒茶過程的控制及各部分參數(shù)要求 5
2.1 炒茶的總體過程及框圖 5
2.2 炒茶各環(huán)節(jié)的參數(shù)要求 6
2.2.1 鮮葉攤放 6
2.2.2 青鍋 6
2.2.3 微波加熱 6
2.2.4 攤涼回潮 6
2.2.5 輝鍋 6
2.3 單片機(jī)對(duì)炒茶過程的控制及框圖 6
第3章 單片機(jī)對(duì)溫度傳感器的控制 8
3.1機(jī)械系統(tǒng)概述 8
3.1.1系統(tǒng)的組成 8
3.1.2系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn) 8
3.2控制系統(tǒng)的工作步驟 8
3.3單片機(jī)對(duì)溫度傳感器的控制過程 9
3.3.1溫度傳感器的概述 9
3.3.2溫度信號(hào)測(cè)量 10
3.3.3集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介 11
3.3.4 A/D轉(zhuǎn)換器及其電路 14
第4章 單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 19
4.1 系統(tǒng)擴(kuò)展概述 19
4.1.1常用擴(kuò)展器件簡(jiǎn)介 20
4.2存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 21
4.2.1程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 21
4.2.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 24
4.3 單片機(jī)I/O口的擴(kuò)展（8155擴(kuò)展芯片） 25
4.3.1 8155的結(jié)構(gòu)和引腳 25
4.3.2 8155的控制字的及其工作方式 27
4.3.3 8155與8031的連接 27
4.4看門狗、報(bào)警、復(fù)位和時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 28
4.4.1看門狗電路的設(shè)計(jì) 28
4.4.2報(bào)警電路設(shè)計(jì) 29
4.4.3復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 30
4.4.4時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 31
4.5人機(jī)界面設(shè)計(jì) 31
4.5.1 LED數(shù)碼顯示器的接口電路 31
4.5.2鍵盤接口電路 32
4.6 DAC7521數(shù)模轉(zhuǎn)換接口 34
4.7隔離放大器的設(shè)計(jì) 34
4.8可控硅調(diào)功控溫 36
4.9單片機(jī)開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 36
第5章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 37
5.4主要程序的框圖 37
5.2故障檢測(cè)子程序 38
5.3溫度測(cè)量子程序 39
結(jié)論與展望 40
參考文獻(xiàn) 41
致 謝 42
附錄 43
第一章 緒 論
1.1引言
在我國(guó)現(xiàn)有的炒茶機(jī)的各種機(jī)型中很難找到技術(shù)含量高、特別是可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工、連續(xù)化生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品的不足與缺點(diǎn)，本機(jī)械將單片機(jī)的體積小、功耗低、價(jià)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(diǎn)結(jié)合起來，對(duì)制茶機(jī)的炒制方法跟對(duì)炒鍋溫度的控制結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)。
本文根據(jù)傳統(tǒng)炒茶工藝中存在的不足和缺點(diǎn)，將單片機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用于炒茶工藝中，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)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(shí)長(zhǎng)、對(duì)人員炒茶技術(shù)要求高、無法大規(guī)模生產(chǎn)等缺點(diǎn)。
通過生產(chǎn)新型機(jī)械和對(duì)舊機(jī)械的技術(shù)改造使制茶機(jī)能實(shí)現(xiàn)茶機(jī)的連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)。
1.2機(jī)械制茶機(jī)的現(xiàn)狀
