单片机自动控制应用系统的设计探讨[1]
基于单片机的智能家居控制系统设计
基于单片机的智能家居控制系统设计摘 要“智能家居控制系统”是以单片机为控制核心，通过红外遥控模块遥控单片机实现室温实时测量、时间日期显示、以及控制家庭用电器开关通断来实现家用电器自动控制的功能。
其中温度测量是通过DS18B20芯片实现，日期时间是通过DS1302实现，家用电器开关通断是通过继电器实现，各项数据通过LCD1602液晶显示屏显示。
该系统可以远程方便地控制家用电器的工作状况，既可以提升家居安全性、便利性、舒适性，又能实现环保节能的居住环境。
是未来家电控制发展的主要趋势。
本文首先针对课题背景设计了一套总体的系统框图与方案，然后根据系统框图将系统分为控制、红外、时钟、温度、继电器和显示六个模块。
分别针对后五个模块进行电路介绍、原理分析及软件设计，并用控制模块将这五个模块整理、整合到一个系统中成为最终的智能家居控制系统。
本课题借助Proteus软件进行电路仿真，Keil软件进行程序设计编译，使用STC-ISP软件将程序烧录至单片机中，最终成果是使用MX-51开发板，外加SRD-05VDC型号继电器实现的。
最终成果现象为开机后液晶显示屏上显示当前日期、时间、环境温度以及当前工作的继电器编号，遥控器按“1”、“2”、“3”键分别控制继电器1、2、3的通断，按奇数次为通电，按偶数次为断电，继电器之间工作独立。
关键词：STC89C52单片机；继电器；DS18B20；DS1302；红外模块；LCD1602AbstractThe kernel control of IHCS(Intelligent Home Control System) is STC89C52. It can’measure the current temperature, calculate Date and Time, control electrical componcomponents by using thedominating t he electricalswitching to realize long-distanceinfrared module controlling the STC89C52. Current temperature measuring is realize by DS18B20, while date and time displaying is realized by DS1302. Electrical components’ switching is decided by electromagnetic relay, when all of the informatcontrol ofand data i s d isplayed by LCD1602. The system may have a long-distanceelectrical components. It not only will improve the safety, convenience, comfort o living condition, but also can it save the energy to be an environmental friendly style. It is the main tendency of the future electricity control.It was firstly introduced in this essay that the IHCS block diagram and progra dividing the system into controlling module, infrared, timing, temperature,analyzing therelay a nd display module. And introducing the circuit,electromagnetictheory, designing the software of them except controlling module one by one. After controlling module connects this five modules into a system, then births the IHCS this essay, itproject background of the production and the concept and sense of IHCS. In the essay, it is simulated by Proteus, the program is designed by using Keil, but not the least is that it downloads the software by STC-ISP into MX-51developme board and debugs.current timeLCD1602 displays theThe final result isstarting up, thewhen it isrelays’date, time, e nvironment t emperature and the current working electromagneticnumber. The remote control button ’1’,’2’,’3’separately controlsrelay. When pushing o dd times, the electromagnetic number’1’,’2’,’3’electromagneticrelay breaks. Differentrelay connects, when