1、 . . . 畢業實習報告題 目：CK-300M系列高精度微電腦溫度控制儀姓 名：周景誠專 業：電子信息工程班級學號：09040119同 組 人： 指導教師：袁偉勤航空大學信息工程學院2013年 1月 18 日摘要溫度控制在各方面都顯得十分的重要。在工業上，如紡織業的染布技術，對溫度的控制要求也非常高，特別要注意染布時的升溫、保溫、降溫、加熱、冷卻等方面的溫度控制。CKN300系列高精度微電腦程序控制儀，是為紡織、印染行業采用微型計算機新技術開發研制的一種新型工業自動化控制儀表。這種控溫儀采用測溫電路、高精度低溫漂移放大器、濾波電路、A/D轉換系統、反饋控制，具有開關量和模擬量輸出。本次畢業實

2、習的主要任務是對CK-300M微電腦溫度控制儀進行一次全面的認識。通過測繪CK-300M微電腦溫度控制儀的電路圖，組裝、排故和調試，最后進行軟件編程開發應用，以達到對一成功的電子設備的深入了解、剖析、應用的目的。本報告主要描述輸入輸出板的繪圖和調試過程。簡單描述了其他板部分。關鍵詞：CK-300M 印染 自動化 溫度控制20 / 23目錄第一章溫度控制儀的組成31.1顯示板31.2主板31.3輸入輸出板41.4電源板41.5底板5第二章溫度控制儀的工作原理62.1 系統工作原理：62.2、輸入輸出板工作原理：72.2.1 8255a主芯片82.2.2 TPL521系列芯片102.2.3 ULN

3、200310第三章排故和調試12第四章 程序設計134.1程序設計題目：134.2程序流程框圖13第五章總結與展望15參考文獻16附錄一 元件清單17附錄二 程序清單18附錄三 輸入輸出板原理圖20前言CK-300M系列微電腦程序控制儀是由航空工業學院電子系研制的一種高精度新型工業自動化控制儀表，以廣泛應用于紡織工業，對處理紡織，印染，漂染，色織，毛紡，制色花與色牢等質量問題效果顯著，并對提高染色質量，節約能源，降低消耗，加強企業管理，提高印染老設備自動化程度和減輕工人勞動強度等方面取得了很好的效果和明顯的經濟效益。CK-300M不僅具有優良的溫度控制功能，還有多種輔助控制功能：染缸給液控制；

4、液面位置檢測與控制等。該系列電腦不僅適用于有熱交換器的間接加熱方式的染機，也適用于無熱交換器的直接加熱方式染色機，還適用于各類高溫高壓筒子染機，常溫常壓染機，敞開式常溫常壓染機。電腦的輔助控制功能可全部用于染色工藝過程的自動控制，也可以采用部分控制功能，實現部分工藝的自動控制。該系統以PT100鉑熱變電阻做傳感器，精度高（±0.2），控溫圍寬（25152.5）。能定時輸出開關信號去執行某種動作以與能提供所要求的溫度工藝曲線的轉折點的開關量輸出，這種性質就給使用者根據需要控制某種動作提供了方便，從而擴大了設備的功能。除此以外儀器具有體積小、重量輕，抗干擾能力強等特點。第一章溫度控制儀的

5、組成CK-300M微電腦溫控儀由顯示板、主板、輸入輸出板、電源板和底板五塊電路板組成。總原理圖如圖1：圖1 CKN-300M的總原理圖1.1顯示板CK-300M型控溫儀采用8279可編程鍵盤、顯示器接口芯片，配合一個4×4的16鍵鍵盤以與16只LED八段數碼管實現了工藝流程與實時信息顯示。8279采用外譯碼方式外部譯碼器對掃描輸出端SL0SL3上的二進制計數進行譯碼，以產生對鍵盤或顯示的掃描信號，8279的輸出端OUTA，OUTB經反向驅動后接數碼管的a-dp。工藝流程指示燈由74LS164控制，狀態信號由0831的P1.6串行輸入，經74LS164并行輸出控制10個發光二極管的亮滅