據(jù)估算，目前全國(guó)70%以上的茶己全部或部分使用機(jī)器炒制，自20世紀(jì)60年代出現(xiàn)炒茶機(jī)械化以來，各種殺青機(jī)、理?xiàng)l機(jī)、烘干機(jī)均有快速發(fā)展，各種機(jī)器的加工質(zhì)量在各自相應(yīng)的工序中能達(dá)到甚至趕超手工炒茶相應(yīng)工序中的質(zhì)量，但是每種機(jī)器只能完成一道或兩道土序，因此加工效率較低，20世紀(jì)90年代以來研制的多功能炒茶制機(jī)，如6CDM-42型多功能機(jī)集殺青、理?xiàng)l、壓扁、輝干于一體，大大提高了炒茶的加工效率，但各工序之間是脫節(jié)的，即不能進(jìn)行流水線生產(chǎn)。
近年試制的電腦控制型龍井茶炒制機(jī)將土藝參數(shù)貯存于控制器中，對(duì)龍井茶加土過程中的溫度、時(shí)間、轉(zhuǎn)速及加壓、停機(jī)等動(dòng)作進(jìn)行了自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了龍井茶青鍋與輝鍋的自動(dòng)化加工，進(jìn)一步提高了加工效率，但是，受該系統(tǒng)中多功能機(jī)結(jié)構(gòu)的限制，并沒有實(shí)現(xiàn)流水線生產(chǎn)。因此，為了進(jìn)一步提高炒茶制機(jī)的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)炒茶的流水線生產(chǎn)，迫切需要研制適用于連續(xù)加工的多功能炒茶機(jī)。
1.3 單片機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀
單片機(jī)可應(yīng)用于電話機(jī)、尋呼機(jī)、對(duì)講機(jī)等電信設(shè)備，電視機(jī)、錄像機(jī)、攝像機(jī)、VCD機(jī)、洗衣機(jī)等家用電器，電子玩具，計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備，辦公自動(dòng)化設(shè)備，工業(yè)控制設(shè)備、儀器儀表，軍用設(shè)備等等。有人這樣說:“凡是能想到的地方，單片機(jī)都可以用得上”，這并不夸張。全世界單片機(jī)的年產(chǎn)量數(shù)以億計(jì)，應(yīng)用范圍十分廣闊，許多科技期刊還專門開辟了單片機(jī)專欄。
單片機(jī)應(yīng)用的意義不僅僅限于它的廣闊范圍以及所帶來的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的還在于從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。以前，必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在已能使用單片機(jī)通過軟件方法實(shí)現(xiàn)了。這種以軟件取代硬件并能提高系統(tǒng)性能的控制技術(shù)稱之為微控制技術(shù)。微控制技術(shù)標(biāo)志著一種全新概念，隨著單片機(jī)的推廣普及，微控制技術(shù)必將不斷發(fā)展和日趨完善，而單片機(jī)的應(yīng)用必將更加深入、更加廣泛。
目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。下面是單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì):
(1)CMOS化
(2)低功耗化
(3)低電壓化
(4)大容量化
(5)高性能化
(6)外圍電路內(nèi)裝化
串行擴(kuò)展技術(shù)在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，通用型單片機(jī)通過三總線結(jié)構(gòu)擴(kuò)展外圍器件成為單片機(jī)應(yīng)用的主流結(jié)構(gòu)。隨著低價(jià)位OTP（One Time Programble）及各種類型片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的發(fā)展，加之處圍接口不斷進(jìn)入片內(nèi)，推動(dòng)了單片機(jī)“單片”應(yīng)用結(jié)構(gòu)的發(fā)展。特別是I C、SPI等串行總線的引入，可以使單片機(jī)的引腳設(shè)計(jì)得更少，單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化及規(guī)范化。
隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度將更高、體積將更小、功能將列強(qiáng)。在單片機(jī)家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司將其MCS –51系列中的80C51內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給全世界許多著名IC制造廠商，如Philips、 NEC、Atmel、AMD、華邦等，這些公司都在保持與80C51單片機(jī)兼容的基礎(chǔ)上改善了80C51的許多特性。這樣，80C51就變成有眾多制造廠商支持的，發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為80C51系列。80C51單片機(jī)已成為單片機(jī)發(fā)展的主流。專家認(rèn)為，雖然世界上的MCU品種繁多，功能各異，開發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明，80C51可能最終形成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。
