溫度控制儀報告

1、摘要本次課程設計就是做一個簡易的溫度控制測量儀，并在四聯(lián)數(shù)碼管上顯示測得的 對應溫度，同時設計參考溫度，與實時溫度進行比較，達到控制溫度的效果。主 要設計思想，用熱敏電阻作為溫度傳感器，通過橋式電路，將溫度模擬量轉化為 數(shù)字量，再通過A/D采集，將采集的電壓與單片機的P0相接，并用單片機的端 口進行按鍵控制，最終在四聯(lián)數(shù)碼管上顯示。主要的電路有：運算放大電路（調 理電路），AD轉換電路，單片機部分，數(shù)碼管顯示部分，控制電路。關鍵詞：溫度控制A/D轉換器AT89C51數(shù)碼管顯示目錄 TOC o 1-5 h z 關鍵詞：1 HYPERLINK l bookmark18 o Current Docu

2、ment 1引言2 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 2系統(tǒng)設計3 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 2.1總體方案設計33單元模塊設計3 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 3.1各單元模塊功能介紹及電路設計3溫度傳感器電路的設計3信號調理電路的設計3A/D采集電路的設計4單片機電路錯誤！未定義書簽。鍵盤及顯示電路的設計錯誤！未定義書簽。輸出控制電路的設計4 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 3.

3、2元器件的選擇4 HYPERLINK l bookmark79 o Current Document 3.3特殊器件的介紹5 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 3.3.1 AD08095 HYPERLINK l bookmark95 o Current Document 3.3.2ULN2003 6 HYPERLINK l bookmark98 o Current Document 3.3.3OP07A7四聯(lián)數(shù)碼管（共陰）7 HYPERLINK l bookmark101 o Current Document 3.4各單元模塊的聯(lián)接7模塊的鏈接

4、7 HYPERLINK l bookmark128 o Current Document 4軟件設計8 HYPERLINK l bookmark131 o Current Document 4.1開發(fā)工具及設計平臺8Proteus 特點8Keil 特點8部分按鍵94.14 C代碼編寫錯誤！未定義書簽。 HYPERLINK l bookmark149 o Current Document 5系統(tǒng)測試145.1溫度與電阻的關系：145.2溫度電壓的關系145.3溫度分段與電壓的擬合曲線： 14 HYPERLINK l bookmark152 o Current Document 6小結和體會16

5、HYPERLINK l bookmark155 o Current Document 7參考文獻17附錄錯誤！未定義書簽。1引言電子系統(tǒng)設計要求注重可行性、性能、可靠性、成本、功耗、使用方便和易 維護性等?？傮w方案的設計與選擇：由技術指標將系統(tǒng)功能分解為：若干子系統(tǒng)， 再將子系統(tǒng)細分成若干單元功能模塊。單元電路的設計與選擇：盡量采用熟悉的 電路，同時注重開發(fā)利用新電路、新器件。要求電路簡單，工作可靠，經濟實用。 本次實驗是基于P89L51RD2FN的溫度控制儀設計。采用Pt100溫度傳感器，測 溫范圍-20C至100C；系統(tǒng)可設定溫度值；設定溫度值與測量溫度值可實時顯 示；控溫精度：1C。試驗

6、中涉及A/D的轉換和單片機中斷以及數(shù)碼管動態(tài)顯示 的語句編程。GNDGND2系統(tǒng)設計2.1總體方案設計設定輸入f3單元模塊設計3.1各單元模塊功能介紹及電路設計3.1.1.溫度傳感器電路的設計實現(xiàn)溫度T和電阻R的對應關系。電橋中R1=R2=R3=5K,R4為溫度傳感器，溫度變化，導致電橋的一個橋臂 上的R4的阻值變化。3.1.2 .信號調理電路的設計實現(xiàn)將溫度T和電阻R的對應關系轉化為溫度T和電壓V的對應關系。利用電橋的原理，R4的阻值變化使電橋兩點的電位差改變，此兩點作為運 算放大器的兩個輸入。V2=R4/(R4+R) xVCC V=V1-V2=1/2- R4/(R4+R) xVCC再通過減

7、法器，放大 V，Vo= -R7/R5x V= -) V，實現(xiàn)對電位差的兩倍放大。確保輸出電壓在05V之間，能有效輸入到A/D0809。3.1.3. A/D采集電路的設計INDCLOCKSIN1ST.凸 F：TIN2IN3EOCIN4IN5OUT1IN6OUT2IN7OUT30UT4.凸口口 AOUT5ADD BOUT6ALiD C0UT7ALEOUTS.-REF(+)/REF(-)OE79 .ALIC08D812161062524232221 墮 19 亟 8 15 14 17. . U1 近 27 28 _ _2_ 巨 _45實現(xiàn)啟動、等待、采集數(shù)據。信號調理電路的輸出接0809的IN0。0