6、。1.2主板主板是整個溫度控制儀的心臟部分，控制著整個系統的運行，而且絕大部分重要的芯片與元器件都集中在主控板上。主板上集中了以8031為基礎的微電腦控制部分，以A/D MC14433為基礎的溫度數據采集部分，以0832為基礎的數/模轉換部分，以4046為基礎的看門狗電路以與以24C16為基礎的數據存儲機構。主板上的各個部分相互之間形成了一個控制的核心，來控制顯示板和控制板。8031又是指揮主控板工作的控制中心。從8031擴展出去，按功能可以把整個主控板分為：工藝曲線存儲、程序和數據存貯、數摸量輸出D/A與看門狗電路等五大塊。1.3輸入輸出板輸入輸出板以8255為中心控制4路輸入和12路開關信

7、號（如圖1.3）控制繼電器的斷開和吸合，從而控制模擬臺的工作。繼電器控制所對應的12個工作狀態中的一個工作，PC口上有4路開關量輸入連接在PC0PC3上。8255與繼電器之間通過光耦連接，這樣把外部強電流與部機構完全隔離，外部出了問題也不會影響到8255的工作，保護了整個系統的安全。圖1.3開關量輸入輸出1.4電源板電源板主要是電源的生成，通過電壓的轉換，將220V的交流電壓分別轉換成5V（主）、15V、5V、12V（用于電橋）、24V（繼電器）、24V（開入）、5V（串行通信用）、3.6V電池（用于RAM掉電保護）（其主5V電源電路如圖1-4）。其具體過程是經過變壓、整流、濾波、穩壓，最后輸

8、出各板所需的標準電壓。圖1.4主電源電路1.5底板底板主要包括三個電路板塊，兩個輸入插槽，一個輸出插槽，一個17引腳變壓器和一個濾波器，以與一個電源開關，還包括它們之間的連線以與它們與各塊電路板插槽的連線。在最靠近顯示電路板的插槽中插的是本機的主板，此插槽的連線是最復雜，它包括與顯示板的連線，與輸出端口的連線，與其余兩插槽的連線，還有模擬地與數字地。中間的插槽是8255并行通信口電路板，它與繼電器的兩個8引腳的數據線相連，與電源的11和14引腳相連，與輸出端口相連，還有模擬地與數字地。在另一塊的插槽插的是電源濾波電路板，它主要與電源相連，對輸入電源起濾波作用。第二章溫度控制儀的工作原理CKN3

9、00微電腦溫控儀的基本原理是用PT100采集溫度的變化，通過電橋轉化為變化的電壓值輸入到TC7650放大。再將放大的信號通過MC14433和74LS244將模擬的電壓信號轉化為數字信號輸出到顯示板顯示，同時也將數字信號輸出到DAC0832轉化為模擬的電流信號送到輸入輸出板控制12路的開關量。2.1 系統工作原理：CKN-300M工作時，先由MC14433將PT-100傳輸過來的數據進行采樣，然后再計算差值。經過算法PID，控制輸出。該溫控儀即對染缸進行控制，又要進行自診斷，必須經過用戶從鍵盤輸入加以區分。鍵盤接收用戶信息和工藝曲線經8279送入8031進行處理；在溫度控制時，前端溫度傳感器PT

10、-100將溫度信息經過ICL7650放大和MC14433A/D轉換后送入8031進行運算轉換成溫度值，由數碼管將其顯示和送打印機定時記錄。液位檢測開關信號與循環泵接觸開關信號輸入至8255，再送入8031處理，8031將各個輸入量進行綜合處理后，就經過8255輸出12路開關量，經過光電耦合由繼電器驅動控制動作；或者經過DAC0832輸出一模擬量進行控制。在控制對象時，在某一步控制時對應動作的指示燈點亮，以便用戶進行監控。CKN-300M的控溫工藝曲線如下圖2.1：圖2.1CKN-300M的控溫工藝曲線2.2、輸入輸出板工作原理：如圖1.3，輸入輸出部分通過輸入輸出板以8255為中心控制4路輸入