我國(guó)在80年代初就開始引進(jìn)了單片機(jī)，在資金嚴(yán)重不足的情況下，自行研制了開發(fā)工具和應(yīng)用軟件，根據(jù)我國(guó)的實(shí)際生產(chǎn)需要和借鑒國(guó)外單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例，逐步在我國(guó)開展了單片機(jī)的應(yīng)用工作，現(xiàn)在各行各業(yè)都可看到單片機(jī)應(yīng)用的蹤跡。
與世界的單片機(jī)發(fā)展，應(yīng)用情況相比，我國(guó)處于相當(dāng)落后的狀態(tài)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1995年我國(guó)單片機(jī)產(chǎn)品的實(shí)際產(chǎn)量?jī)H為1000萬片，占世界產(chǎn)量的百分之幾，人均單片機(jī)的擁有量還不足一片。從單片機(jī)使用角度看，我國(guó)單片機(jī)使用面雖廣，但是使用的批量也僅集中在空調(diào)，洗衣機(jī)及電飯煲等家用電器中?？梢娢覈?guó)的單片機(jī)市場(chǎng)很大，尤其在智能儀表和智能傳感器，通訊，測(cè)控網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線，農(nóng)用單片機(jī)以及智能IC卡等方面都有著廣闊的前景，可以大大拓簾單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域。
1.3.1單片機(jī)在機(jī)械控制中的發(fā)展?fàn)顩r
電機(jī)是與電能的生產(chǎn)、傳輸和使用有著密切關(guān)系的電磁機(jī)構(gòu)。在日常生活中，電機(jī)的使用隨處可見，比如:在很多場(chǎng)合大量使用各種電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，用以拖動(dòng)各種機(jī)械設(shè)備;在軍事、信息和各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中，使用大量的控制電機(jī)，作為檢測(cè)、執(zhí)行和計(jì)算等元件。
電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)以電力半導(dǎo)體變流器件的應(yīng)用為基礎(chǔ)、以電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象、以自動(dòng)控制理論為指導(dǎo)、以電子技術(shù)和微處理器控制及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)為手段，并且與檢測(cè)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成一門具有相對(duì)獨(dú)立性的科學(xué)技術(shù)。在生產(chǎn)設(shè)備和過程自動(dòng)化中發(fā)揮著日益重要的作用。
真正意義上的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是在20世紀(jì)30年代出現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)是晶閘管、引燃管，而后是磁放大器、磁飽和電抗器作為靜止變流器，形成了新一代電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
隨著新型電力電子器件、自動(dòng)控制理論以及微處理器技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)生了巨大的變革。到了21世紀(jì)的今天，電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)水平更是提高到了一個(gè)新的高度，無論是應(yīng)用的廣泛程度，還是研究的深入程度都是過去人們想象不到的。
1.3.2單片機(jī)在溫度控制中的應(yīng)用
