基于MCS-51的熨烫控制器的设计(LED显示)

摘  要
原有的小型熨烫机多为手动控制设备，对操作人员的操作经验要求较高，由于操作人员操作水平不一，常常出现产品质量问题，损坏率高。我们采用 MCS—51 单片机作为主控制器，采用 LED作为显示模块，可以根据工序、面料的不同任意改变运行参数，并可以显示熨烫程序的参数设置情况。系统还配有温度控制系统，采用温度传感器和信号放大器AD522及 AD 转换器实现温度的采集和控制，系统可以按程序中预先设置的温度范围控制温度阀。熨烫过程中，LED显示屏上显示各个电磁阀的参数设置情况，并显示当前系统运行过程。 
关键词：  MCS—51单片机    熨烫系统    LED显示

绪   论
在20世纪末的现代化的进程中，随着信息、控制与系统学科的不断发展，我逐渐认识到它们越来越多的起着重要的作用。目前，又随着单片机技术的研制与开发及控制技术的发展，人们已经将传感器、电子器件、控制、驱动和保护等集为一体，为控制一体化开辟了广阔的道路。
     目前市场上的熨烫机多为小型手动控制设备，在对熨烫技术要求越来越高的今天，一个能够实现自动控制的熨烫器将受到人们的青睐。本设计将分析原来小型熨烫机的工作原理和工序，在保持并改进原工序的基础上，采用以单片机为控制核心并完善其外围电路的设计，本文将分析主电路及计算,论述其工作原理,将信号的放大、转换、接收和控制输出完善的结合在一起。接着讲解各个控制单元,本系统的控制线路采用以各种芯片为核心实现外围扩展电路。设备的可靠性和实时性，可操作性和可维护性都得到极大的改善本设计调速系统，投资少，调整方便，调节的灵活性较大，只要在程序上稍加改变就可以达到改善控制温度的目的。较符合实际需要，并且使用起来也比较的安全和方便，出故障时能及时察觉和排除。设计在满足自动控制要求的前提下，尽量简化了系统的结构，具有很强的现实意义；设计所涉及的专业知识面比较广，对自己综合运用所学知识的能力是一次很好的锻炼。

本设计是以单片机为控制核心，借助于传感器对熨烫斗的温度进行监测，采用可编程接口芯片，外接键盘、LED显示器以及语音报警器，组成一个单片机温度检测与控制系统。本系统是闭环控制系统，它的工作过程是通过实际温度与设定温度的比较，得到偏差，通过对偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）作用产生控制信号，去调节熨烫斗的加热功率，从而实现对各种工序自动转换和控制。
设计中单片机选用Intel公司生产的MCS-51系列的8051单片机。它片内具有4KB的EPROM，所以不需要扩展片外程序存储器，并且程序可擦除；这样不仅简化了系统的结构，而且方便了用户调试程序，从而满足不同控制系统的不同要求。单片机8051是通过温度信号输入通道电路对熨斗温度进行定时采样的。温度信号输入通道电路主要有温度传感器、放大器、模数转换器三部分组成。
一、设计要求
（1）控制器以 MCS-51单片机为核心。
（2）每个熨烫工序分为如下几步：合模、热压（2 次）、上喷气、抽风、下喷气、开模等。
（3）系统带温度控制系统，以便能按要求控制熨烫温度。
（4）系统通过按键修改控制程序和进行系统设置。
（5）利用LED显示系统温度、各个控制阀的状态，系统运行情况等。
（6）具有语音报警提示功能。
在实现此基本要求的基础上进行发挥。
二、 系统框图
系统分三大部分，即输入部分、控制部分和输出部分电路。
输入部分：由按键输入和温度传感器电路组成。
输出部分：由功率驱动模块、LED显示和语音播放电路组成。
控制部分：由MCS-51组成，还包括其周边电路。
主体部分采用 MCS-51为核心，该芯片属于 8 位机，芯片的设计体现了 SOC 概念，内嵌 32K 的 FLASH的存储空间，双 16 位的计数器、定时器，14 个中断源，A/D、DA 转换单元，32 位可编程的多功能
I/O 口，LVD/LVR 等部分。SPCE061A 在 2.6v~3.6v 的工作电压范围内的工作速率范围为0.32MHz~49.152MHz，较高的工作速率使其应用领域极其宽广。 系统的温度检测选用电阻式温度传感器 PT100，模拟信号从 IOA0 输入到 SPCE061A，通过MCS-51单片机模组接口简单，应用方便，功耗低，且可以完成较多LED功能。该LED模组可以显示各种数字及字母以代表不同的运行状态。
MCS-51通过各个驱动模块实现对五个电磁阀的控制。为了减少干扰，提高系统稳定性，电磁阀的控制采用光电隔离方式。
系统有良好的人机接口，除了 LCD 显示外，还有 3*4 键盘和语音播报。3*4键盘主要用来选择熨烫程序、设置参数等。