11、和12路開關信號控制繼電器的斷開和吸合，從而控制模擬臺的工作。當8031片選信號選通8255并行通信口時，8255開始工作，8031把PB口或PC4PC7中的某一位置“1”時，該口通過2003的一個非門，使發光二極管的負極置“0”，發光二極管發光，光敏三極管工作，使發光二極管所連接的繼電器閉合，使該繼電器控制所對應的12個工作狀態中的一個工作，另外在PC口上有4路開關量輸入連接在PC0PC3上，8031通過檢測該口為“0”還是“1”，判斷外部狀態，對工業現場進行控制。8255與繼電器之間通過光耦連接，這樣把外部強電流與部機構完全隔離，外部出了問題也不會影響到8255的工作，保護了整個系統的安全

12、。8255驅動輸入時輸出電路如圖2.2所示。圖2.2輸入輸出處理電路2.2.1 8255a主芯片8255作為主機與外設的連接芯片，提供與主機相連的3個總線接口，即數據線、地址線、控制線接口。同時必須具有與外設連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分，因而8255部結構分為3個部分：與CPU連接部分、與外設連接部分、控制部分。1）與CPU連接部分8255能并行傳送8位數據，所以其數據線為8根D0D7。由于8255具有3個通道A、B、C，所以只要兩根地址線就能尋址A、B、C口與控制寄存器，故地址線為兩根A0A1。此外CPU要對8255進行讀、寫與片選操作，所以控制線為片

13、選、復位、讀、寫信號。各信號的引腳編號如下：（1）數據總線DB：編號為D0D7，用于8255與CPU傳送8位數據。（2）地址總線AB：編號為A0A1，用于選擇A、B、C口與控制寄存器。（3）控制總線CB：片選信號、復位信號RST、寫信號、讀信號。當CPU要對8255進行讀、寫操作時，必須先向8255發片選信號選中8255芯片，然后發讀信號或寫信號對8255進行讀或寫數據的操作。2）與外設接口部分8255有3個通道A、B、C與外設連接，每個通道又有8根線與外設連接，所以8255可以用24根線與外設連接，若進行開關量控制，則8255可同時控制24路開關。各通道的引腳編號如下：（1）A口：編號為PA

14、0PA7，用于8255向外設輸入輸出8位并行數據。（2）B口：編號為PB0PB7，用于8255向外設輸入輸出8位并行數據。（3）C口：編號為PC0PC7，用于8255向外設輸入輸出8位并行數據，當8255工作于應答I/O方式時，C口用于應答信號的通信。3）控制器8255將3個通道分為兩組，即PA0PA7與PC4PC7組成A組，PB0PB7與PC0PC3組成B組。4)引腳功能RESET:復位輸入線，當該輸入端處于高電平時，所有部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成輸入方式。CS:芯片選擇信號線，當這個輸入引腳為低電平時,即/CS=0時,表示芯片被選中，允許8255與CPU進行通

15、訊;/CS=1時,8255無法與CPU做數據傳輸.RD:讀信號線，當這個輸入引腳為低跳變沿時,即/RD產生一個低脈沖且/CS=0時,允許8255通過數據總線向CPU發送數據或狀態信息，即CPU從8255讀取信息或數據。WR:寫入信號，當這個輸入引腳為低跳變沿時,即/WR產生一個低脈沖且/CS=0時,允許CPU將數據或控制字寫入8255。圖2.2.18255A引腳圖D0D7:三態雙向數據總線，8255與CPU數據傳送的通道，當CPU 執行輸入輸出指令時，通過它實現8位數據的讀/寫操作，控制字和狀態信息也通過數據總線傳送。8255具有3個相互獨立的輸入/輸出通道端口，用+5V單電源供電，能在以下三

