課程設計數(shù)字電路課程設計單片機溫度采集與控制

1、1教育信息與技術學院教育信息與技術學院課課 程程 設設 計計 09 級級 信息工程信息工程 專業(yè)專業(yè)題題 目目單片機溫度采集與控制單片機溫度采集與控制課程名稱課程名稱 數(shù)字電路課程設計數(shù)字電路課程設計姓姓 名名學學 號號指導教師指導教師日日 期期2011.12.302011.12.302信息工程專業(yè)一、設計任務及要求：一、設計任務及要求：設計任務：設計任務：設計單片機溫度采集與控制仿真電路。要求：要求： 1.以 51 系列單片機為核心，設計溫度采集與控制系統(tǒng)。2.溫度傳感器自選（推薦 ds1820） 。3.用數(shù)碼管或 lcd 液晶屏顯示所測溫度。4.要求能測氣溫范圍（-1050） 。5.至少實

2、現(xiàn)能測量和顯示溫度。6.能設置一個確定的溫度，通過控制算法快速地控制加熱器或制冷器達到所設溫度。指導教師簽名： 2011 年 11 月 10 日 二、指導教師評語：二、指導教師評語：指導教師簽名： 2011 年 11 月 日 三、成績?nèi)?、成?驗收蓋章 2011 年 11 月 日 3單片機溫度采集與控制單片機溫度采集與控制1 1 設計目的設計目的.41.1 熟悉集成電路的引腳安排。 .41.2 掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。 .41.3 了解每個模塊的工作原理。 .41.4 了解單片機溫度采集與控制的組成及工作原理。 .41.5 熟悉單片機溫度采集與控制的設計與制作。 .42 2 設計思路設

3、計思路.42.1 設計所需要的幾個模塊：單片機控制模塊、顯示模塊、加熱或制冷模塊、報警模塊、復位模塊。 .42.2 設計溫度上限和下限電路。 .42.3 設計報警電路。 .42.4 設計加熱或制冷電路。 .42.5 設計運行程序 .43 3 設計過程設計過程.43.1 方案論證 .43.2 電路設計 .54 4 系統(tǒng)調(diào)試與結果系統(tǒng)調(diào)試與結果.124.1 組裝調(diào)試單片機溫度采集與控制電路。 .124.2 設置溫度的上限為 50下限為-10。 .124.3 當溫度低于-10調(diào)試結果如圖a,可見報警電路的燈亮加熱裝置開始工作.124.4 當溫度位于-10和 50之間調(diào)試結果如圖，無燈亮 .124.5

4、 當溫度高于 50調(diào)試結果如圖c,可見報警電路的燈亮制冷裝置開始工作.135 5 主要儀器與設備主要儀器與設備.136 6 設計體會與建議設計體會與建議.146.1 設計體會 .146.2 對設計的建議 .14參考文獻參考文獻.141 制系統(tǒng)設計j.湖北汽車工業(yè)學院學報.142 電子設計工程.143 金唯香等編. 電子測試技術. 長沙：湖南大學出版社，2004 年.144談宏華，賴旭員，陳家林?；?at89c51 的氣動標記控制系統(tǒng)設計 .145 閻石. 數(shù)字電子技術基礎. 北京：高等教育出版社，2001 年.146.3 實物仿真圖 .144 單片機溫度采集與控制單片機溫度采集與控制1 1

5、設計目的設計目的1.1 熟悉集成電路的引腳安排。1.2 掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。1.3 了解每個模塊的工作原理。1.4 了解單片機溫度采集與控制的組成及工作原理。1.5 熟悉單片機溫度采集與控制的設計與制作。2 2 設計思路設計思路2.1 設計所需要的幾個模塊：單片機控制模塊、顯示模塊、加熱或制冷模塊、報警模塊、復位模塊。2.2 設計溫度上限和下限電路。2.3 設計報警電路。 2.4 設計加熱或制冷電路。2.5 設計運行程序3 3 設計過程設計過程 3.1 方案論證單片機溫度采集與控制總體方框圖如圖 1 所示。at89c51單片機控制1602 顯示ds18b20 溫度采集與轉換按鍵復位

6、電 路單片機時鐘電路報警電路加熱制冷電路單片機溫度采集與控制框圖單片機溫度采集與控制框圖其工作原理為：接通電源后，at89c51 是整個系統(tǒng)的控制核心，其內(nèi)置flashrom 用于存放用戶程序，ds18b20 所感測的溫度數(shù)字信號和用戶目標溫度作為輸入信號，經(jīng)控制程序處理后發(fā)出相應的控制信號，若測試溫度超過程序溫度設置上限或者低于溫度設置下限，報警器發(fā)出提示，從而加熱制冷電路相應的調(diào)節(jié)，達到程序設置的溫度范圍。53.2 電路設計單片溫度采集與控制 protues 仿真電路如圖 2 所示。圖圖 2 單片機溫度采集與控制單片機溫度采集與控制單片溫度采集與控制原理圖：6單片溫度采集與控制 pcb 圖

7、：單片溫度采集與控制 pcb 覆銅圖：7該電路完成兩個功能：一是溫度傳感器采集并在 1602 上顯示溫度，設置溫度的上限或者低于下限；二是若溫度超過上限或者低于下限則利用加熱制冷裝置實現(xiàn)溫度的控制。程序流程圖：開始系統(tǒng)初始ds18b20 讀取溫度1602 溫度顯示溫度是否超過上下線報警進行溫度控制結束y正常顯示n程序流程圖用 keil uvision2 編寫.c 程序，程序如下：#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit rs=p12;sbit rw=p13;sbit e=p14;sbit d1=p10;/模