pushing e ven times, the electromagneticelectromagnetic relays work separately.The key words:STC89C52 singlechip; Electromagnetic relay;DS18B20；DS1302；analyze module；LCD1602目 录第1章绪论 ...................................................................1.1 课题背景与意义 .........................................................1.2 智能家居控制系统的定义分析及应用价值 ...................................1.2.1 智能家居控制系统的定义及分析 .....................................1.2.2 应用价值的SWOT分析 .............................................1.3 本文的主要工作和内容 ...................................................1.3.1 本文主要工作归纳 .................................................1.3.2 本文内容分布 .....................................................第2章智能家居控制系统的总体设计 .............................................2.1系统的总体设计及系统框图 ...............................................2.2方案选择 ...............................................................2.2.1智能家居控制模块方案选择 ..........................................2.2.2红外模块方案选择 ..................................................2.2.3时钟模块方案选择 ..................................................2.2.4温度模块方案选择 ..................................................2.2.5电磁继电模块方案选择 ..............................................2.2.6显示模块方案选择 ..................................................2.3本章小结 ...............................................................第3章智能家居控制系统的硬件电路设计 .........................................3.1红外模块电路设计 .......................................................3.2时钟模块电路设计 .......................................................3.3温度模块电路设计 .......................................................3.4电磁继电模块电路设计 ...................................................3.5液晶模块电路设计 .......................................................3.6本章小结 ...............................................................第4章智能家居控制系统的软件设计 .............................................4.1系统整体设计思想及主程序流程图 .........................................4.2程序子模块说明 .........................................................4.2.1红外模块程序 ......................................................4.2.2DS1302时钟模块程序 ...............................................4.2.3DS18B20温度模块程序 ...............................................4.2.4LCD1602液晶模块程序 ..............................................4.3本章小结 ...............................................................