16、種方式下工作。方式0基本輸入輸出方式；方式1選通輸入/出方式；方式2雙向選通輸入/輸出方式；PA0PA7:端口A輸入輸出線，一個8位的數據輸出鎖存器/緩沖器， 一個8位的數據輸入鎖存器。 工作于三種方式中的任何一種；PB0PB7:端口B輸入輸出線，一個8位的I/O鎖存器， 一個8位的輸入輸出緩沖器。 不能工作于方式二；PC0PC7:端口C輸入輸出線，一個8位的數據輸出鎖存器/緩沖器， 一個8位的數據輸入緩沖器。端口C可以通過工作方式設定而分成2個4位的端口， 每個4位的端口包含一個4位的鎖存器，分別與端口A和端口B配合使用，可作為控制信號輸出或狀態信號輸入端口。'不能工作于方式一或二。

17、A1,A0:地址選擇線,用來選擇8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器.當A1=0,A0=0時,PA口被選擇;當A1=0,A0=1時,PB口被選擇;當A1=1,A0=0時,PC口被選擇;當A1=1.A0=1時,控制寄存器被選擇.2.2.2 TPL521系列芯片輸入輸出板在輸入輸出兩部分都應用TPL521-2和TPL521-4系列芯片。TLP521是可控制的光電藕合器件，光電耦合器廣泛作用在電腦終端機，可控硅系統設備，測量儀器，影印機，自動售票，家用電器，如風扇，加熱器等 電路之間的信號傳輸，使之前端與負載完全隔離，目的在于增加安全性，減小電路干擾，減化電路設計。 東芝TLP5212和4組

18、成的砷化鎵紅外發光二極管耦合到光三極管。 該TLP5212提供了兩個孤立的 光耦8引腳塑料封裝，而TLP5214提供了4個孤立的光耦中16引腳塑料DIP封裝。芯片原理圖如圖所示：圖2.2.2 TPL521系列芯片引腳級原理圖2.2.3 ULN2003ULN2003A電路是美國Texas Instruments公司和Sprague公司開發的高壓大電流達林頓晶體管陣列電路。ULN2003A由7組達林頓晶體管陣列和相應的電阻網絡以與鉗位二極管網絡構成,具有同時驅動7組負載的能力,為單片雙極型大功率高速集成電路。ULN2003A電路的管腳排列如圖2.2.31所示,圖2.2.32為其原理和引腳功能圖,各

19、引出端的功能符號與說明如表2.2.3所列。圖2.2.32ULN2003A原理和引腳功能圖圖2.2.31 ULN2003A電路管腳圖表2.2.3 引出端功能符號引出端序號符號功能引出端序號符號同意功能11B輸入9COM公共端22B輸入107C輸出33B輸入116C輸出44B輸入125C輸出55B輸入134C輸出66B輸入143C輸出77B輸入152C輸出8E發射極161C輸出第三章排故和調試首先應該熟悉CKN-300M的所有電路板，這樣才可以保證在排故時比較順利，調試順序是檢查電源，電源是否正常；然后檢查檢查主芯片是否工作正常；再檢查模擬量輸出9902指令正常與否。調試的過程中主要的一些問題有以

20、下幾種：1、 電源導線斷路，導致電源無電壓輸出；2、 模擬量開關工作異常，一般是2板接觸不良或鍵盤問題引起；3、 數碼顯示管亂碼，檢查7279芯片和主板芯片是否良好，主板與顯示板連接是否不良，導致掃描顯示亂碼；4、 輸入9900指令溫度顯示不變或者不穩定，顯示不變檢查pt100是否有信號輸入，放大電路是否工作正常；不穩定主要由C11電容接觸不良引起。在電路排故工作結束后，開始進行溫度的調試在整組調試中，調零十分關鍵，要配合調試主板上的精密電阻P1和PT-100，使得PT-100阻值為109.73，調節P1 ，使溫度顯示為25。然后進行滿度調試，配合調節主板上P2和PT-100，使得PT-100

