基于溫度控制控制系統(tǒng)

1、工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2012/2013 學(xué)年第 2 學(xué)期電子創(chuàng)新項目實訓(xùn)報告電子創(chuàng)新制作項目實訓(xùn)1、實訓(xùn)目的：本實訓(xùn)是在電工電子技術(shù)基礎(chǔ) 、電子創(chuàng)新制作、微控制器原理 與應(yīng)用、C語言程序設(shè)計、電子線路設(shè)計與仿真等課程開設(shè)之后，學(xué) 生具有一定的理論基礎(chǔ)知識的條件下進(jìn)行的。它也是電子信息專業(yè)學(xué)生必 修的一門的實踐性很強(qiáng)的課程，其目的主要是培養(yǎng)學(xué)生電子產(chǎn)品的設(shè)計、 仿真、調(diào)試和修改的能力，同時，也鍛煉學(xué)生思考問題解決問題的能力、 語言溝通的能力、創(chuàng)新能力、動手能力等。為以后的畢業(yè)設(shè)計和就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。通過本次課程設(shè)計：（1）了解各種傳感器的功能和工作原理（2）了解各種傳感器的應(yīng)用電路（3）掌握 KE

2、IIL C51 、Protues 、Protel 等軟件（4）掌握獨立按鍵和矩陣鍵盤的工作原理和硬件電路（ 5）掌握 LCD1602液晶顯示器的基本原理和使用方法，并能顯示字符， 漢字，簡單圖形（ 6）掌握溫度傳感器 DS18B20的應(yīng)用（7）掌握軟件的編寫、調(diào)試方法（ 8）系統(tǒng)調(diào)試和電路板的焊接2、實訓(xùn)任務(wù)：序號時間實訓(xùn)容方式1第一天布置任務(wù)，查閱資料，傳感器實驗講練2第二天傳感器實驗講練3第三天傳感器實驗講練4第四天項目分析，方案確定，最小系統(tǒng)仿真測試講練5第五天任務(wù) 1 LCD1602液晶顯示器講練6第六天任務(wù) 2 鍵盤講練7第七天任務(wù) 3 DS18B20溫度傳感器講練8第八天任務(wù) 4

3、焊接電路講練9第九天任務(wù) 4 焊接電路練習(xí)10第十天任務(wù) 5 軟件設(shè)計練習(xí)11第十一天任務(wù) 5 軟件設(shè)計輔導(dǎo)12第十二天任務(wù) 6 軟硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，報告文檔輔導(dǎo)13第十三天任務(wù) 6 軟硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，報告文檔輔導(dǎo)14第十四天答辯考核15第十五天答辯考核模塊一：一傳感器傳感器實驗任務(wù) 1 熱敏電阻演示實驗1、熱敏電阻特性：熱敏電阻的溫度系數(shù)有正有負(fù)，因此分成兩類： PTC熱敏電阻（正溫度 系數(shù)）與 NTC熱敏電阻（負(fù)溫度系數(shù)） 。一般 NTC熱敏電阻測量圍較寬，主 要用于溫度測量；而 PTC 突變型熱敏電阻的溫度圍較窄，一般用于恒溫加 熱控制或溫度開關(guān)，也用于彩電中作自動消磁元件。有些功率PTC 也

4、作為發(fā)熱元件用。 PTC緩變型熱敏電阻可用溫度補(bǔ)償或作溫度測量一般的 NTC熱敏電阻測溫圍為： -50 +300。熱敏電阻具有體積小、 重量輕、熱慣性小、工作壽命長、價格便宜，并且本身阻值大，不需考慮 引線長度帶來的誤差，適用于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點。但熱敏電阻也有：非線 性大、穩(wěn)定性差、有老化現(xiàn)象、誤差較大、一致性差等缺點。一般只適用 于低精度的溫度測度。2、實驗?zāi)康模毫私?NTC熱敏電阻現(xiàn)象。3、所需單元及部件：加熱器、熱敏電阻、可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、 -15V 穩(wěn)壓電源、 F/V 表、主 副電源。4、實驗步驟：1）了解熱敏電阻在實驗儀的所在位置及符號，它是一個藍(lán)色或棕色元件，封裝在透明塑料盒的加熱