第5章系统的方案实现与调试 ...................................................5.1程序编写与仿真 .........................................................5.1.1程序编写软件Keil ...................................................5.1.2仿真软件Proteus ..................................................5.1.3仿真结果 ..........................................................5.2程序下载 ...............................................................5.2.1程序下载软件 ......................................................5.2.2程序下载过程 ......................................................5.3 调试结果 ...............................................................结论 ..........................................................................错误!未定义书签。
51单片机实时数字温度监测与控制系统设计
51单片机实时数字温度监测与控制系统设计温度监测与控制系统是现代工程中常见的一种自动化控制系统。
本文将针对51单片机实时数字温度监测与控制系统的设计进行详细的描述和分析。
一、系统设计需求本系统要求能够实时监测温度，并根据温度变化进行相应的控制操作。
具体的设计需求如下：1. 监测系统需要具备高精度的温度测量能力，能够实时监测温度值，并将数据显示在LCD屏幕上。
2. 系统需要能够实现对温度的控制，当温度超过设定的阈值时，系统能够自动控制风扇或加热器进行温度调节。
3. 系统需要具备可靠的报警功能，当温度超过安全范围时，系统能够及时发出声音或者闪烁警示灯。
4. 系统需要能够提供数据记录功能，将监测到的温度数据保存在存储器中，以便后续分析或查询。
二、系统设计方案基于上述设计需求，我们可以采用以下方案来设计51单片机实时数字温度监测与控制系统：1. 硬件设计：a) 使用一个温度传感器，如LM35，连接到单片机的模拟输入引脚，用于测量环境温度。
b) 连接一个LCD显示屏，用于实时显示温度数值、控制状态和警报信息。
c) 连接一个风扇或加热器，用于控制温度调节。
d) 连接一个蜂鸣器或警示灯，用于发出警报。
2. 软件设计：a) 使用C语言编程，搭配相应的开发工具，如Keil uVision等。
b) 通过模数转换器将LM35传感器读取的模拟温度值转换为数字温度值。
c) 使用定时器中断实现温度测量和控制的实时性。
d) 利用单片机的GPIO口来控制风扇或加热器的开关。
e) 当温度超过设定的阈值时，通过LCD屏幕显示警示信息，并触发警报器功能。
f) 使用存储器来记录温度数据，可选择EEPROM、SD卡等存储介质。
三、系统工作流程经过上述的硬件和软件设计，该系统的工作流程如下：1. 初始化：系统启动时，进行相关的初始化操作，包括引脚配置、定时器设置和显示屏初始化等。
2. 温度测量：定时器中断触发温度测量，将模拟温度值转换为数字温度值。
基于单片机的自动送料控制系统设计
基于单片机的自动送料控制系统设计概述：随着自动化技术的发展，自动化设备在工业领域广泛应用。
本文介绍了一种基于单片机的自动送料控制系统。
该系统利用单片机控制曲轴摆臂、电机等部件，实现对送料的精确控制，能够满足不同工艺的生产要求。
本文详细介绍了该系统的硬件设计和程序设计，同时也分析了其优缺点。
关键词：自动化技术，单片机，自动送料，控制系统，硬件设计，程序设计，优缺点。
正文：一、引言自动化技术的飞速发展，使得自动化生产成为现代工业中的一个重要发展方向。
自动化设备在生产过程中，可以提高生产效率，减少人力成本，避免劳动者暴露于危险的环境中，保证产品质量等多方面作用。
其中，自动控制技术作为自动化技术的关键技术之一，对自动化设备的控制至关重要。
自动化控制系统作为自动化设备中最为核心的部分，是在自动化生产过程中起到控制、调节和保护作用的。
二、系统设计该自动送料控制系统主要由单片机控制系统、电动机、曲轴摆臂等部件组成。
系统的硬件设计中，将电机和曲轴摆臂铰链式连接，曲轴摆臂可以左右摆动，实现对货物的送料。
在程序设计方面，该系统采用PID控制算法，通过单片机控制货物的进给速度，可以在各种生产工艺下对送料实现精确控制。
三、优缺点分析该系统的设计有如下优点：1. 可以在不同生产工艺下实现对送料的精确控制；2. 通过PID控制算法，可以实现系统的闭环控制，进而提高系统的控制精度；3. 采用单片机控制，系统运行稳定可靠，且体积较小。
同时，该系统的设计也存在一些缺点：1. 由于系统的复杂性，需要大量的硬件组件和程序设计工作；2. 对于维护人员的技术要求较高；3. 系统的成本相对较高。
四、结论文章介绍了一种基于单片机的自动送料控制系统。
该系统可以在不同生产工艺下实现对送料的精确控制，提高了生产效率，降低了人工成本，同时保证产品质量。
该系统设计中存在一些缺陷，但其优点大于缺点。
未来，我们可以进一步优化系统的硬件设计和程序设计，以降低系统的成本和维护难度。
基于单片机的电梯控制系统设计
基于单片机的电梯控制系统设计随着现代社会的快速发展，电梯已成为人们日常生活中不可或缺的运输工具。
为了提高电梯的运行效率，保证其安全可靠性，设计一种基于单片机的电梯控制系统。
该系统以单片机为核心，结合传感器、按键、显示等模块，实现对电梯的运行状态、楼层信号、呼梯信号的实时监控与显示。
一、系统硬件设计1、单片机选择本设计选用AT89S52单片机作为主控芯片，该芯片具有低功耗、高性能的特点，内部集成了丰富的外围设备，方便开发与调试。