單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了溫度檢測(cè)和溫度控制。隨著溫度控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣性，各種適用于不同場(chǎng)合的智能溫度控制器應(yīng)運(yùn)而生。在科研、生產(chǎn)中，常常需要對(duì)某些系統(tǒng)進(jìn)行溫度的監(jiān)測(cè)和控制。需檢測(cè)和控制的溫度系統(tǒng)一旦確定，其熱慣性大小和散熱等各項(xiàng)硬件條件就確定了。這時(shí)，影響系統(tǒng)熱平衡的因素主要有：系統(tǒng)溫度T、設(shè)定溫度Ta、系統(tǒng)周圍的環(huán)境溫度Ts 以及加熱方式和調(diào)節(jié)方法。目前已有的實(shí)現(xiàn)溫控的方法有很多種，如：油浴恒溫法、比例式、積分式及其組合的調(diào)節(jié)方法等等，其中有的方法達(dá)到熱平衡需要的時(shí)間很長(zhǎng)，但是其控溫精度很高，而有的是達(dá)到熱平衡的時(shí)間短，但其控溫精度卻不夠高。
1.4熱傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀
溫度是一個(gè)基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關(guān)。溫度傳感器是最早開發(fā)，應(yīng)用最廣的一類傳感器。根據(jù)美國(guó)儀器學(xué)會(huì)的調(diào)查，1990年，溫度傳感器的市場(chǎng)份額大大超過了其他的傳感器。從17世紀(jì)初伽利略發(fā)明溫度計(jì)開始，人們開始利用溫度進(jìn)行測(cè)量。真正把溫度變成電信號(hào)的傳感器是1821年由德國(guó)物理學(xué)家賽貝發(fā)明的，這就是后來的熱電偶傳感器。五十年以后，另一位德國(guó)人西門子發(fā)明了鉑電阻溫度計(jì)。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀(jì)相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應(yīng)，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律，相繼開發(fā)了聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。
溫度傳感器是檢測(cè)溫度的器件，其種類最多，應(yīng)用最廣，發(fā)展最快。眾所周知，日常使用的材料及電子元件大部分特性都隨溫度而變化。
最常用的熱電阻和熱電偶兩類產(chǎn)品。
1.5 課題來源，研究?jī)?nèi)容及研究結(jié)果
1、課題來源：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制的智能化技術(shù)在炒茶中的實(shí)際應(yīng)用。
2、研究?jī)?nèi)容：本設(shè)計(jì)研究了炒茶過程在單片機(jī)控制下，如何運(yùn)用熱電偶溫度傳感器檢測(cè)溫度，在用反饋程序校正正確溫度。除此之外，在硬件電路設(shè)計(jì)上考慮如何采用各種措施減小系統(tǒng)干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可靠性。
3、研究結(jié)果：經(jīng)過研究設(shè)計(jì)，實(shí)際運(yùn)行，該系統(tǒng)具有以下基本功能:
①用戶可根據(jù)茶葉的品種特點(diǎn)來進(jìn)行炒茶溫度的調(diào)整。
②智能型自動(dòng)炒茶。
③具有故障檢測(cè)功能，當(dāng)各元件出現(xiàn)問題時(shí)，可自動(dòng)報(bào)警。
④可顯示當(dāng)前溫度。
⑤系統(tǒng)死機(jī)時(shí)，可自動(dòng)復(fù)位恢復(fù)工作。
1.6 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)，我的主要任務(wù)是應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)和模糊控制器的設(shè)計(jì)，大體為以下五項(xiàng)內(nèi)容：
1、單片機(jī)控制智能炒茶技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展：主要介紹其系統(tǒng)的目的和意義，單片機(jī)的發(fā)展史一直到廣泛應(yīng)用，隨著技術(shù)的發(fā)展，其優(yōu)越性越來越多，主要是CMOS化、低功耗化、低電壓化 、大容量化 、高性能化 、外圍電路內(nèi)裝化。
2、單片機(jī)炒茶控制系統(tǒng)的框圖及個(gè)主要參數(shù)要求 ，主要介紹茶葉炒制過程及在其炒制過中要注意的幾點(diǎn)要求，單片機(jī)對(duì)其溫度系統(tǒng)的控制框圖。
3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（主電路、控制電路），涉及到炒茶機(jī)械系統(tǒng)的概述和系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及其操作步驟，溫度傳感器的發(fā)展及在炒茶過程中的應(yīng)用，放大器及其電路的介紹，A/D轉(zhuǎn)換器在系統(tǒng)中的應(yīng)用、選擇及其主要功能和構(gòu)成圖。