5、器旁2）將 F/V 表切換開關(guān)置 2V 檔，直流穩(wěn)壓電源切換開關(guān)置 2V 檔，按圖開電調(diào)電38接 線， 啟主 源， 整RW1 位 器，使 F/V 表指示為 100mV左右，這為室溫時的電壓表輸入值 Vi任務(wù) 2 氣敏傳感器（ MQ3）實驗1、實驗?zāi)康模?了解氣敏傳感器的原理與應(yīng)用。2、所需單元：直流穩(wěn)壓電源、差動放大器、電橋、 F/V 表、MQ3氣敏傳感器（擴(kuò)展模 塊）3、旋鈕的初始位置：直流穩(wěn)壓電源4V 檔、F/V 表置 2V 檔、差動放大器增益置最小、電橋 單元中的 W1逆時針旋到底、主電源關(guān)閉。4、實驗步驟：（1）仔細(xì)閱讀后面附上的 “使用說明”，差動放大器的輸入端 （+）、（- ）與地

6、短接，開啟主電源，將差動放大器輸出調(diào)零（2）關(guān)閉主電源 ，按圖 39 接線。圖 39任務(wù) 3 濕敏電阻（ RH）實驗1、實驗?zāi)康模毫私鉂衩魝鞲衅鞯脑砼c應(yīng)用2、感測機(jī)理：濕敏膜是高分子電解質(zhì)， 其電阻值的對數(shù)與相對濕度是近似線性關(guān)系。 在工作精度： 3%壽 命：一年以上電路用字母“ RH”表示。 測量圍： 10%-95% 阻值：幾兆歐幾千歐響應(yīng)時間：汲濕，脫濕小于 10 秒傳感器尺寸： 460.5mm3工作溫度：0-50電 源：AC：1KHz,2-3V或 DC 2V溫度系數(shù)：0.5RH%/3、所需單元及元件：電壓放大器、 F/V 表、電橋、RH濕敏電阻（擴(kuò)展模塊）、直流穩(wěn)壓電源4、旋鈕的初始位

7、置： 直流穩(wěn)壓電源置2V檔、F/V表置 2V檔。5、實驗步驟：（1）觀察濕敏電阻結(jié)構(gòu)，它是在一塊特殊的絕緣基底上淺射了一層高 分子薄膜而形成的，按圖 40 接線。（2）取二種不同潮濕度的海綿或其它易吸潮的材料。分別輕輕地與傳 感器接觸，觀察電壓表數(shù)字變化，此時電壓表的指示 變大 ，也就是 RH 阻值變大 ， 說明 RH檢測到了溫度的變化，而且隨著濕度的不同阻值變化也不一樣。注意取濕材料不要太濕，有點潮就行了。否則會產(chǎn) 生濕度飽和現(xiàn)象，延長脫濕時間。（3）RH的通電穩(wěn)定時間、脫濕時間與環(huán)境的濕度、溫度有關(guān)。這點請 實驗者注意圖 403.2 溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)1、功能要求（1）基本功能設(shè)計一

