【正文】 NZ R7 ,$ DJNZ R1 , DL1 RET 基于單片機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 42 總 結(jié) 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過程中也了解了很多課外知識(shí)，開拓了視野，認(rèn)識(shí)了將來電子的發(fā)展方向。所以溫度無法達(dá)到 100℃，所以倆位數(shù)碼顯示管就可以顯示。經(jīng)過分析，由于 AD590通過放大電路放大整理當(dāng)溫度是 100℃的時(shí)候，輸出電壓為 5V，對應(yīng)的 ADC0809 輸出數(shù)字量為 FF（十進(jìn)制的 255），所以 1℃對應(yīng)數(shù)值 ，但由于直接計(jì)算浮點(diǎn)數(shù)，非常復(fù)雜，經(jīng)分析除以 ，等于處于 5/2，也就等于乘以 2/5，相當(dāng)于除以 5 在乘以 2.，所以將單片機(jī)采集到的數(shù)值經(jīng)上面的轉(zhuǎn)化后，就是當(dāng)前的溫度值。即連續(xù) 2 次啟動(dòng) ADC0809 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，求取轉(zhuǎn)換結(jié)果的平均值，存入指定單元，以得到檢測溫度值。鍵盤模塊采用中斷掃描方式，這樣可以節(jié)省很多 CPU 資源。 固體繼電器特點(diǎn)： (1)驅(qū)動(dòng)電流小，僅僅幾毫安與 TTL,CMOS等數(shù)字電路兼容 (2)無觸點(diǎn)，無火花干擾壽命長，耐腐蝕 (3)能承受的浪涌電流大，一般為額定值的 612倍 所以單片機(jī)的 P1口，通過電路放大就可以控制 SSR來接通加熱絲，加熱水溫度 連接接方法如圖 ： 基于單片機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 圖 加熱電路 基于單片機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 4 程序設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)軟件同樣將對各個(gè)模塊編寫程序，主程序調(diào)用各個(gè)模塊來運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)。 控制鍵分倆組一組增加溫度，一組降低溫度， 3個(gè)鍵分別為，增加 1℃，增加 5℃，增加 10℃。 A A A A為 8421BCD碼輸入端 ，本系統(tǒng)中我們用p2口作為單片機(jī)的輸出 接入到 cd4511的數(shù)據(jù)輸入，由于顯示的溫度為 2位數(shù)，需要用到倆個(gè) CD4511， ，單片機(jī) p2口直接輸出壓縮型 BCD碼片能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示。它主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞?？芍苯域?qū)動(dòng) LED顯示器。 EOC端 A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出 端 ，當(dāng) A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平 ，此引腳接到 89C51的 ，用于判斷溫度轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，結(jié)束的話就取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，沒有的話就繼續(xù)等待轉(zhuǎn)換。 基于單片機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 ALE為地址鎖存信號(hào)。如表 ： 溫度值 /℃ AD590電流 /μ A 經(jīng) 10千歐 /V 經(jīng)放 大電路輸出 ADC0809的輸出 0 0 00 10 19 20 32 30 4B 40 64 50 7D 60 96 70 AF 80 C8 90 E1 100 FA 表 輸入輸出對照表 基于單片機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 INT0INT7為 8個(gè)模擬量輸入通道，本系統(tǒng)中只用一個(gè)模擬量輸入就是 AD590的輸出端，故只選擇 INT0作為作為模擬量的輸入 ADDA， ADDB， ADDC，是 8路模擬通道地址輸入選擇斷，從表 ，變?yōu)檫x擇 INT0作為模擬量的輸入通道。 基于單片機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 (7)低功耗，約 15mW。 (3)轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μ s。 連接方法如圖 ： 圖 加熱器 基于單片機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 ADC0809是采樣分辨率為 8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模 —數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。 本系統(tǒng)控制的水溫為 0100度之間，所以選用 AD590便可以，所需要的驅(qū)動(dòng)電壓范圍大在 430V之間，這里我們選擇 12V電壓，用于驅(qū)動(dòng) AD590， AD590的輸出為電流且大小為μ A，而 ADC0809的轉(zhuǎn)換模擬量為電壓型，所以得連接電阻變?yōu)殡妷盒汀? (3) AD590的電源電壓范圍為 4～ 30 V，可以承受 44 V 正向電壓和 20 V 反向電壓，因而器件即使反接也不會(huì)被損壞 。 