黑哥智能溫控器課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)(論文)題 目 名 稱 溫度控制器設(shè)計(jì) 課 程 名 稱 電氣測(cè)量技術(shù) 學(xué) 生 姓 名 吳明偉 學(xué) 號(hào) 1141203019 系 、專 業(yè) 電氣工程系、測(cè)控技術(shù)與儀器 指 導(dǎo) 教 師 王躍球 2013年 12月 21 日邵陽學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書1年級(jí)專業(yè)11級(jí)測(cè)控學(xué)生姓名 吳明偉學(xué) 號(hào) 1141203019題目名稱溫度控制器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間2013年12月8日2013年12月20日課程名稱電氣測(cè)量技術(shù)課程編號(hào)121201302設(shè)計(jì)地點(diǎn)智能儀器與開發(fā)實(shí)驗(yàn)室（314）/創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室（214）一、 課程設(shè)計(jì)（論文）目的課程設(shè)計(jì)是在校學(xué)生素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié)，是理論與實(shí)踐相結(jié)合的橋梁和紐帶。電氣測(cè)

2、量技術(shù)課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生更多的完成軟硬結(jié)合的動(dòng)手實(shí)踐方案，解決目前學(xué)生課程設(shè)計(jì)過程中普遍存在的缺乏動(dòng)手能力的現(xiàn)象. 電氣測(cè)量技術(shù)課程設(shè)計(jì)是繼電子技術(shù)、和單片機(jī)原理與應(yīng)用課程之后開出的實(shí)踐環(huán)節(jié)課程，其目的和任務(wù)是訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用已學(xué)課程電氣測(cè)量技術(shù)的基本知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行電氣測(cè)量的應(yīng)用技術(shù)和開發(fā)工作,掌握電氣測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用、調(diào)試和電路設(shè)計(jì)、分析及調(diào)試檢測(cè)。二、 已知技術(shù)參數(shù)和條件 在生物培育室、蔬菜大棚等場合，對(duì)溫度有一定要求。如果溫度太高，則應(yīng)及時(shí)采取降溫措施；如果溫度太低，則應(yīng)及時(shí)采取升溫措施。為了便于及時(shí)了解溫度是否正常，可使用溫度報(bào)警器。三 任務(wù)和要求 030，5為一檔顯示； 高于30，發(fā)出

3、1khz聲響，同時(shí)打開電扇繼電器；當(dāng)?shù)陀?8，停止； 低于10，發(fā)出1khz間歇聲響，同時(shí)打開加熱器；當(dāng)高于12，停止。注：1此表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導(dǎo)教師、學(xué)生簽字后生效；2此表1式3份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各1份。0四、參考資料和現(xiàn)有基礎(chǔ)條件（包括實(shí)驗(yàn)室、主要儀器設(shè)備等）智能儀器與開發(fā)實(shí)驗(yàn)室（314）/創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室（214）陳立周編 電氣測(cè)量第三版，機(jī)械工業(yè)出版，2008，2申忠如 等編著電氣測(cè)量技術(shù)，科學(xué)出版社，2009，1。五、進(jìn)度安排2013年12月8日-9日：收集和課程設(shè)計(jì)有關(guān)的資料，熟悉課題任務(wù)和要求2013年12月9日-10日：總體方案設(shè)計(jì)2013年12月10日

4、-12日：硬件電路設(shè)計(jì)2013年12月12日-15日：軟件設(shè)計(jì)2013年12月16日-18日：系統(tǒng)調(diào)試改進(jìn)2013年12月19日：整理書寫設(shè)計(jì)說明書2013年12月20日：答辯并考核六、教研室審批意見教研室主任（簽字）： 年 月 日七|、主管教學(xué)主任意見 主管主任（簽字）： 年 月 日八、備注指導(dǎo)教師（簽名）： 學(xué)生（簽名）：0 邵陽學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱表學(xué)生姓名 吳明偉 學(xué) 號(hào) 1141203019 系 電氣工程系 專業(yè)班級(jí) 11級(jí)測(cè)控班 題目名稱 溫度控制器設(shè)計(jì) 課程名稱 電氣測(cè)量技術(shù) 一、學(xué)生自我總結(jié) 通過本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的