4、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展，主要介紹了常用器件的擴(kuò)展，存儲(chǔ)器的擴(kuò)展，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展，單片機(jī)I/O接口的擴(kuò)展，單片機(jī)控制的主電路的設(shè)計(jì)，溫度傳感器的設(shè)計(jì)，人機(jī)界面設(shè)計(jì)，前向輸入通道設(shè)計(jì)和后向輸出通道設(shè)計(jì)，及一些系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)。
5、應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)：主要介紹了控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主要包括初始化程序、停機(jī)程序、主運(yùn)行程序、報(bào)警程序；整個(gè)系統(tǒng)程序的工作過程以及編程中應(yīng)注意的細(xì)節(jié)。
總之，在本次設(shè)計(jì)中，必須完成圖表：論文說明書、控制電路圖、 程序流程圖、程序清單等。
第二章 單片機(jī)對(duì)炒茶過程的控制及各部分參數(shù)要求
2.1 炒茶的總體過程及框圖
鮮葉攤放
6-8h分篩
青鍋
8min使茶葉脫水
攤涼回潮
回潮40-60 min
輝鍋
4-6min使茶葉定色型
微波加熱
使茶葉水份符合標(biāo)準(zhǔn)
圖（1）炒茶過程的框圖
2.2炒茶各環(huán)節(jié)的參數(shù)要求
2.2.1鮮葉攤放
一般鮮葉攤放厚度3-6 cm,攤放6-8h,至手感捏葉有自然彈性，不粘手不戳手，含水量68%一70%時(shí)炒制。
2.2.2 青鍋
炒制機(jī)，投葉爐膛溫度一般在240℃(相當(dāng)于鍋體120℃左右)，將鮮葉快速均勻地投入鍋中，可聽到“喳喳..…”響聲。每鍋投葉量為250一450g，炒手帶著鮮葉，鍋內(nèi)茶葉翻炒2-3 min后，葉了開始萎癟，梗了發(fā)軟，葉色發(fā)綠，，，炒手開始捺扭茶葉。初始宜輕，以后根據(jù)茶葉干燥程度逐步加重壓力，并用微電腦控制調(diào)控方式講行炒制，促使芽葉扁平成條，至手感芽條還有韌性，含水率在感茶條還有韌性，含水率在30%一40%時(shí)即可停機(jī)出葉。青鍋時(shí)間一般需8 min左右。
2.2.3微波加熱
當(dāng)茶葉經(jīng)過青鍋后在同一時(shí)間經(jīng)過烘箱傳送加熱,并通過微波技術(shù)使茶葉的水份達(dá)到要求.從而使茶葉的口感跟佳,使得機(jī)器茶有人工茶的口感。
2.2.4 攤涼回潮
快速攤涼，并回潮40-60 min，經(jīng)簸、揀篩后即可輝鍋。
2.2.5 輝鍋
炒制機(jī)輝鍋，投葉爐膛溫度一般在200℃(相當(dāng)于鍋體80℃左右)，青鍋葉兩鍋并一鍋均勻地投入鍋中，芽葉自然翻炒1min，手感回軟發(fā)燙，調(diào)整炒手扭力，采用微電腦調(diào)控方式進(jìn)行壓捺、攤磨。炒制1. 5 mir生右，茶條手感還有韌性，折不斷時(shí)，調(diào)整爐膛溫度下170℃左右，加扭程度到最重，然后再炒制1 min左右，其間適時(shí)調(diào)整微電腦調(diào)控方式，至茶葉扁平光滑，折為斷時(shí)，即可調(diào)減壓力，停機(jī)出葉。輝鍋時(shí)間一般需4-6min。
2.3單片機(jī)對(duì)炒茶過程的控制及框圖
框圖中各部分參數(shù)具體說明如下：
（1）1#鍋體溫度：青鍋投葉爐膛溫度在240℃(相當(dāng)于鍋體120℃左右)。
（2）2#鍋體溫度：青鍋在2-3 min后，調(diào)整爐膛溫度至220℃左右。
（3）3#烘箱溫度：青鍋開始時(shí)烘箱升溫，使得茶葉喊水在30﹪～40﹪。
（4）4#鍋體溫度：輝鍋投葉爐膛溫度在200(相當(dāng)于鍋體80℃左右)。
（5）5#鍋體溫度：輝鍋炒制1.5min后，調(diào)整爐膛溫度至170℃左右。
單
片
機(jī)
溫度設(shè)定
溫度顯示
溫度報(bào)警
傳感器
溫度檢測(cè)
2#溫度控制
1#鍋體溫度
120℃
1#溫度控制
4#鍋體溫度
80℃
2#鍋體溫度
110℃
4#溫度控制
5#溫度控制
5#鍋體溫度
70℃
3#溫度控制
3#微波傳感器控制溫度
圖（2） 炒茶溫度控制系統(tǒng)框圖
第三章 單片機(jī)對(duì)溫度傳感器的控制
3.1機(jī)械系統(tǒng)概述
機(jī)型主要由長(zhǎng)形半圓炒茶鍋、長(zhǎng)形炒葉板、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、熱源裝置、控溫儀表和機(jī)架等組成。長(zhǎng)形半圓炒茶鍋用薄鋼板卷制，直徑約60cm,鍋口后半部裝有擋葉罩板，中部裝有主軸，主軸兩端通過放射形撐桿裝有4塊長(zhǎng)板形炒手，炒板上敷有彈層。炒葉板由主軸帶動(dòng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋內(nèi)加工葉的翻炒，由于主軸兩端彈性裝在機(jī)架上并在凸輪軌道的控制下，使得炒葉板通過鍋底時(shí)與鍋壁間隙最小，從而實(shí)現(xiàn)加壓;為了使加壓更有效，同時(shí)還設(shè)有腳踏板，當(dāng)踩下踏板后通過連桿使整個(gè)主軸和炒葉板部件向下，炒葉板便對(duì)加工葉施以重壓并使其在鍋壁上產(chǎn)生一定滑動(dòng)，起到磨光作用。鍋的下方裝有熱源裝置，使用溫控儀調(diào)控鍋溫。