如圖 33 為 AD590,溫度傳感器的引腳，封裝和邏輯圖形。 P3口用于第二功能，由于本系統(tǒng)采用中斷鍵盤掃秒方式，其中 （ INT0）用于跟鍵盤并聯(lián)。其中 P3口用來做第二功能， P3第二功能中需要用到外部中斷和片外讀寫端。而要 89c51復(fù)位得在 RESETY 引腳上加 5ms 的高電平信號(hào)就可以了。 (2)時(shí)鐘電路對于單片機(jī)系統(tǒng)而言是必須的由于單片機(jī)內(nèi)部是由各種各樣的數(shù)字邏輯器件構(gòu)成，而這些器件又必須按時(shí)間順序完成?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。 系統(tǒng)的工作過程為：通過鍵盤輸入溫度數(shù) ,，然后將設(shè)定的溫度存入內(nèi)存單元并顯示在共陰極數(shù)碼顯示管上。因此，單片機(jī)對溫度的控制問題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的問題。單片機(jī)誕生于二十世紀(jì)七 十年代末，經(jīng)歷了 SCM、MCU 和 SOC 三大階段 。 溫度采集控制系統(tǒng)是在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。因此對溫度的檢測的意義就越來越大。 隨著溫度檢測理論和技術(shù)的不斷更新 , 溫度傳感器的種類也越來越多，在微機(jī)系統(tǒng)中使用的傳感器，必須是能夠?qū)⒎请娏哭D(zhuǎn)換成電量的傳感器，目前常用的有熱電偶傳感器、熱電阻傳感器和半導(dǎo)體集成傳感器等，每種傳感器根據(jù)其自身特性，都有它自基于單片機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 己的應(yīng)用領(lǐng)域。單片機(jī)已經(jīng)無處不在、與我們生活息息相關(guān)，并且滲透到生活的方方面面。因此，本論文就是從基于單片機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)來更加全面和深入的了解單片機(jī)。 由于單片機(jī)具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、功耗低，控制功能強(qiáng)及運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，因而在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、軍事及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試表明 ,該系統(tǒng)測量精度高、抗干擾能力強(qiáng)、報(bào)警及時(shí)準(zhǔn)確 ,具有一定的參考價(jià)值。工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 作者姓名： 專業(yè)名稱： 應(yīng)用電子技術(shù) 指導(dǎo)教師： 講師 基于單片機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) I 摘要 溫度的檢測與控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中比較典型的應(yīng)用之一，隨著傳感器在生產(chǎn)和生活中的更加廣泛的應(yīng)用，利用新型單總線式數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對溫度的測試與控制得到更快的開發(fā)，本文設(shè)計(jì)了一種基于 AT89C51 的溫度檢測及報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布線簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比高，擴(kuò)展方便，在大型倉庫，工廠，智能化建筑等領(lǐng)域的多點(diǎn)溫度檢測中有廣闊的應(yīng)用前景。 所以，從上所述我們可以發(fā)現(xiàn)單片機(jī)得重要性。 基于單片機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 1 溫度控制器緒論 課題背景 測量控制的作用是從生產(chǎn)現(xiàn)場中獲取各種參數(shù)，運(yùn)用科學(xué)計(jì)算 的方法，綜合各種先進(jìn)技術(shù)，使每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都能夠得到有效的控制，不但保證了生產(chǎn)的規(guī)范化、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本，還確保了生產(chǎn)安全。 單片機(jī)的特點(diǎn)是體積較小，也就是其集成特性，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是普通計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的簡化，增加一些外圍電路，就能夠組成一個(gè)完整的小系統(tǒng)，單片機(jī)具有很強(qiáng) 的可擴(kuò)展性。 本設(shè)計(jì)所介紹的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有讀 數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫比較準(zhǔn)確的場所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用，該設(shè)計(jì)控制器使用單片機(jī) AT89C51。