目   录
绪  论…………………………………………………………………………1
第一章：熨烫控制器系统框图………………………………………………2
第二章：单片机的选型………………………………………………………3
2. 1 中央处理器简介 ……………………………………………………4
2. 2 存储器简介 …………………………………………………………4
2. 3 定时计数器简介 ……………………………………………………5
2. 4 串行I/O接口简介 …………………………………………………5
2. 5 输入输出接口简介 …………………………………………………4
2. 6 中断系统简介 ………………………………………………………9
2. 7 工作方式简介 ………………………………………………………9
2. 8 指令系统简介 ………………………………………………………9
2. 9 引脚特性简介………………………………………………………10
第三章：熨烫控制器显示部分及接口设计 ………………………………12
3．1  LED显示电路及接口设计…………………………………………15
3.2带有I/O接口和计时器的静态RAM8155……………………………12
3. 2.1 8155的结构………………………………………………………12
3.2.2 8155的引脚功能…………………………………………………12
3.2.3 8155的命令子格式与状态………………………………………13
3.2.4 8155I/O端口的应用 ……………………………………………15
3. 2.5 MCS—51和8155的接口方法……………………………………15
3.3显示部分总体框图及接口设计………………………………………15
第四章：熨烫控制器键盘电路及接口设计…………………………………16
(毕业设计 )
4. 1键盘电路设计 ………………………………………………………16
4. 2 键盘电路接口设计…………………………………………………18
第五章：测温电路的设计 …………………………………………………34
5．1 温度传感器简介与作用……………………………………………21
5．2 温度传感器的组成与分类  ………………………………………24
5. 2. 1温度传感器的组成…………………………………………24
5. 2. 2温度传感器的分类…………………………………………24
5．3本设计温度传感器的选择…………………………………………26
5. 3. 1铂电阻传感器介绍…………………………………………26
5．4 信号放大器器AD522的简介………………………………………27
5.4. 1 AD522的功能及特性…………………………………………28
5. 4. 2 AD522的工作原理……………………………………………29
5. 5设计中AD转换器的选择……………………………………………29
5. 5.1模数转换器 AD0809的介绍…………………………………29
第六章：报警电路设计……………………………………………………31
6. 1报警电路设计………………………………………………31
第七章：工序控制模块的实现………………………………………………31

6. 1温控模块选型及介绍 ……………………………………………31
6. 2喷气模块选型及介绍 ……………………………………………31
第八章：软件的设计及实现 ………………………………………………42
8. 1 模糊的产生…………………………………………………………42
8. 1. 1 模糊控制器 …………………………………………………42
8. 1. 2 设计模糊控制器………………………………………………43
8. 2 模糊算法软件的软件实现…………………………………………45
8. 3 主控制流程图………………………………………………………48
总结 …………………………………………………………………………49
致谢 …………………………………………………………………………50
参考文献 ……………………………………………………………………51