8、809的ALE的START連接，單片機 的P2.7和!WR或非后接0809的START，P2.7和!RD或非后接0809的OE。START 脈沖來，A/D轉換開始，以EOC作為轉換完成的標志，使用的是等待方式，所 以EOC未連接,OE為輸出允許控制端，高有效，當單片機讀時，開始輸出。3.1.4.單片機電路單片機微型計算機簡稱單片機，是指在一塊芯片體上集成了中央處理器 CPU、隨機存儲器RAM、程序存儲器ROM或EPROM、定時器/計數(shù)器、中斷控制器 以及串行和并行I/O接口等部件，構成一個完整的微型計算機。3.1.5.鍵盤及顯示電路的設計實現(xiàn)鍵盤數(shù)據輸入和溫度顯示。利用四聯(lián)數(shù)碼管顯示三位的溫度

9、值和一個C代表顯示的是溫度。兩個鍵 盤按鍵調整預設溫度的高低。3.1.6.輸出控制電路的設計An rl3 -=RFEsmBF1-ro.r-rXI/O驅動、繼電器、指示燈、負載。測得的溫度值高于預設溫度，紅燈亮，低于則綠燈亮：接兩個發(fā)光二極管。3.2元器件的選擇P89L51RD2FNAD0809OP07AMAX232驅動器ULN2003四聯(lián)數(shù)碼管MT0546AR繼電器 HRS2H-S-DC5V-N發(fā)光二極管（紅、綠色）三極管 9012（PNP）、9013（NPN）面包板、連接線、插頭座周立功單片機實驗箱電阻5KQx3用于電橋，50kQx2, 100 k2用于減法器3.3特殊器件的介紹3.3.1

10、ADC0809主要特性1）8路8位A/D轉換器，即分辨率8位。2）具有轉換起?？刂贫?。3）轉換時間為100s4）單個+5V電源供。5）模擬輸入電壓范圍0+ 5V,不需零點和滿刻度校準。6）工作溫度范圍為-40+ 85攝氏度。7）低功耗，約15mW。內部結構ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉換器，內部結構如圖13. 22 所示，它由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型D/A轉換器、逐次逼近， 寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此，ADC0809可處理8路模擬量輸入，且有三 態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨工作。輸入輸出與TTL兼容。IN0IN7

11、： 8路模擬電壓輸入端，用與輸入被轉換的模擬電壓。D0D7： A/D 轉換后的數(shù)據輸出端，與單片機的P0 口相接。A、B、C：模擬通道地址選擇端，A為低位，C為 高位。A/D轉換完成數(shù)據的輸送A/D轉換后得到的是數(shù)字量的模擬量，這些數(shù)據應傳誦給單片機進行處理。 數(shù)據串的關鍵是如何確定A/D轉換完成。因為只有確定數(shù)據轉換完成后，才進 行傳送。為此可采用以下三種方式：定時傳送方式對于一種A時子程序。A/D轉換啟動后，就調動這個子程序，延遲時間一到， 轉換肯定已經完成了。接著，就可以進行數(shù)據傳送A/D轉換來說，轉換時間作 為一項技術指標是已知的和固定的。查詢方式A/D轉換芯片表明有轉換完成的狀態(tài)信號

12、，例如ADC0809的E端，因此可 以通過查詢方式用軟件測試EOC的狀態(tài)，即可知道轉換是否完成，若完成，則接 著進行數(shù)據傳送。中斷方式中斷方式ADC0809與8031的中斷方式接口電路只需將0809的EOC端經過一 非門連接到8031的INTl端即可。采用中斷方式可大大節(jié)省CPU的時間，當轉換 結束時，EOC發(fā)出一個脈沖向單片機提出中斷請求，單片機響應中斷請求，由外 部中斷1的中斷服務程序讀A/D結果，并啟動0809的下一次轉換，外部中斷1 采用邊沿觸發(fā)方式。ULN2003引腳圖ULN2003A電路具有以下特點：1電流增益高（大于1000）;2帶負載能力強（輸出電流大于500mA）;3溫度范圍

13、寬（-4085C）;4工作電壓高（大于50V）。3.3.3 OP07AOP07A的特點:Offset NuH 2cc +OutputN.C.超低偏移：150 V最大。低輸入偏置電流：1.8nA。低失調電壓漂移：0.5p V/C。 超穩(wěn)定，時間：2p V/month最大 高電源電壓范圍：3V至22V四聯(lián)數(shù)碼管（共陰）ci m 寸 s 9SEG1 a f SEG2 SEG3 bd dp c g EG4共陰四聯(lián)數(shù)碼管引腳圖3.4各單元模塊的聯(lián)接3.4. 1模塊的鏈接共6個模塊。模塊1：信號調理電路：電橋+減法器模塊2： A/D轉換器0809模塊3：單片機89C51或P89L51RD2FNP0： AD

14、數(shù)據采集；P1：數(shù)碼管段選信號（a,b,c,d,e,f,g）；P2.7： A/D 的 OE；P3.4P3.5 :指示燈1,指示燈2 ；P2.0P2.3 :數(shù)碼管位選信號（1,2,3,4）；INT0:鍵+；INT1:鍵-。模塊4：鍵盤輸入：連接單片機的兩個外部中斷。模塊5：共陰四聯(lián)數(shù)碼管：位選P2.0P2.3，段選P1。模塊6：控制輸出：接兩個指示燈。4軟件設計4.1開發(fā)工具及設計平臺Proteus 特點Proteus軟件提供數(shù)千種元器件和多達30多個元件庫。在Proteus軟件中，理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調用。除了現(xiàn)實存在的儀器外，Proteus還可以以圖形的方式實時地顯示線路上