5、能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。當(dāng)然在此次的課程設(shè)計(jì)中我還做的不夠好，對(duì)于外部接線圖我還很陌生，以后需要多多學(xué)習(xí)相關(guān)的方法。總的來說，這次課程設(shè)計(jì)還是比較成功的，這離不開我們組員的共同合作，老師的細(xì)心指導(dǎo)，還有其他同學(xué)的幫助。 學(xué)生簽名： 年 月 日二、指導(dǎo)教師評(píng)定評(píng)分項(xiàng)目平時(shí)成績論文答辯綜合成績權(quán) 重304030單項(xiàng)成績指導(dǎo)教師評(píng)語： 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日注：1、本表是學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文）成績?cè)u(píng)定的依據(jù)，裝訂在設(shè)計(jì)說明書（或論文）的“任務(wù)書”頁后面；2、表中的“評(píng)分項(xiàng)目”及“權(quán)重”根據(jù)各系的考核細(xì)則和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)確定。0摘 要

6、 溫度控制系統(tǒng)對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制，任何工廠在生產(chǎn)過程中如果沒有合適的溫度環(huán)境，很多的器件甚至是電子設(shè)備都不能正常的工作，從而多生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響，所以各行各業(yè)對(duì)溫度的要求的愈來愈高，所以，溫度控制系統(tǒng)的作用非常重要。 溫度控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)是溫度，在我們?nèi)粘Ｉ钪校瑴囟瓤刂剖狗浅Ｖ匾?，在溫室、水池、電源等場所不能?duì)溫度有效的控制，則會(huì)出現(xiàn)很多事故，所以為了避免此類事故的發(fā)生，溫度控制應(yīng)當(dāng)受到重視。 本設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的檢測(cè)，還實(shí)現(xiàn)了溫度控制、顯示功能，當(dāng)溫度大于設(shè)定的溫度時(shí)，報(bào)警器報(bào)警；當(dāng)溫度小于設(shè)定的值時(shí)，報(bào)警器不報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制，并且還可以實(shí)現(xiàn)按鍵復(fù)位功能。關(guān)鍵詞

7、: 8051單片機(jī)；溫度； adc0809數(shù)模轉(zhuǎn)換器；1目錄摘要i1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案11.1智能溫控器的功能設(shè)計(jì)12 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)22.1 單片機(jī)概述22.2 a/d轉(zhuǎn)換電路22.3 溫度采樣電路32.4按健開關(guān)42.5溫度顯示電路42.6熱電阻驅(qū)動(dòng)電路53 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)73.1軟件設(shè)計(jì)思路73.2 程序內(nèi)容編寫7總結(jié).12參考文獻(xiàn)：13附錄141 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 智能溫控器主要單片機(jī)，時(shí)序電路，溫度采樣電路，a/d轉(zhuǎn)換電路，溫度顯示電路，溫度輸入電路，驅(qū)動(dòng)電路等組成。系統(tǒng)原理圖見圖1.1所示。溫度采樣電路 8051bcd譯碼器bcd譯碼器數(shù)碼管數(shù)碼管按鍵電路驅(qū)動(dòng)電路a/d轉(zhuǎn)換電路時(shí)鐘圖1

8、.1 智能溫控器控制系統(tǒng)框圖1.1智能溫控器的功能設(shè)計(jì) 以mcs-51系列單片機(jī)為核心，采用常用電子器件設(shè)計(jì)，一個(gè)電源開關(guān)，兩個(gè)控制溫度 設(shè)定按鍵（增大/減?。奈粩?shù)碼管分別顯示設(shè)定溫度和實(shí)際溫度，量程為099度，打開電源開關(guān)后設(shè)定溫度初始化為26度。1，按鍵輸入采用中斷方式，兩個(gè)按鍵分別接int0和int1。2，采用鉑電阻（pt100)溫度傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量，模數(shù)轉(zhuǎn)換采用adc0809。3，單片機(jī)根據(jù)設(shè)定溫度s和實(shí)測(cè)溫度p控制繼電器r的動(dòng)作，死區(qū)設(shè)為2度： 當(dāng)ps+1時(shí)，控制r斷開電加熱回路； 當(dāng)s-1p=s+1時(shí)，r保持原狀態(tài)不變。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 單片機(jī)概述 由于智能溫度控制器的