3.1.1系統(tǒng)的組成
炒制機(jī)由曲線形炒茶鍋、機(jī)架、熱源、炒手、加壓裝置、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和微電腦控制系統(tǒng)等機(jī)構(gòu)組成，曲線形炒茶鍋以薄鋼飯沖壓而成。機(jī)架山角鋼焊接，外裝護(hù)板，炒茶鍋、熱源、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、加壓裝置都裝在機(jī)架。熱源采用電熱管加熱，設(shè)置在炒茶鍋下部，以硅藻上保溫材料一隔熱，通過微電腦控溫系統(tǒng)的溫控設(shè)置，直接對(duì)鍋體加溫、炒手由炒板和劃桿組成。劃竿是一塊直線形鋼片，一端折邊，與炒板一起聯(lián)結(jié)在炒葉鍋內(nèi)部的炒動(dòng)軸和凸輪上。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)山電機(jī),V帶、鏈輪、減速箱組成，帶動(dòng)傳動(dòng)軸，使炒乎在凸輪軌跡上順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.1.2系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)
茶炒制機(jī)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、易于操作，使用得當(dāng)情況下炒制的龍井茶和扁茶品質(zhì)較好，加上機(jī)器加工制造技術(shù)也較簡(jiǎn)單，成本也比較低而且能對(duì)舊機(jī)器進(jìn)行改造。
3.2控制系統(tǒng)的工作步驟
炒手在微電腦控制系統(tǒng)的調(diào)控下，形成二種不同的炒制方式：第1種是炒板在鍋內(nèi)塌炒一下，翻炒一下；第2種是炒板在鍋內(nèi)塌炒一下，翻炒一下；第3種是炒板在鍋內(nèi)塌炒一下，翻炒一下。因此，產(chǎn)生不同的炒制效果。加壓裝置采用手調(diào)和腳踏相結(jié)合，其連桿聯(lián)接凸輪，通過調(diào)整凸輪的位置，使加壓的輕重效果不同，加壓輕重程度由機(jī)架上的導(dǎo)桿顯小。
炒制機(jī)作業(yè)時(shí)，熱源對(duì)炒葉鍋加熱，開動(dòng)電機(jī)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)傳動(dòng)軸，使炒手在凸輪軌跡上作順時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。在適宜溫度控制下，將鮮葉均勻投入炒茶鍋內(nèi)，隨著炒板和劃竿運(yùn)轉(zhuǎn)，并通過鍋壁的高溫炒制，加上葉的酶活性很快被破壞，完成殺青上序。加上葉在炒制過程中，由于炒葉板、劃竿的特殊結(jié)構(gòu)與炒茶鍋的有機(jī)結(jié)合，加上葉能夠沿軸向順序排列，被不斷翻炒卷緊，得以殺青、理?xiàng)l。當(dāng)殺青葉理?xiàng)l到一定程度，可用控制力式進(jìn)行炒制，直至完成青鍋?zhàn)鳂I(yè)。青鍋葉攤涼回潮，使茶條水分分布均勻。攤涼結(jié)束，將青鍋葉兩鍋的量投入一鍋，繼續(xù)翻炒理?xiàng)l，待茶條回軟時(shí)理?xiàng)l結(jié)束，加重炒手，采用適宜調(diào)控方式進(jìn)行炒制，在不同力的作用下，使加上葉在干燥的同時(shí)使茶條變得扁平光滑，直到全部成形，完成龍井茶個(gè)程加上。為了適應(yīng)不同炒制階段的上藝需要，微電腦控制扁形茶炒制機(jī)設(shè)置不同的炒制力式和路徑，使炒板的炒制動(dòng)作可按加上葉進(jìn)程變化需要靈活調(diào)控掌握;同時(shí)，微電腦控制系統(tǒng)可根據(jù)炒制過程中鍋溫需要靈活調(diào)控電熱管開關(guān)，保證加上葉質(zhì)量。
3.3單片機(jī)對(duì)溫度傳感器的控制過程
溫度傳感器
單片機(jī)
放大器及放大電路
A/D轉(zhuǎn)換器及電路
圖（3）單片機(jī)控制溫度傳感器的框圖
3.3.1溫度傳感器的概述
近百年來溫度傳感器的發(fā)展大致分為三個(gè)階段：
1、傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器（含敏感元件），主要是能夠進(jìn)行非電量和電量之間轉(zhuǎn)換。
2、模擬集成溫度傳感器/控制器。
3、智能溫度傳感器。
目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式想數(shù)字式、集成化向智能化及網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。
①分立式溫度傳感器
②模擬集成溫度傳感器
③模擬集成溫度控制器
④智能溫度傳感器
⑤智能溫度控制器
3.3.2溫度信號(hào)測(cè)量
溫度信號(hào)測(cè)量由三端穩(wěn)壓器VR時(shí)（被測(cè)電壓輸入絕對(duì)值大于參考電壓），OR端輸出低電平