21、的阻值為157.31，而顯示溫度為150。然后，分別使PT-100的阻值為111.67、123.24、138.50，看溫度顯示是否分別為30、60、100，如有較大偏差重新調試零度和滿度，直到偏差非常小為止。第4章 程序設計4.1程序設計題目：編寫一掃鍵程序4.2程序流程框圖掃鍵程序段由7279行循環判定按鍵標志位，以判斷有哪個鍵按下，其程序流程圖如圖4.2.1所示 7279鍵處理FF送A讀入狀態字FIFO有數據嗎？讀FIFO命令送7279屏蔽SHIFT、CNTL讀FIFO數據查鍵值表鍵值送A返回 圖4.2.1 7279鍵處理4.2.1程序流程與分析介紹，標志單元說明通過判斷ACC.7位是否為

22、低，為低時執行命令，并調用顯示子程序，顯示代碼。其流程圖如下：清除命令送7279寫顯示RAM命令送8279ACC.7=1?寫顯示緩沖區首址送R0取顯示數據轉換為段數據送顯清除鍵盤工作方式送7279時鐘編程命令送7279返回返回YN 4.2.12 8279顯示更新 圖4.2.11 8279初始化第五章總結與展望在這一個月的畢業實習中，通過對CK-300微電腦控制儀電路圖的繪制、硬件電路的調試和軟件的編程，學到了很多東西。在這次畢業實習中，通過逆向地把PCB板還原出原理圖，更加熟悉電路設計的一般原理，同時接觸到了更多平時沒有接觸到的儀器設備、元器件以與相關的排故經驗，發現了很多不足之處，增加了電子

23、方面的認識。同時畢業實習培養了嚴肅認真的態度和吃苦耐勞的精神以與相對應的工程意識，同學之間的友誼互助也充分的在畢業設計當中體現出來了。畢業設計是對學過的理論知識進行回顧，并對其加以進一步的鞏固和消化，為己所用。實習是一個學生從學生的身份向一個職業者轉變的一個過渡過程，是一個人邁向社會的很重要一步。本次實習在時間上感覺有極大的浪費，希望下次的實習能夠有較多的項目，提高這個環節的質量！還有就是機器使用年限較久，部分機器都無法調試出結果或者不準確，對我們實習生來說存在著不公！希望以后的實習可以考慮添加新的儀器或者更改實習的項目，讓每個同學都能切身的從實習中達到理論與實踐的整合！感學校給予我們這次鍛煉

24、的機會，感老師在實習中的教導，讓我在實習中學到了很多。參考文獻1 先庭.單片機原理、接口與C51應用程序設計.：國防工業,2011年.2 黎娟、吳開志、萬在紅.單片機技術實驗教程.：航空大學，2011年 .3吳清秀.微型計算機原理與接口技術.中國科學技術大學，2004年.4吳向軍.匯編語言設計.：高等教育，2001年.5全利、遲榮強單片機原理與接口技術.：高等教育，2004年1月.6友德、志英、涂石亮.單片微型機原理、應用與試驗.復旦大學，2008年5月.7薛小鈴，志群，賈俊榮，單片機接口模塊應用與開發實例詳解，航空航天大學，2010年1月8 G.Y. Xu，Electronic design，2000年.附錄一 元件清單電阻1K123.3K124.7K1251012電容47uF/50V41044220uF/25V1晶體管IN4007124024BU40612芯片TPL521-22TPL521-43ULN200328255A1附錄二 程序清單ORG 0000H/*8279初始化程序*/INI79: MOV DPTR,#7F01H ;清除命令送8279 MOV A,#0D1H MOVX DPTR,AWNDU