8、個用 MCS-51單片機(jī)控制的溫度控制系統(tǒng)。溫度采集模塊（溫度傳感器 DS18B20）采集環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，送入主控制 模塊（ AT89S51）進(jìn)行處理，然后將處理后的溫度信息送到顯示報警模塊。 液晶顯示屏同步顯示溫度設(shè)定值和當(dāng)前測量值，可通過按鍵改變溫度設(shè)定 值，系統(tǒng)復(fù)位后默認(rèn)設(shè)定溫度值。如果溫度低于或高于設(shè)定的圍時會有聲 光報警。（2）擴(kuò)展功能1、設(shè)計開機(jī)歡迎界面2、通過鍵盤可以設(shè)定最高報警溫度值和最低報警溫度值。當(dāng)外界溫度高于設(shè)定最高溫度時，啟動風(fēng)扇降溫；當(dāng)外界溫度低于指定最低溫度時， 將發(fā)出報警聲，并點亮報警指示燈。3、要求設(shè)計一個帶溫度顯示的電子時鐘。即系統(tǒng)可以實現(xiàn)溫度的實時 檢測與顯示

9、，同時在液晶顯示器上顯示當(dāng)前時間。2、任務(wù)安排任務(wù) 1 LCD1602 液晶顯示器在液晶顯示器 LCD1602上逐字移出顯示兩組字符串信息，如此循環(huán)WELCOMEBANJI:XINGMING:任務(wù) 2 鍵盤模塊1、獨立按鍵識別 按鍵是一種廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備的元件，比如我們最常用的電 視機(jī)面板控制按鈕，遙控器按鈕。其實就是一個常開的開關(guān)，按下后面兩 個觸點接觸形成通路狀態(tài)，松開時形成開路狀態(tài)。當(dāng)有鍵按下，對應(yīng)的 LED燈亮，如 K1K8對應(yīng) P1口的 8個 LED1 LED8，K1鍵按下 LED1亮 . K8 鍵按下 LED8亮.在確認(rèn)有按鍵按下時， 蜂鳴器會響一聲。2、矩陣鍵盤識別將矩陣

10、4*4 鍵盤按下的鍵值顯示在顯示器上（可設(shè)計一個簡單的計算器）任務(wù) 3 DS18b20 數(shù)字溫度傳感器DS18b20檢測溫度， 用液晶顯示實際溫度值和符號， 溫度精確到小數(shù)點后 1 位。當(dāng)檢測到 DS18b20不存在或有問題時，蜂鳴器將報警，顯示器 顯示 erroy 。1.1 電路的總體方案設(shè)計 系統(tǒng)包括：主控制模塊、溫度采集模塊、顯示報警模塊、參數(shù)輸 入模塊等，系統(tǒng)框圖如圖 1 所示。主控制模顯示報警模塊電源模塊1.1.2 器件選型所選芯片： AT89S52、DS18B20、液晶:1602 、晶振：12MH（Z CRYSTA）L、 電容： 30PF、電阻： 10K、 100歐、 4、7K、電

11、源： +5V1.2.1 硬件電路整體設(shè)計通過電路裝配、調(diào)試可以發(fā)現(xiàn)問題、進(jìn)行整改、再裝配、再調(diào)試， 反復(fù)進(jìn)行，不斷完善設(shè)計方案，直至達(dá)到或超過規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)要求。安 裝與調(diào)試過程應(yīng)按照先局部后整機(jī)的原則，根據(jù)信號的流向逐個單元進(jìn)行， 使各功能單元都要達(dá)到各自披術(shù)指標(biāo)的要求，然后把它們連接起來進(jìn)行統(tǒng) 調(diào)和系統(tǒng)測試。調(diào)試包括調(diào)整與測試兩部分：調(diào)整主要是調(diào)節(jié)電路中可變 元器件或更換元器件（部分電路的更改也是有的） ，使之達(dá)到性能的改善；測試是采用電子儀器測量電路相關(guān)節(jié)點的數(shù)據(jù)或波形，以便準(zhǔn)確判斷設(shè)計電路的性能；1.2.2 模塊電路設(shè)計和調(diào)試1. 拿到 PCB裸板時，檢查加工的怎么樣，測量一下電源地有