2、输入模块设计输入模块主要包括楼层传感器和呼梯按钮。
楼层传感器采用光电式传感器，安装在各楼层，用于检测电梯的运行状态和位置；呼梯按钮安装在电梯轿厢内，用于收集用户的呼梯信号。
3、输出模块设计输出模块主要包括显示模块和驱动模块。
显示模块采用LED数码管，用于实时显示电梯的运行状态、楼层位置等信息；驱动模块包括继电器和指示灯，用于控制电梯的运行和指示状态。
4、通信模块设计通信模块采用RS485总线，实现单片机与上位机之间的数据传输与通信。
二、系统软件设计1、主程序流程图主程序主要实现电梯控制系统的初始化、数据采集、处理与输出等功能。
主程序流程图如图1所示。
图1主程序流程图2、中断处理程序中断处理程序主要包括外部中断0和定时器0的中断处理。
外部中断0用于处理楼层传感器的信号，定时器0用于计时和速度控制。
三、系统调试与性能分析1、硬件调试首先对电路板进行常规检查，包括元器件的焊接、电源的稳定性等；然后分别调试输入、输出、通信等模块，确保各部分功能正常。
2、软件调试在硬件调试的基础上，对软件进行调试。
通过编写调试程序，检查各模块的功能是否正常；利用串口调试工具，对通信模块进行调试。
3、性能分析经过调试后的电梯控制系统，其性能稳定、运行可靠。
该系统能够实现对电梯运行状态、楼层信号、呼梯信号的实时监控与显示，并且具有速度快、安全可靠等特点。
该系统还具有成本低、易于维护等优点，适用于各种场合的电梯控制。
基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计毕业论文
作者签名：日期： 年 月 日
导师签名： 日期： 年 月的容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论
2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
摘 要
该系统是《基于单片机的全自动洗衣机控制系统设计》。系统采用AT89C51单片机作为核心控制芯片。并且辅以必要的外围器件和电路，通过I/O口输出控制电动机运行和停止，通过AT89C51单片机部定时器中断来记录洗衣时间和进水时间，通过按键来进行洗衣参数设置。通过AT89C51单片机驱动数码管显示洗衣机的工作时间，LED指示灯用作洗衣机的工作状态显示，用两个电控水龙头进行加水和放水，通过蜂鸣器提示洗衣结束。通过外部中断来控制进水和放水。论文重点阐述单片机和控制系统模块的设计。
2.洗衣机的发展前景与待解决的问题
1.国外先进技术与开发前景：
当今世界是技术、知识大爆炸的年代，只要人们有需要，就有可能生产出某种产品来满足人们的需要。洗衣机的发展正是这样，人们在生活中发现了它的某些不便，就会在实际中不断地改进和完善它，新型的洗衣机正是在这种情况下诞生的。
（1）超声波洗衣机超声振动产生空穴现象，在洗涤过气泡的生产和消失的运动，产生强水压，再加入小量洗衣剂，振动纤维，超声乳化，去污，水中气泡上升，产生了从洗涤桶中央向外侧翻动的水流，使衣服之间相互摩擦，并与洗涤剂充分接触产生很有效的洗涤作用。这种洗衣机洗涤桶小，桶无运动部件，无机械电气故障，修理方便。不缠绕，不伤布料，洗衣效果好，省水，省电。
作者签名：日期： 年 月 日
(完整版)基于单片机的毕业论文设计
（完整版）基于单片机的毕业论文设计标题：基于单片机的室内温湿度监测与控制系统摘要：本论文设计了一种基于单片机的室内温湿度监测与控制系统。
该系统通过温湿度传感器实时感知室内的温湿度信息，并由单片机进行数据处理和控制。
用户可以通过LCD显示屏和按键进行界面交互和参数设置。
系统可以实时显示室内的温湿度信息，并根据设定的温湿度范围进行自动调节。
实验结果表明，该系统具有良好的稳定性和准确性，能够满足室内温湿度的要求。
关键词：单片机，温湿度传感器，LCD显示屏，温湿度监测与控制1.引言室内温湿度是人们日常生活中非常重要的参数，直接影响室内舒适度和健康。
然而，室内温湿度的监测和控制通常需要人工干预，效率较低，无法实时调节。
本论文旨在设计一种基于单片机的室内温湿度监测与控制系统，以便实现室内温湿度的自动化管理。
2.系统设计本系统主要由温湿度传感器、单片机、LCD显示屏和按键组成。
温湿度传感器负责实时感知室内的温湿度信息，并将数据传输给单片机。
单片机进行数据处理和判断，可以根据设定的温湿度范围进行自动调节。
用户可以通过LCD显示屏和按键进行界面交互和参数设置。
3.硬件设计温湿度传感器采用XX型号传感器，通过串口将温湿度数据传输给单片机。
单片机选择XX型号，具备较强的数据处理能力和通信功能。
LCD显示屏选用XX型号，可实现温湿度信息的实时显示和参数设置。
按键采用XX型号，用于用户与系统的交互。
4.软件设计系统的软件设计主要包括温湿度数据处理、控制算法实现和界面设计。
温湿度数据处理部分主要负责接收温湿度传感器的数据，进行数据校正和滤波处理，以确保数据的准确性和稳定性。
控制算法实现部分根据设定的温湿度范围，计算出相应的控制信号，控制系统的终端设备进行温湿度的调节。
界面设计部分主要负责实现与用户的交互，包括温湿度信息的显示和参数设置等功能。
5.实验结果与分析对系统进行了多次实验，结果表明系统具有良好的稳定性和准确性，能够满足室内温湿度的要求。
基于单片机的电梯控制系统设计
