【正文】 1 智能儀器設計基礎課程設計 目錄 摘要 3 題目 3 整體設計及系統(tǒng)原理 3 主要硬件介紹 4 STC89C51 單片機特點 4 STC89C51 引腳說明 4 硬件設計 6 單片機最小系統(tǒng) 6 數(shù)碼管顯示電路 7 鍵盤 電路 8 AD 轉(zhuǎn)換電路 9 信號調(diào)理電路 9 24C02電路 10 報警電路 11 加熱電路 11 電源電路 12 軟件設計 12 數(shù)碼管顯示程序 12 24C02讀寫程序 14 AD轉(zhuǎn)換程序 18 算數(shù)平均濾波程序 18 熱電阻非線性校正算法 19 按鍵子程序 20 報警 子程序 23 PID 子程序 23 主 程序 23 課程設計總結(jié) 27 參考文獻 27 附錄： 系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng) PCB 圖 2 摘要 ： 隨著電子 技術(shù)的 飛速發(fā)展，單片機在國民經(jīng)濟生產(chǎn)各行業(yè)發(fā)揮了重要的作用。它 因為集成度高、體積小、運行可靠、應用靈活、價格低、面向控制等特點得到了廣大工程技術(shù)人員和客戶的好評。在溫度控制方面，單片機能夠代替常規(guī)的模擬調(diào)節(jié)器。本 文主要 設計 了 單片機爐溫控制系統(tǒng) 硬件電路 和 軟件程序 。 系統(tǒng)具 有工作可靠 、實時性強等特點 ， 滿足 控制精度的要求。本著在滿足系統(tǒng)性能要求的前提下，盡可能的減少硬件成本。 本文 主要涉及到控制系統(tǒng)的硬件 設計 和單片機的控制軟件編程。本系統(tǒng) 選 用 熱電阻 Cu50 對爐溫進行檢測 ， 在 AD0804 完成 模數(shù) 轉(zhuǎn)換之后， STC89C51 單片機對數(shù)據(jù)進行處理。人機接口電路部分能實現(xiàn)溫度設定、溫度顯示、超溫報警等功能。 題目 ： 20. 試設計 智能 儀表 實現(xiàn) 智能數(shù)字顯示儀表 。要求 8 位數(shù)碼管顯示（ 4 位顯示測量值， 4 位顯示設定值）， 4 輸入按鈕（功能選擇、數(shù)碼管選擇、數(shù)字增加、數(shù)字減少），可設定上下限報警 ， 蜂鳴器報警。適配 Cu50 熱電阻，測溫范圍為 0℃ ~130℃。采用比例控制、并用晶閘管移相驅(qū)動 1000W 電加熱器（電源電壓為 AC220V）。 整體設計及系統(tǒng)原理 ： 在系統(tǒng)中，利用熱電 阻 測得電阻爐實際溫度并轉(zhuǎn)換成毫伏級電壓信號。該電壓信號經(jīng)過溫度檢測電路轉(zhuǎn)換成與爐溫 相對應的數(shù)字信號進入單片機，單片機進行數(shù)據(jù)處理后，通過 LED 數(shù)碼管 顯示溫度并判斷是否報警，同時將溫度與設定溫度比較，根據(jù)設定的 P 算法計算出控制量，根據(jù)控制量通過控制 雙向晶閘管 的導通和關(guān)閉從而控制電阻絲的導通時間，以實現(xiàn)對爐溫的控制。該系統(tǒng)中的時鐘電路可以根據(jù)要求進行準確計時。 STC89C51 單片機 鍵盤 AD0804 信號調(diào)理電路 數(shù)碼管 電源 3 主要硬件介紹： STC89C51 是改進型的 51 內(nèi)核單片機，它比人們常用的 AT89S51 單片機編程更簡單。 STC89C51 單片機 特點： 12時鐘 /6 時鐘機器周期的 8051CPU；工作電壓 ；工作頻率 040MHz； 程序存儲器容量 4KB； RAM 容量 512B； I/O 端口與 AT89S51 相同；通過串口（ ） 直接下載用戶程序到代碼存儲器中（ ISP 功能），可下載 10 萬次以上；具有 EEPROM；具有看門狗，冷啟動后未關(guān)閉狀態(tài)，一旦啟動無法關(guān)閉； 3個定時計數(shù)器； 2 個外部中斷，掉電模式可由外部中斷低電平觸發(fā)喚醒；一個異步串行口；溫度范圍 075℃ （商業(yè)）， 4085℃ （工業(yè)）；具有 PDIP PLCC4 PQFP44封裝。 STC89C51 引腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 EA/VPPXTAL1XTAL2RST/VPDPSENALE/PROGVccGndU1STC89C5124C02 晶閘管 4 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2口輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在 FLASH 編程 和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個TTL 門電流。當 P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 5 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期 間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外 部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當 /EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 硬件設計 ： 單片機最小系統(tǒng)： 123456789