12、沒有短路；2. 焊接電源芯片，遇上電源，把電源調(diào)通，檢查電源是否正常工作；文 波系統(tǒng)是否正常；3. 焊接好主控芯片，即最小系統(tǒng)，調(diào)試， RAM/RO、M讓最小系統(tǒng)跑起來；1. 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計 最小系統(tǒng)的應(yīng)用特點： 全部 I/O 口線均可供用戶使用； 部存儲其容量有限（只有 4KB地址空間）； 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。與單片機(jī)的連接如圖所示：2. 溫度傳感器的設(shè)計DS18B20的性能特點：采用單總線專用技術(shù)， 既可通過串行口線， 也可通過其它 I/O 口線與微機(jī)接口，無須經(jīng)過其它變換電路，直接輸出被測溫 度值；測溫圍為 -55 -+125，測量分辨率為 0.0625；含 64 位經(jīng)過激光修

13、正的只讀存儲器 ROM；適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)；用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限； 含寄生電源。與單片機(jī)的連接如圖所示：3. 顯示電路的設(shè)計 液晶顯示器是一種將液晶顯示器件， 連接器件， 集成電路， PCB線路 板，背光源，結(jié)構(gòu)器件裝配在一起的組件。這路通常采用的 16 個字的 1602 液晶模塊。1602采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳接口，其中：第 1 腳： VSS為地 第 2 腳： VDD接電源第 3 腳： VEE為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接低電源時對比度最高，使用時通常通過一個 10K 的互動變阻器調(diào)整對比度。第 4 腳： RS為寄存器選擇 第 5 腳： RW為讀寫信號線第

14、6腳： E為使能端 第 7腳： D0D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線 第 1516 腳：空腳模塊二：2.1 軟件總體設(shè)計2.3 軟件的調(diào)試與仿(1) 通電前檢查 電路安裝完畢，首先直觀檢查電路各部分接線是否 正確、元器件是否接錯，有否短路或斷路現(xiàn)象等。確信無誤后，方可通電。(2) 通電檢查 在電路與電源連線檢查無誤后，方可接通電源。電源接通后， 不要急于測量數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果，而要先檢查有無異常，包括有無打火冒煙， 是否聞到異常氣味，用手摸元器件是否發(fā)燙，電源是否有短路現(xiàn)象等。如 發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即關(guān)斷電源，等排除故障后方可重新通電。然后測量電路 總電源電壓及各元器件引腳的電壓，以保證各元器件正常工作。 (3

15、) 分塊 調(diào)試 分塊調(diào)試是把電路按功能不同分成不同部分，把每個部分看作一個模塊進(jìn)行調(diào)試；在分塊調(diào)試過程中逐漸擴(kuò)大圍，最后實現(xiàn)整機(jī)調(diào)試；3.2 軟與仿真硬件電路的調(diào)試LM016LLM016LSSVDD EEVVSR RW E0 1 2 3 4 5 6 7D D D D D D D D8 P1.734678910K38 1k3736353433322122232425V5+262728R14.7kVCCDQGNDDS18B20GNDP0.0/AD0P3.7/RDP3.0/RXDP3.1/TXDP0.4/AD4P0.5/AD5P2.6/A14P2.7/A15P3.5/T1P3.6/WRP3.2/IN

16、T0P3.3/INT1P3.4/T0CRYSTAL P0.1/AD1 P0.2/AD2 1818XTAL2P0.3/AD3P0.6/AD6 9RSTP0.7/AD7150kCR32529 CPSEN9830ALE8T31AELAEAEAP1.0/T22 P1.1/T2EX34 P1.24 P1.35 P1.467 P1.57 P1.6P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A131011121314151617U23213.3 調(diào)試的結(jié)果和現(xiàn)象4.1 實際電路焊接手工焊接的要點：1. 掌握好焊接的時間；2. 保持合適的溫度；3. 用烙鐵頭對焊點施力