基于单片机的电梯控制系统设计 我们所说的单片机就是单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer ）又可以称作微控制器，是把中央处理器，计数器，存储器，定时器与很多型号的输入输出接口都集中在同一块电路芯片上的微控制器。单片机的型号与种类数不胜数，在这之中，51单片机是最具代表性，最具典型性的单片机，因此51单片机的用途十分广泛，被应用于诸多领域。在电梯控制系统中包含和应用了很多学科知识和高级技术，比如：电气自动控制技术，微处理器技术等等。电梯是建筑和设计中不可缺少的机械工具。同时，电梯已经已经成为各种新型科技及计算机控制系统很好的应用平台以及教学平台。 本设计是利用STC89C52单片机控制的6层电梯模拟控制系统，主要包括硬件系统的设计、软件系统的设计及模拟电路的仿真、调试。这个设计主要是根据中断电路控制电梯响应的相关知识来实现的，是一种专门用来提供楼层快速通行的控制设计的智能系统。此外，用单片机控制的电梯最大的特点是成本低，在各个领域都能够适用，比较容易将复杂控制简单化，较易操作。
关键词：STC89C52单片机，仿真调试，电梯，软件，硬件 I
目 录 1绪论 ................................................... 1 1.1 研究背景 .......................................... 1 1.2国内外研究现状 ..................................... 1 1.3研究目的与意义 ..................................... 2 1.4本章小结 .......................................... 2 2 系统总体方案 .......................................... 2 2.1 设计要求 .......................................... 3 2.2系统设计方案....................................... 3 2.2.1 显示模块的选择 ............................... 3 2.2.2 单片机的选择 ................................. 4 2.2.3按键的选择 .................................... 4 2.2.4电源模块的选择 ................................ 5 2.3本章小结 .......................................... 6 3 系统的硬件设计 ......................................... 6 3.1主控芯片 .......................................... 7 3.1.1 各引脚功能 ................................... 7 3.1.3 单片机最小系统 ............................... 7 3.2显示电路 .......................................... 9 3.3按键电路 ......................................... 11 3.4本章小结 ......................................... 12 4 系统软件设计 ................................................................................................................ 12
基于单片机的智能窗帘控制系统的设计绪论
基于单片机的智能窗帘控制系统的设计绪论1.1 研究的目的及意义21世纪是科技飞速发展的时代，随着国民经济的发展和科学技术水平的提高，特别是计算机技术，通信技术，网络技术，控制技术的迅猛发展，生活现代化得以实现，居住环境向舒适化，安全化发展，智能家居也随之应运而生。
由于我国的科技刚刚发展起来，各种科技产品还明显的落后于发达国家，人民的生活也刚刚开始富裕起来，许多智能系统也刚刚在我国兴起。
但是，发展前景却广阔。
这种系统可以为我们营造出高效、舒适、便捷的居住环境。
并且它可以牵动一大批产业[1]。
如此广泛的应用，他的前景也必将非常广阔。
随着科学技术的飞速发展，人们的生活观念也在渐渐的发生转变。
各种家电也在发生着变化。
由于单片机技术和计算机技术的的不断成熟，家电越来越智能化。
窗帘也不例外，在欧美等发达国家，智能窗帘系统已广泛应用。
智能窗帘在国内算是高端前沿产业，市场广阔，有推广和应用的意义，在发达的欧美市场智能窗帘已经并不新鲜，已经广泛运用于平常百姓家中，所以有必要在国内推广。
随着现代社会的高速发展，人们对室内设计智能化的要求也越来越高，相对于传统的窗帘，智能窗帘更能满足人们对于生活品质的追求[2]。
在一年四季中，随着不同的季节、气候，人们对于窗帘打开与闭合的需求是不同的；在每一天中，随着天气的变化及时间段的不同，人们对于窗帘打开与闭合的需求也是不一致的。
这也就为智能窗帘系统的研发提供了市场价值[3]。
随着信息、自动化和通信等技术的不断进步，智能窗帘控制系统在家居、大型会议室等领域得到了广泛的使用，最大限度地满足人们对窗帘开度的各种需求。
尤其在智能家居领域克服传统的窗帘的许多缺点，为人们提供了更方便、快捷、舒适安全的生活环境，提供了人类的生活质量[4]。
智能窗帘控制系统的控制方式大体上有三种：光控，时控，遥控。
遥控属于半自动类；而光控属于全自动式，但因光敏器件的灵敏度，以及不同季节的光照度的不同，以及人们对于窗帘开闭在时间上的要求不同，而难以实施和普及。
毕业设计 毕业论文：基于单片机的洗衣机控制电路的设计
摘要本设计是以数字集成电路技术为基础，以8051单片机为核心，软件、硬件相结合，组成洗衣机控制电路。
实现了洗衣机进水、洗涤、漂洗、脱水、排水等功能的自动进行，并且设计了指示灯，用来指示洗衣机的工作状态。
基于单片机的自动洗衣机控制系统具有精度高、功能强﹑经济性好的特点。