8、擬加熱/sbit d2=p11;/模擬制冷/sbit bj=p15;/報警/sbit dq=p37;unsigned char code str1=temperature: ;unsigned char code str2= ;uchar data disdata5;int num;uint tvalue;uchar tflag;/溫度正負標志/*lcd1602 程序*/void delay1ms(unsigned int ms)/延時 1 毫秒（不夠精確的）unsigned int i,j; for(i=0;ims;i+)8 for(j=0;j0;i-) dq = 0; /給脈沖信號 dat

9、=1; dq = 1; /給脈沖信號 if(dq) dat|=0 x80; delay_18b20(10); return(dat);void ds1820wr(uchar wdata)/*寫數(shù)據(jù)*/unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) dq = 0; dq = wdata&0 x01; delay_18b20(10); dq = 1; wdata=1; 10read_temp()/*讀取溫度值并轉換*/uchar a,b;uint tvalue;/溫度值ds1820rst(); ds1820wr(0 xcc);/*跳過讀序列號*/ds1820wr(0 x4

10、4);/*啟動溫度轉換*/ds1820rst(); ds1820wr(0 xcc);/*跳過讀序列號*/ ds1820wr(0 xbe);/*讀取溫度*/ a=ds1820rd();b=ds1820rd();tvalue=b;tvalue=8;tvalue=tvalue|a; if(tvalue50) d1=1; d2=0; bj=0; else if(num1-10) d1=0; d2=1; bj=0; else d1=1; d2=1; bj=1; 11void ds1820disp()/溫度值顯示 uchar flagdat; num=read_temp(); disdata0=num/1

11、000+0 x30;/百位數(shù) disdata1=num%1000/100+0 x30;/十位數(shù) disdata2=num%100/10+0 x30;/個位數(shù) disdata3=num%10+0 x30;/小數(shù)位 if(tflag=0) flagdat=0 x20;/正溫度不顯示符號 else flagdat=0 x2d;/負溫度顯示負號:- num=-num; if(disdata0=0 x30) disdata0=0 x20;/如果百位為 0，不顯示 if(disdata1=0 x30) disdata1=0 x20;/如果百位為 0，十位為 0 也不顯示 wr_com(0 xc0); wr

12、_dat(flagdat);/顯示符號位 wr_com(0 xc1); wr_dat(disdata0);/顯示百位 wr_com(0 xc2); wr_dat(disdata1);/顯示十位 wr_com(0 xc3); wr_dat(disdata2);/顯示個位 wr_com(0 xc4); wr_dat(0 x2e);/顯示小數(shù)點 wr_com(0 xc5); wr_dat(disdata3);/顯示小數(shù)位 /*主程序*/void main() init_play();/初始化顯示 d1=1; d2=1; bj=1; while(1) /read_temp();/讀取溫度/ ds182

13、0disp();/顯示baojing();12工作過程：本實驗是通過數(shù)字溫度傳感器 ds18b20 采集測量周圍環(huán)境溫度，測量后的溫度經(jīng) 51 單片機處理，再在 lm016 上顯示當前 ds18b20 所測量的溫度。實驗設置的溫度范圍為-1050，實驗中設計了兩個加熱和制冷裝置和一個報警電路。若溫度若低于-10下限，則加熱裝置工作，使溫度保持在給定的范圍內(nèi)，不致?lián)p壞儀器件，同時報警電路報警給與人提醒。若溫度高于 50上限，則制冷裝置工作，使溫度保持在給定的范圍內(nèi)，不致?lián)p壞儀器件，同時報警電路給與人提醒。若溫度在范圍內(nèi)，則正常工作。若運行程序中出現(xiàn)了問題，則可通過按鍵復位電路，使電路恢復正常。4

14、 4 系統(tǒng)調(diào)試與結果系統(tǒng)調(diào)試與結果4.1 組裝調(diào)試單片機溫度采集與控制電路。4.2 設置溫度的上限為 50下限為-10。4.3 當溫度低于-10調(diào)試結果如圖 a,可見報警電路的燈亮加熱裝置開始工作4.4 當溫度位于-10和 50之間調(diào)試結果如圖，無燈亮134.5 當溫度高于 50調(diào)試結果如圖 c,可見報警電路的燈亮制冷裝置開始工作5 5 主要儀器與設備主要儀器與設備14數(shù)字電路實驗箱或 proteus 軟件集成電路 at89c511 片，ds18b201 片，lm016l1 片電 阻 2502 只，1k2 只，4.7kl 只，0.25kl 只，8.2kl 只。電 容 30pf2 只，22 uf

15、1 只。三極管 3dg121 只。其 它 led-red1 只，led-blue1 只,led-green1 只,buzzer1 只,switch1 只。6 6 設計體會與建議設計體會與建議 6.1 設計體會通過這次對單片機溫度采集與控制的設計與制作，讓我了解了設計電路的程序，也讓我了解了關于溫度采集與控制的基本原理與設計理念，要設計一個電路總要先用仿真仿真成功之后才實際接線的。但是最后的仿真因為程序的不完整出現(xiàn)與理想中不完全相同的現(xiàn)象，經(jīng)過老師的指導最后得以完成。在仿真中無法成功的電路接法，在實際中因為芯片本身的特性而能夠成功。此外，本實驗也可通過 proteus、keil uvison2 軟件實現(xiàn)。通過這次學習，讓我對 c51系列的單片機、溫度傳感器都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應該自己動手實際操作才會有深刻理解。6.2 對設計的建議我希望老師在我們動手制作之前應先告訴我們一些關于所做電路的資