溫度采集控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和人們的生活領(lǐng)域中，得到了廣泛應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)雖然起源于微型計(jì)算機(jī)時(shí)代，但是微型計(jì)算機(jī)的體積、價(jià)位、可靠性，都無法滿足廣大對象對嵌入式系統(tǒng)的要求，因此，嵌入式系統(tǒng)必須走獨(dú)立發(fā)展道路。 基于單片機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。 同時(shí) 溫 度 也 是生活中最常見的一個(gè)物理量，也是人們很關(guān)心的一個(gè)物理量，它與我們的生活息息相關(guān)，有著十分重要的意義，在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度過高或過低會(huì)直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、對機(jī)械設(shè)備和控制系統(tǒng)中的各種元器件造成一定的損壞，嚴(yán)重的會(huì)影響到生產(chǎn)安全。然后用 AD590 作為溫度傳感器，將其采集到的溫度量轉(zhuǎn)換為模擬電流量，然后經(jīng)過模擬放大電路，使其變?yōu)?ADC0809可以接受的電壓量，然后再輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809中，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量再輸入到 89C51中，經(jīng)過 89C51數(shù)據(jù)處理后，判斷與鍵盤輸入的溫度是否相同，高于設(shè)置溫度的話關(guān)閉加熱器，如果低于設(shè)置溫度的話，開加熱器對水進(jìn)行加熱?；趩纹瑱C(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 同時(shí)該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。所以在管腳的 XTAL1和 XTAL2引腳外接石英晶體和倆個(gè)諧振電容，電容采用 2個(gè) 20pF 電容，采用 12M 的石英晶體。當(dāng)石英晶體頻率為 12M Hz，復(fù)位電路參數(shù)為 10Μ f 的電解電容和 10kΩ的電阻。所以鍵盤輸入電路和輸出控制電路需共用一個(gè) I/O 口，由于 P1口內(nèi)部用上拉電阻代替了場效應(yīng)管 T1，做輸出時(shí)口時(shí)無需外接上拉電阻，做輸入口是與 P0一樣，所以本系統(tǒng)用 P1口作為共用口。 (INT1)用于 ADC0809轉(zhuǎn)換完成后通過 EOC 向單片機(jī)發(fā)送控制信號(hào)。 引腳圖 封裝圖 符號(hào)圖形 圖 其主要特性如下： (1) 流過器件的電流 (μA) 等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度(開爾文 ) 度數(shù) 。 (4)輸出電阻為 710MΩ。經(jīng)計(jì) 算：*10KΩ =2v 所以應(yīng)連接一個(gè) 10kΩ的電阻。其內(nèi)部有一個(gè) 8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換。 (4)單個(gè)＋ 5V電源供電。 從 ADC0809的各個(gè)參數(shù)分辨率為 8位跟單片機(jī)的一組 I/O口正好相符合。 ADDC ADDB ADDA 選擇通道 0 0 0 Int0 0 0 1 Int1 0 1 0 Int2 0 1 1 Int3 1 0 0 Int4 1 0 1 Int5 1 1 0 Int6 1 1 1 Int7 表 模擬通道地址輸入選擇表 D7D0為數(shù)據(jù)輸出線，也是我們將要得到的數(shù)字量，所以應(yīng)該將他接入到 89C51的 P0口上。在上升沿將通道地址所存到鎖存器。 連接方法如圖 36所示： 圖 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 基于單片機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 數(shù)碼顯示電路 顯示電路采用 7段 BCD碼所存譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器 CD4511,來驅(qū)動(dòng) 陰極 LED數(shù)碼管 ，這樣可以省去繁瑣的拆字程序和查表程序，節(jié)省很大一部分 CPU資源是時(shí)間。 其管腳功能和連接原理如下： BI： 4腳是消隱輸入控制端，當(dāng) BI=0時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何 ，數(shù)碼 管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示 數(shù)字。 這里也接電源電壓使其能夠正常工作。 如表 13為 CD4511的真值表，對應(yīng)的可以看到各引腳輸入的電平與輸出的關(guān)系 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g， 為譯碼輸出端，輸出為高電平 1有效 ，因?yàn)?CD4511的 CMOS電路提供的電流較大，所以需要外接限流電阻，接上 200Ω限流電阻就可。另一組與其對應(yīng)減少。主程序首先對 89C51 的端口和所用內(nèi)存初始化。 主程序流程圖如圖 所示： 基于單片機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 開始 內(nèi)存單元清零