无论在提高产品质量还是产品数量，节约能源还是改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。
关键词:洗衣机；单片机；集成电路；控制系统ABSTRACTThis design mainly introdcts the washing machine control circuit whichis based on the digital integrated circuit technology , using the single chip microcomputer 80 51 as the core, with combining software with hardware . The washing machine contr ol circuit realizes the function of washing machine water, washing, rinse, dehydratio n and drainage.Besides we design the indicator light which can indicate the working state of the washing machine.Based on single chip microcomputer,the automatic washing machine control system has the property of high precision, strong function, good economy and so on. No matter in the aspect of increasing the quality and quantity of products, saving energy or improving working conditions, the automatic washing machine control system has clinking superiorities.Key words:The washing machine; 8051MCU;Integrated circuit ;Control system目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第1章引言 (1)1.1 研究背景、目的与意义 (1)1.2 洗衣机的分类 (2)1.3 洗衣机的工作原理 (3)1.3.1普通型波轮洗衣机： (3)1.3.2机械全自动洗衣机： (4)1.4国内外洗衣机应用现状及发展趋势 (4)第2章方案的论证与选择 (6)2.1 设计要求 (6)2.2设计方案与比较 (6)2.2.1方案设计 (6)2.2.2 方案比较 (7)2.3控制功能要求 (8)2.4实现方法 (8)第3章硬件电路的设计 (9)3.1 系统的整体框图 (9)3.2 8051单片机 (11)3.2.1管脚说明 (11)3.2.2 单片机最小系统复位电路 (13)3.3 电源电路 (14)3.4 标准时钟电路 (15)3.5键盘输入及显示电路 (16)3.6数码管显示电路 (18)3.7水位检测电路 (20)3.7.1.水位开关 (20)3.7.2.水位监测模块 (21)3.8报警电路设计 (22)3.9 电机控制系统 (22)3.11硬件系统整体电路图 (23)第4章系统软件设计 (25)4.1 主程序设计 (25)4.2洗涤程序设计 (26)4.3计时程序设计 (27)第5章洗衣机功能的仿真 (29)5.1 仿真流程 (29)5.2 仿真图 (31)结束语 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录Ⅰ整体电路图 (35)附录Ⅱ源程序 (36)第1章引言1.1 研究背景、目的与意义洗衣机是一种在家庭中不可缺少的家用电器，发展非常快，全自动式洗衣机因使用方便得到大家的青睐。
基于单片机的多媒体自动控制系统的设计
关键 词 ： 自动控 制 ， 口通信 ， ｓｏ ｍ 控 件 ， ７ ５ 串 Ｍ ｃｍ Ｗ７ Ｅ ８单 片机
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所 以 中间 选 用 ＭＡ ２ ２电平 转 换 电路 。单 片机 与 投 影 仪 串 口通 Ｘ３ 信 硬 件 原 理 图 如 图 ２所 示 ， 其 中两 个 ＤＢ ９接 头 中 一 个 足 Ｐ Ｃ 机， 另外 一 个 是 投 影仪 的 串 口 。
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作者简介：俞荣(1958-)，女，浙江萧山人，高级工程师，副教授，工程硕士，主要从事电子技术单片机教学与研究工作。收稿日期：2009-07-13；修回日期：2009-12-100引言
单片机是集成了CPU、存储器、基本I/O接口定时器/计数器等的微控制器，对于较简单的控制对象，只需在单片机外围加上少量电路就可构成控制系统；对于较复杂的控制对象，采用单片机的I/O接口扩展功能，也可较方便地实现控制。《单片机原理与应用》课程中关于单片机应用系统的设计方法，已提出确定设计方案、硬件设计、软件设计等具体要求，但学生对于教材中的设计方法普遍反映为较抽象，不易深入理解。我们结合某食品厂因灌装设备损坏，需重新设计单片机对灌装生产过程的自动控制；通过仔细分析设备的功能及控制原理、软、硬件的具体设计、反复调试，并经长时间实际生产运行，灌装设备投入正常使用，控制性能良好。现将此系统的设计加以总结，为单片机在自动控制中的应用积累教学案例。1总体设计方案灌装设备的要求功能为：1）灌装的主要产品为200ml规格杯装冰激凌。2）控制灌装精度在±1%以内。3）灌装速度要求为：50~60杯/min。4）能够根据实际情况修改灌装产品规格。5）显示自动控制时设定的参数，并具有一定的参数调整范围。6）可以根据需要手动输入调节参数。自动灌装的控制原理是控制灌装注头要与循环传送带上容器同步的水平左右移动和垂直上下移动，并可实现灌装或停止灌装的动作。其中，循环传送带由电动机带动链条匀速运行；注头水平运动依靠循环传送带下方的凸轮机构实现；注头垂直运动，依靠汽缸活塞推动，活塞的动作由双向电磁阀控制；注头灌装和停止灌装的动作，依靠另一个双向电磁阀控制的汽缸活塞推动；单片机的输出控制两个双向电磁阀的动作，就可控制注头的上、下、灌注、停止灌注动作。1.1自动控制的实施方案