9、核心就是單片機(jī)，單片機(jī)的選擇將直接關(guān)系到控制系統(tǒng)的工作是否有效和協(xié)調(diào)。本設(shè)計(jì)采用mcs-51系列的8051單片機(jī)，因?yàn)?051單片機(jī)應(yīng)用廣泛，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比高。8051包含了8位cpu，片內(nèi)振蕩器，4k字節(jié)rom,128字節(jié)ram,2個(gè)16位定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，中斷結(jié)構(gòu)，i/o接口等。可進(jìn)行計(jì)算，定時(shí)等一系列功能。2.2 a/d轉(zhuǎn)換電路2.2.1 adc0808介紹adc0808是8位全mos中速a/d 轉(zhuǎn)換器、它是逐次逼近式a/d 轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，可以和單片機(jī)直接口接。其主要引腳功能如下： （1）rd，wr：讀選通信號(hào)和選通信號(hào)（低電平有效）。（2）clk：時(shí)鐘

10、脈沖輸入端，上升有效。（3）db0db7是輸入信號(hào)。（4）clkr：內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器外接電阻端，與clkin端配合可由芯片自身產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，其頻率為1/1.1rc。（5）cs：片選信號(hào)輸入端，低電平有效，一旦cs有效，表明a/d轉(zhuǎn)換器被選中，可啟動(dòng)。（6）wr：寫信號(hào)輸入，接受微機(jī)系統(tǒng)或其它數(shù)字系統(tǒng)控制芯片的啟動(dòng)輸入端，低電平有效，cs、wr同時(shí)為低電平時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。(7)intr：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)，低電平有效，輸出低電平表示本次轉(zhuǎn)換已完成。該信號(hào)常作為向微機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào)。 （8）clk:為外部時(shí)鐘輸入端，時(shí)鐘頻率高，a/d轉(zhuǎn)換速度快。允許范圍為10-1280khz，典型值為640kh

11、z，此時(shí)，a/d轉(zhuǎn)換時(shí)間為10us。通常由mcs51單片機(jī)ale端直接或分頻后與其相連。當(dāng)mcs單片機(jī)與讀寫外，ram操作時(shí)，ale信號(hào)固定為cpu時(shí)鐘頻率的1/6，若單片外接的晶振為6mhz，則1/6為1mhz，a/d轉(zhuǎn)換時(shí)間為64us。2.2.2 a/d轉(zhuǎn)換電路工作原理adc0808的兩模擬信號(hào)輸入端，用以接受單極性、雙極性和差摸輸入信號(hào)，與wr同時(shí)為低電平a/d轉(zhuǎn)換器被啟動(dòng)切在wr上升沿后100 模數(shù)完成轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器，同時(shí)，intr自動(dòng)變?yōu)榈碗娖剑硎颈敬无D(zhuǎn)換已結(jié)束。如cs、rd同時(shí)來低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器三態(tài)門打開，數(shù)字信號(hào)送出，而在rd高電平到來后三態(tài)門處于高阻狀態(tài)，轉(zhuǎn)

12、換圖如圖2.1所示。 圖2.1 a/d轉(zhuǎn)換電路圖2.3 溫度采樣電路2.3.1鉑電阻（pt100)溫度傳感器當(dāng)pt100在0攝氏度的時(shí)候他的阻值為100歐姆，它的阻值會(huì)隨著溫度上升而成近似勻速的增長。但他們之間的關(guān)系并不是簡單的正比的關(guān)系，而更應(yīng)該趨于一條拋物線。 鉑電阻的阻值隨溫度的變化而變化的計(jì)算公式： -200t0 rt=r01+at+bt+c(t-100)t。電阻仿真程序如圖2.2所示。圖2.2 電阻部分仿真2.4 按鍵開關(guān) 設(shè)定按鍵（增大/減?。奈粩?shù)碼管分別顯示設(shè)定溫度和實(shí)際溫度，量程為099度，打開電源開關(guān)后設(shè)定溫度初始化為26度。按鍵輸入采用中斷方式，兩個(gè)按鍵分別接int0和

13、int12.5 溫度顯示電路2.5.1 led驅(qū)動(dòng) 74ls47介紹：74ls47是一塊bcd碼轉(zhuǎn)換成7段led數(shù)碼管的譯碼驅(qū)動(dòng)ic，74ls47的主要功能是輸出低電平驅(qū)動(dòng)的顯示碼，用以推動(dòng)共陽極7段led數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字。相應(yīng)引腳功能如下。 （1）qa,qb,qc,qd,qe,qf,qg:7段led數(shù)碼輸出引腳。（2）a，b，c，d：輸入引腳。（3）rbo，bt，li:高電平輸出有效。2.5.2 溫度顯示工作原理 溫度顯示電路如圖2.3所示。由2片ttl74ls47和2片七段led組成，led采用共陽級(jí)接法。74ls47的qa-qg接bcd段選信號(hào)由p1口提供,led顯示數(shù)據(jù)由74ls4