17、是有害的；4. 清潔焊點焊接表面；5. 進(jìn)行預(yù)焊；6. 焊劑使用要適量；7. 保持烙鐵頭清潔；8. 烙鐵頭要保留少量的焊錫；9. 焊錫量要合適；10 焊件要牢固。4.2 軟硬件聯(lián)調(diào)整機(jī)聯(lián)調(diào)就是檢測整機(jī)動態(tài)指標(biāo)， 把各種測量儀器及系統(tǒng)本身顯示部分提供的信息與設(shè)計指標(biāo)逐一對比，找出問題，然后進(jìn)一步修改、調(diào)整電路 的參數(shù)，直至完全符合設(shè)計要求為止。在有微機(jī)系統(tǒng)的電路中，先進(jìn)行硬 件和軟件調(diào)試，最后通過軟件、硬件聯(lián)調(diào)實現(xiàn)目的。調(diào)試中，若存在電路 故障要進(jìn)行排除；第五章 總結(jié)和參考文獻(xiàn)5.1 總結(jié)經(jīng)過為期三周的電子創(chuàng)新實訓(xùn)，我們認(rèn)識了實驗箱、了解了它的一些 作用和功能；實驗相對于我們來說是個新的事物、新

18、的的挑戰(zhàn)、是個拓展 我們新知識的好機(jī)會。首先呢？我們在實驗箱上做了傳感器的實驗，了解了熱敏電阻的溫 度系數(shù)有正有負(fù)，分成兩類： PTC熱敏電阻（正溫度系數(shù)）與 NTC熱敏電阻 （負(fù)溫度系數(shù)）。一般 NTC熱敏電阻測量圍較寬，主要用于溫度測量；我們 還做得氣敏電阻、濕敏電阻等等實驗、通過做這些實驗讓我們更加了解實 驗箱的作用與功能；完成了試驗箱的實驗，我們開始進(jìn)行溫度采集系統(tǒng)的 設(shè)計，首先在電腦進(jìn)行了仿真，仿真成功后就開始了實際的焊接，在焊接 中我們出現(xiàn)了這樣那樣的一些小問題、但我們都改進(jìn)了、實際的焊接和我 們仿真的并不完全一質(zhì)，最小系統(tǒng)和 DS18B20都沒什么大的問題，主要問 題在于 160

19、2，實際中的 1602并不像我們仿真的那樣，他有 16 個引腳，15、 16引腳顯示的 A、K，分別接 +5v和地、不能不接；在此老師。5.2 參考文獻(xiàn)和相關(guān)【1】王松武 . 電子創(chuàng)新設(shè)計與實踐 . ：國防工業(yè)， 2010【2】王松武 . 常用電路模塊分析與設(shè)計指導(dǎo) . ：清華大學(xué)， 2007 【3】朱黎. 電子創(chuàng)新制作任務(wù)書， 2013附錄：程序代碼：#include#define uint unsigned int #define uchar unsigned charuchar i;sbit lcdrs=P20;sbit lcdrw=P21;sbit lcden=P22;uchar co

20、de t0=The temperature ;uchar code t1= is ;uchar code wendu=0123456789; sbit DQ = P34;void delay(uchar z)uchar x,y;for(x=1000;x1;x-)for(y=z;y1;y-);void write_(uchar )lcdrs=0;P0=;delay(5);lcden=1;delay(5);void write_date(uchar date)lcdrs=1;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void init_lcd()lcden

21、=0;lcdrw=0;write_(0x38);write_(0x01);write_(0x0c);write_(0x06);write_(0x80);for(i=0;i16;i+)lcden=0;write_date(t0i);x=DQ;delay(0);tmpDelay(20);write_(0x80+0x40);unsigned char ReadOneChar()for(i=0;i0;i-)void tmpDelay(int num)DQ = 0;dat=1;while(num-) ;DQ = 1;if(DQ)void Init_DS18B20()dat|=0x80;tmpDelay(4);unsigned char x=0;DQ = 1;return(dat);tmpDelay(8);DQ = 0;void WriteOneChar(unsigned char dat)tmpDelay(