1）选用机型：AT89C51（美国Atmel公司的单片
机），该器件采用Atmel高密度非易失存储器制造技术，与工业标准Intel公司的MCS-51系列全兼容，指令集兼容、引脚兼容，可以直接代换。其优点是具有电擦写的片内程序存储器，使用方便、耗电少、价格低。2）参数显示：10位LED发光二极管显示，将5位
发光二极管分为一组，共分两组。根据珠算原理记数，通过不同颜色的发光二极管显示任意两位十进制数，满足自动控制时调整参数范围的需要。3)输入情况：有8个输入口，其中四路连接独立
的按键开关，用于需要调节参数量时手动输入；另外四路输入位置传感器所获得的工作行程开始和结束的位置信号。4)输出情况：有12个输出口，利用其中8个输出
控制信号给电磁阀，控制注头垂直运动、灌注、停止灌注的动作，其余4个备用。5）系统扩展：不需要扩展RAM、ROM、其它I/O接口。6）电源部分：220V交流电经降压、整流、滤波、
稳压提供+5V直流电源。1.2单片机控制参量的选定[1]
研究了灌装的工作流程及工艺要求之后，并对工作中各运动模式进行分析，决定控制注头的灌装时间参数，即精确设定注头的上、下运动时刻、灌注和停止灌注动作时刻。经分析和计算，确定注头运动时所涉及的三个时间参数作为控制量。其中两个涉及注头的上、下运动：注头在返回行程之前是一直伸入容器之中，因此要返回初始位置必须先向上运动，以免返回
单片机自动控制应用系统的设计探讨俞荣,赵子真(山西水利职业技术学院，山西运城044000)【摘要】结合某食品厂灌装设备设计案例，总结了单片机在灌装自动控制中的设计。通过分析工艺流程和自动控制原理，确定了单片机系统的设计方案，探讨了如何选定控制参量；在硬件设计中分析了电路原理图，软件设计中介绍了控制程序流程框图，体现了单片机的自动控制作用。【关键词】单片机；自动控制；应用设计【中图分类号】TP368.1【文献标识码】A【文章编号】1003-773X（2010）01-0201-04
第25卷第1期(总第113期)机械管理开发2010年2月Vol.25No．1(SUMNo．113)MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTFeb．2010
201··第25卷第1期(总第113期)机械管理开发2010年2月动作中碰到容器，产生干涉。向上运动开始时刻相对于到达终点，必须有一个时间提前量Δt1；注头开始向下运动的时刻相对于起始位置也要有一个时间提前量Δt2，以保证注头回到初始位置时正好插入容器内部，能够开始灌注。另一个时间参数涉及注头的灌注和停止灌注动作：注头的灌注动作应发生在工作行程开始时刻，停止灌注应在距工作行程结束之前的Δt3时刻完成，这就保证注头返回时灌注动作已停止。当Δt3>Δt1时，注头先停止灌注，再向上运动；当Δt1>Δt3时，注头先产生向上运动，再停止灌注动作。这两种状态可以通过控制时间参数来实现。3个控制参数：Δt3是注头停止灌注时刻相对于到达工作行程结束位置的时间间隔；Δt1是注头开始向上运动时刻相对于到达工作行程结束位置的时间间隔；Δt2是注头返回行程中向下运动开始时刻相对于到达工作行程起始位置的时间间隔。单片机编程时控制Δt1、Δt2、Δt3这3个控制参量[2]，就可分别控制这3个工作时间，它们均相对于工作行程的开始和结束位置，所以采集数据的位置传感器应该安装在工作行程的开始端点和结束端点。2硬件设计方案根据设计任务书和整体设计方案，经过研讨计算，灌装自动控制设计的电路原理图见图1。单片机选用AT89C51，内部有128字节的随机存储器，4K字节电擦写的程序存储器，可以反复擦写1000次，AT89C51的体积小、耗电少、价格低，占用电路板面积少，整体成本低。电路原理图的设计说明如下：1）AT89C51的输入口有8个，其中4路（P3.5P3.4P1.1P1.0）输入霍尔传感器所获得的工作行程开始和结束的信号；另外4路（P0.3P0.2P0.1P0.0）连接按键开关，用于需要调节参数量时手动输入。各输入口串联IN4007二极管，以确保3V以上任意电平的OC门和非OC门信号输入时，单片机均能正常工作。2）AT89C51的输出口有12个（P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7P0.7P0.6P0.5P0.4），超出实际要求4个，以备生产上提出新要求或需要更换。利用IRF830场效应管作为控制注头动作的电磁阀的驱动器件，电磁阀并联续流二极管，在保护驱动器件的同时，还能消除断电造成的高压脉冲干扰。3）AT89C51的显示口有10个（P3.7P3.6P3.1P3.0P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2），均采用高亮
度LED发光二极管，发光二极管分为两组，每组中一个红色发光二极管，四个绿色发光二极管。按照传统珠算原理记数，可显示0-99中任意数目，满足自动控制时调整参数范围的需要，同时这种清晰的显示适应工人操作时远距离观察调整参数。4）AT89C51的每路输入、输出端，均用TLP52-1光耦隔离装置，并有LED显示，以便对循环传送带运行时自动灌装的过程进行监视；并当调试和发生故障时，还能及时判断故障的部位。3软件设计方案