14、7的輸出決定,即由p1口信號(hào)的取值決定。圖2.3 ttl74ls47 bcd顯示電路2.6熱電阻驅(qū)動(dòng)電路熱電阻驅(qū)動(dòng)控制，8051的p3.0的引腳與uln2003a的引腳相連接，從p3.0發(fā)出的控制信號(hào)經(jīng)uln2003到達(dá)電磁繼電器，驅(qū)動(dòng)熱電阻的運(yùn)行和停止。uln2003是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn),適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。其中uln2003是由7個(gè)npn具有用共陰二極管夾緊來轉(zhuǎn)換電感負(fù)載的高壓輸出特征的達(dá)林頓晶體管組成。當(dāng)前一對(duì)單精度型的額定電流為500ma，有比較高的電流容量，它的應(yīng)用軟件包括繼電器驅(qū)動(dòng)器、顯示驅(qū)

15、動(dòng)器，線驅(qū)動(dòng)器和邏輯緩沖器等。在本驅(qū)動(dòng)電路中的作用是增大電流驅(qū)動(dòng)能力。該芯片采用16腳的dip 封裝,其中第9為公共輸出端com，有一個(gè)輸出端為高電平，com就為高電平。如圖2.4。圖2.4電磁繼電器和熱電阻電路3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1軟件設(shè)計(jì)思路 軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)包括啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換、讀a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果、設(shè)置溫度、溫度控制等，其中啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換、讀a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果、溫度控制等工作在主程序中完成，設(shè)置溫度在中斷服務(wù)程序中完成，根據(jù)對(duì)比結(jié)果給出控制信號(hào)，令熱電阻運(yùn)行或停止，實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)控。3.2程序內(nèi)容編寫org 0000hjmp start1org 0003hljmp inter1org 0013hljm

16、p inter2org 0100hstart1:mov sp,#60h; 設(shè)置堆棧指針setb it0setb it1mov ie,#85h; 中斷0中斷1開放anl p1,#00hmov p1,#26h; 設(shè)定溫度初值lcall start; 調(diào)用ad轉(zhuǎn)換程序lcall c1; 調(diào)用溫度控制程序ljmp $org 0200h; 增加鍵（中斷0）首地址inter1:push acc; 保護(hù)現(xiàn)場push pswclr clcall delay; 按鍵延時(shí)a1:jb p3.2,a1; 判斷有無鍵按下set1:lcall delay; 按鍵防抖mov a,p1anl a,#0fhinc amov 3

17、0h,amov a,p1anl a,#0f0haddc a,30hda a; 對(duì)a十進(jìn)制調(diào)整mov p1,apop pswpop accretiorg 0300h; 減小鍵(中斷1）首地址inter2:push accpush pswclr psw.6a2:jb p3.3,a2; 判斷有無鍵按下set2:lcall delay; 按鍵防抖mov a,p1anl a,#0fhsubb a,#01hjb psw.6,q0mov 35h,amov a,p1anl a,#0f0hadd a,35hjmp q1q0:mov a,p1anl a,#0f0hclr csubb a,#10hjc q2add

18、a,#09hjmp q1q2:mov a,#99hq1:mov p1,apop pswpop accretistart:mov r1,#20hmovx dptr,a; a/d轉(zhuǎn)化器開始轉(zhuǎn)換wait1: jb p3.1,wait1wait2: jnb p3.1,wait2movx a,dptrlcall binbcd1mov r1,amov p0,aretorg 0400h; 控制溫度子程序c1:clr cmov a,20h; 將檢測(cè)溫度送到累加器a中subb a,p1jnc gao; 判斷環(huán)境溫度是否高于預(yù)設(shè)溫度sjmp didi:clr cmov a,20haddc a,#01mov 20h,aclr cmov a,p1subb a,20hjc z1; 判斷預(yù)設(shè)溫度是否等于(檢測(cè)溫度+1)setb p3.0sjmp z1z1:retgao:clr csubb a,#02jnc z1; 判斷環(huán)境溫度減預(yù)設(shè)溫度是否小于2clr p3.0retdelay:mov r7,#06h; 延時(shí)子程序d0:mov r6,#0fahdjnz r6,$djnz r7,d0retbinbcd1:mov b,#10; 二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制子程序div abswap aadd a,breten