19~16
DS1~DS4
多路選通脈沖輸出端。DS1對(duì)應(yīng)千位，DS4對(duì)應(yīng)個(gè)位。每個(gè)選脈沖寬度為18個(gè)時(shí)鐘周期，兩個(gè)相鄰脈沖之間間隔為2個(gè)時(shí)鐘周期
20~23
Q0~Q3
BCD碼數(shù)據(jù)輸出線，其中Q0為最低位，Q3為最高位。當(dāng)DS2、DS3和DS4選通期間，輸出三位完整的BCD碼，即0~9十個(gè)數(shù)字中任何一個(gè)都可以。但在DS1選通期間，Q0~Q3除了表示千位的0或1外，還表示了轉(zhuǎn)換值的正負(fù)極性和欠量程還是過量程
24
VDD
正電源端。典型值為+5V
5G14433功能框圖
圖（12）5G14433的功能框圖
二、極限參數(shù)
電源電壓：-0.8V~+18V；
任意端輸入電壓：-0.5V~（VDD+0.5V）；
任何端最大允許電流：10mA；
存儲(chǔ)溫度：-65℃~+150℃。
三、推薦工作狀態(tài)
表3-4 工作狀態(tài)表
參數(shù)名稱
符號(hào)
最小值
典型值
最大值
單位
電源電壓
VDD
-5
+5
V
模擬輸入電壓
Vx
-2
+2
V
電源電流
IDD
-2
+2
mA
時(shí)鐘頻率
fLCK
60
kHz
工作溫度
TA
-40
+85
℃
參考電壓
VR
0.2
2.0
V
四、應(yīng)用信息
盡管5G14433外部連接元件很少，但為使其工作于最佳狀態(tài)，也必須注意外部電路的連接和外接元件的選擇，其實(shí)際連接電路如圖所示。為了提高電源抗干擾的能力，正，負(fù)電源分別通過去耦電容0.047uF、.0.02uF與Vss（VAG）相連。圖中DU端和EOC端短接，以選擇連續(xù)轉(zhuǎn)換方式，使每一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果都輸出。
圖（13）5G14433的外部連接電路圖
當(dāng)C1=0.1uF，VDD=5V，fCLK=66KHz時(shí)，若Vxmax=+2V，則R1=480KΩ；若Vxmax=+200mV，則R1=28KΩ。外接失調(diào)補(bǔ)償電容固定為0.1uF。外接時(shí)鐘電阻Rc=470 KΩ時(shí)，fLCK≈66KHz;當(dāng)Rc=200KΩ時(shí)，fLCK=140KHz。實(shí)際電路中一般取Rc=300 KΩ。
第四章 單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展
4.1系統(tǒng)擴(kuò)展概述
MCS—51系列單片機(jī)的功能較強(qiáng)，從一定意義上說，一塊單片機(jī)就相當(dāng)于一臺(tái)單片機(jī)的功能。這就使得在智能儀器、儀表、小型檢測(cè)及控制系統(tǒng)、家用電器中可直接應(yīng)用單片機(jī)而不必再擴(kuò)展外圍芯片，使用極為方便。但對(duì)于一些較大的應(yīng)用系統(tǒng)來說，單片機(jī)片內(nèi)所具有的功能將顯得不足，這時(shí)就必須在片外連接一些外圍芯片。這些外圍芯片，既可能是存儲(chǔ)器芯片，也可能是輸入/輸出接口芯片。
一、系統(tǒng)的擴(kuò)展一般有以下幾方面的內(nèi)容：
①外部程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展；
②外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展；
③輸入/輸出接口的擴(kuò)展；
④管理功能器件的擴(kuò)展（如定時(shí)/計(jì)數(shù)器、鍵盤/顯示器、中斷優(yōu)先編碼等）。
二、系統(tǒng)擴(kuò)展的基本方法：
1、使用TTL中小規(guī)模集成電路進(jìn)行擴(kuò)展。這是一種常用的簡(jiǎn)單擴(kuò)展方法。根據(jù)微機(jī)系統(tǒng)與總線相連應(yīng)符合“輸出鎖存、輸入三態(tài)”的原則，可以選用TTL鎖存器作為輸出口，三態(tài)門作為輸入口。例如，可以采用74LS273、74LS373、8282、8283等器件作為具有鎖存功能的輸出口。選用8282、8287、74LS244、74LS245等器件作為三態(tài)輸入口。也可以采用D觸發(fā)器、R—S觸發(fā)器作為外設(shè)與CPU間通信的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)控制電路。這種擴(kuò)展方法適用于較簡(jiǎn)單的擴(kuò)展系統(tǒng)。
2、采用Intel MCS—80/85微處理器外圍芯片來擴(kuò)展。由于Intel公司在研制單片機(jī)時(shí)使其具有MCS—80/85的總線標(biāo)準(zhǔn)，從而可以用MCS—80/85系列的外圍芯片來擴(kuò)展MCS—51單片機(jī)系統(tǒng)。
3、采用為MCS—48系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的一些外圍芯片，其中許多芯片可直接與MCS—51系列單片機(jī)選用。
4、采用與MCS—80/85外圍芯片兼容的其它一些通用標(biāo)準(zhǔn)芯片。