15、變 化的信號。虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標，可減少儀器對測量結果的影響。Proteus提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模 擬信號和數(shù)字信號。Keil 特點全功能的源代碼編輯器；器件庫用來配置開發(fā)工具設置；項目管理器用來創(chuàng)建和維護用戶的項目；集成的MAKE工具可以匯編、編譯和連接用戶嵌入式應用；所有開發(fā)工具的設置都是對話框形式的；真正的源代碼級的對CPU和外圍器件的調試器；高級GDI (AGDI)接口用來在目標硬件上進行軟件調試以及和Monitor-51 進行通信。部分按鍵設定溫度與實際溫度間的切換數(shù)據的顯示Keyscan.h 文件Display.h文件流程圖開始4.1

16、.4 C代碼編寫#include #include #define PIN0 XBYTE0 x7ff8sbit P30=P3人0;sbit P31=P3人1;sbit P24=P2A4;Unsignedchar dat=0 x3F,0 x06,0 x5B,0 x4F,0 x66,0 x6D,0 x7D,0 x07,0 x7F,0 x6F,0 x39;int count;bit flag;void delay()int j=100;while(j-);void delay1()int j=1000;while(j-);void delay2()int j=10000;while(j-);floa

17、t b,d,a_reg;void to_srv() interrupt 1TL0=0XB0;TH0=0X3C;count+;if(count=10)count=0;啟動ADPIN0=0;delay1();a_reg=PIN0;讀取AD轉換結果b=(a_reg*5)/255;將結果轉換為十進制數(shù)void samp()if(P24=0)delay2();if(P24=0)flag=flag;int t1,t2,t3,u,a;void main()TMOD=0 x01;TL0=0XB0;TH0=0X3C;ET0=1;EA=1;TR0=1;EX0=1;EX1=1;IT0=1;while(1)if(u=

18、0.04847&u=2.014918&u=3.313&u=(70+a)P31=1;P30=0;if(d.1B：= TE：-m-ON D信號調理電路U2U3XTRL1XTAL2RSTpnuH.D pn.AD 1 PnZH.D 2 pnaH.D po.+ih.d + PnSH.D 5 pn.&H.n ePn.TAD 7PZUhEP2.1ihBpzziH.inP8EMPZJH.11ALEPZ.+iH.IZEKPZSH.HPZ.SH.I P2.7W15P1DPDRXDP1.1P3.irr=：DP12P3NI，TDP1 P33IM T1P1.+P.+iTDP15P3JTT1P1jSF3J&WRP1.7P

19、 3.71RDS_ABU 51二 TE：H4I=TEnAD D AI口AD D BIM 1AD D CIMZh. LEIM 1IM 2-1U3BZ-ZZ-3IMSIMbIM 7Z- +STARTZ-5Z -hEu L：Z-70 UTP UT EM h.HLEZ-SLBBC LOC KG M VC cVF.EFi；+JVR EFH_2_T m_u_UL_LL_L_IS._1T_AD采集電路與單片機電路控制電路圖U3ftBCDEFG DP1234aS-XTAL1pnnH.D pn.iWD 1pnnH.D 2XTALZpnaH.D PD.+ih.D POSih.D 5 pn.GH.D hR8TPO-

20、TADTPZUhE PZ.IihSPSZih.IQPSEMP23h.1 1ALEPZ.+iAlSEhPZSH.OPZ.Gh.I P2.TA15P1DPIHR-XtiP1.1F3.irrxpP12叩 NIKTTP13P3MT1P1.+P3.4T0P15P3jniP1.hP3.SWRP1.7Pl.TiH.D數(shù)碼管顯示圖VGC1LI 11026kR2 .5k. * R3 5k-sk- R4Dy - OP.IP - IDk -.：TE-：TI 5k- tXTAL120 19 188HE宜17VREF 缶VREF(-)1216AQCQ8Q8KTAL2RSTPSENALE EAP1.D P1.1 PI.2

21、 PI.3 PI.4 PI.5 PI.6 PI.7AT39C5.1 TEXTP0.D/j4ELIPD.UDIP0.2/AD2PD.3/D3PD.4/心P0.5/AD5PD.6/D6PD.7/OP2.D/ 吃1河 P2.2/A1D P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15P3.D/RXD P3.1XD(D P3.2/iNTD P3.3/ihmP3.4XTDP3.5/T1 哄甌 P3.7jRD14J616GND-U7:A74HCTD2.LED-RBZi. .除去信號調理電路的系統(tǒng)連接圖代碼#include #include #define PIN0 XBYTE0 x7ff8sbit P30=P3人0;sbit P31=P3人1;sbit P24=P2人4;Unsignedchar dat=0 x3F,0 x06,0 x5B,0 x4F,0 x66,0 x6D,0 x7D,0 x07,0 x7F,0 x6F,0 x39;int count;bit flag;void delay()in