软件设计的任务是按系统的整体设计方案和硬件结构，设计出能够实现系统要求功能的控制程序。我
图1硬件设计的电路原理理图图2主程序框图202··第25卷第1期(总第113期)机械管理开发2010年2月俞荣，等：单片机自动控制应用系统的设计探讨
们采用模块化的程序设计方法，把复杂的系统进行合理分解。将程序划分为五个相对独立的部分，再按各部分的关系设计出程序的整体框架，画出程序流程图。1）主程序框图：见图2，主程序较简单，主要设置
三个时间控制参数，利用循环程序达到延时的作用。2）外部INTO反中断程序框图：见图3。电路原理
图中P3.2为外部INTO反的中断口，该程序控制灌装的过程。根据位置传感器传来的信号，判断执行灌装过程中注头应该向上运动还是向下运动，执行灌注还是
停止灌注的动作，确定开始工作行程还是返回行程。3）TO中断程序框图：见图4。该程序判断三个时
间控制参数所设定的时间是否达到，达到后执行下一个控制动作，保证灌装工作自动有序进行。4）外部INT1反中断程
序框图：见图5。P3.3为外部INT1反中断口，该程序根据
04H标志位的情况来确定要
选择灌装过程中三个控制参数中的哪一个，还是要修改三个控制参数中的哪一个，以便根据工作中的实际情况调整灌装时间、工作行程和返回行程时间。5）显示子程序框图：见图6。将单片机的10个显
图4TO中断程序框图图5外部INTI反中断程序框图
图3外部INTO反中断程序框图
图6显示子程序框图203··第25卷第1期(总第113期)机械管理开发2010年2月!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（上接第12页）因此对于不可逆过程，有：Δu=－w=－(wp－wl)=－(wu+wr)=－(10－1)kJ=－9kJ.%（11）这与（9）式一致，证明文献的观点不成立。4结束语1）闭口系统终压相同时，绝热过程对外所作的功等于热力学能降，而非膨胀功等于热力学能降。对于可逆过程，对外所作的功w等于膨胀功wp，可逆绝热膨胀过程的对外所作的功即膨胀功等于热力学能降”；对于不可逆过程，对外所作的功w仅是膨胀功wp的一部分，为排斥大气所作功wr与有用功wu之和，故其不可逆过程对外所作的功w小于可逆过程时的ws，而不是其膨胀功w小于可逆过程时的ws。，是“不可逆绝热膨胀过程的对外所作的功等于热力学能降”，而非“膨胀功等于热力学能降”。2）正确理解工程热力学的基本概念、基本定律对
学好这门课是非常重要的，特别是涉及到不可逆过程时，其中的功损失变为耗散热，被工质重新吸收，引起熵增加即熵产，学生更是难以理解。经过如此分析推理，加深了学生的理解，提高了工程热力学的教学效果。参考文献[1]张志香，曹力强.工程热力学几个概念的探讨.机械管理开
发[J].2006（2）：9-10.[2]沈维道，蒋智敏，童钧耕．工程热力学[M]（第3版）．北京：高
等教育出版社，2001：134.[3]华自强．工程热力学[M]（第3版）．北京：高等教育出版社，
2000.[4]曾丹玲.工程热力学[M]（第3版）．北京：高等教育出版社，
2002.
AnalysisofIrreversibleAdiabaticProcessaboutEngineeringThermodynamicsGAOJing-wu1,ZHANGZhi-xiang2
(1.SchoolofScience,NorthUniversityofChina;2.SchoolofMechatronicEngineering,NorthUniversityofChina,Taiyuan,030051)〔Abstract〕Theerrorwaspointedoutintheanalysisofirreversibleadiabaticprocessinthearticle.Itisthoughtinthispaperthattheexternalworkofclosedsystemintheadiabaticexpansionprocessisequaltothereductionofthermodynamicenergy,butnottheexpansionwork.Whentheterminationpressureinthereversibleadiabaticexpansionprocessisequaltothatintheirreversibleadiabaticexpansionprocess,theexternalworkintheformerisequaltotheexpansionwork,howeverthatinthelatterislessthantheexpansionwork.Theexternalworkintheirreversibleadiabaticexpansionprocessisthepartoftheexpansionwork,whichisthesumoftheavailableworkandtheworkusedtorepelair.Sotheexternalworkintheirreversibleadiabaticexpansionprocessislessthanthatinthereversibleadiabaticexpansionprocess,butnottheexpansionwork.Theviewpointwasvalidatedusingnegativeapproachandtheexample.〔Keywords〕EngineeringThermodynamics；Closedsystem；Irreversibleprocess；Adiabaticprocess