圖（14）單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的總體框圖
4.1.1常用擴(kuò)展器件簡(jiǎn)介
一、總線驅(qū)動(dòng)器74LS244
總線驅(qū)動(dòng)器74LS244經(jīng)常用作三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，74LS244為單向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，而74LS244為雙向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。單向的內(nèi)部有8個(gè)三態(tài)驅(qū)動(dòng)器，分成兩組，分別由控制端1G和2G控制；雙向的有16個(gè)三態(tài)驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)方向8個(gè)。在控制端G有效時(shí)（G為低電平），由DIR端控制驅(qū)動(dòng)方向；DIR為“1”時(shí)方向從左到右（輸出允許），DIR為“0”時(shí)方向從右到左（輸入允許）。74LS244的引腳如圖（15）所示。
圖（15）74LS244的引腳
二、地址鎖存器74LS373
74LS373是一種帶輸出三態(tài)門的8D鎖存器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖（16）所示。
圖（16）74LS373的結(jié)構(gòu)圖
其中：
1D～8D為8個(gè)輸入端。
1Q～8Q為8個(gè)輸出端。
G為數(shù)據(jù)打入端:當(dāng)G為“1”時(shí),鎖存器輸出端狀態(tài)(1Q～8Q)同輸入狀態(tài)(1D～8D)；當(dāng)G由“1”變“0”時(shí),數(shù)據(jù)打入鎖存器中。
OE為輸出允許端;當(dāng)OE＝0時(shí),三態(tài)門打開;當(dāng)OE＝1時(shí),三態(tài)門關(guān)閉,輸出呈高阻。
在MCS－51單片機(jī)系統(tǒng)中,經(jīng)常采用74LS373作為地址鎖存器使用,其連接方法如圖（17）所示。其中輸入端１Ｄ～８Ｄ接至單片機(jī)的Ｐ０口，輸出端１Ｑ～８Ｑ提供的是地址的低８位，Ｇ端接至單片機(jī)的地址鎖存器信號(hào)ＡＬＥ。輸出允許端OE接地表示輸出三態(tài)門一直打開。
圖（17）74LS373的結(jié)構(gòu)圖
4.2存儲(chǔ)器的擴(kuò)展
4.2.1程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展
半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（Random Access Memory）和只讀存儲(chǔ)器（Read Only Memory）兩大類，前者主要用于存放數(shù)據(jù)，后者主要用于存放程序。只讀存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是信息一旦寫入之后就不能隨意跟更改，特別是不能在程序運(yùn)行過程中寫入新的內(nèi)容，而只能讀出其中的內(nèi)容，故稱之為只讀存儲(chǔ)器；只讀存儲(chǔ)器的另一個(gè)特點(diǎn)是斷電以后信息不會(huì)消失，能夠長(zhǎng)久保存。
只讀存儲(chǔ)器是由MOS管陣列構(gòu)成的，以MOS管的接通或斷開來存儲(chǔ)二進(jìn)制信息。按照程序要求確定ROM存儲(chǔ)陣列中各MOS管狀態(tài)的過程叫做ROM編程。根據(jù)編程方式的不同，ROM可分為以下3種：
1、掩摸ROM 2、可編程ROM（PROM）3、可擦除ROM（EPROM或E2PROM）
一、 EPROM2764簡(jiǎn)介
1、2764的引腳
自從EPROM276芯片被逐漸淘汰后，目前比較廣泛采用的是2764芯片為雙列直插式28引腳的標(biāo)準(zhǔn)芯片，容量為8K×8位，其管角如圖（18）所示。
圖（18）2764的引腳
其中：
A12～A0：13位地址線。
D7～D0：8位數(shù)據(jù)線。
CE：片選信號(hào)，低電平有效。
OE：輸出允許信號(hào)，當(dāng)OE=0時(shí)，輸出緩沖器打開，被尋址單元的內(nèi)容才能被賣出。
Vpp：編程電源，當(dāng)芯片編程時(shí)，該端加上編程電壓（+25V或+12V）；正常使用時(shí)，該端加+5V電源。（NC為不用的管腳）。
2、 2764的工作時(shí)序
2764在使用時(shí)，只能將其所存儲(chǔ)的內(nèi)容讀出，其過程與RAM的讀出十分類似。即首先送出要讀出的單元地址，然后使CE和OE均有效（低電平），則在芯片的D0~D7數(shù)據(jù)線上就可以輸出要讀出的內(nèi)容。其過程的時(shí)序關(guān)系如圖（19）所示。
圖（19）時(shí)序圖
EPROM的一個(gè)重要特點(diǎn)就是在于它可以反復(fù)擦除，即在其存儲(chǔ)的內(nèi)容擦除后可通過編程（重
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