【正文】 red temperature. Preliminary plan is to issue under the ordinary temperature, the system design and choice of devices is also on this basis.Key words: AT89C51singlechip Temperature Control LED display目 錄第1章 引言 1第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 2 課題背景 2 單片機(jī)選擇與論證 2 顯示器件選擇與論證 2 所選器件的分析 3 空調(diào)溫控器的功能設(shè)計(jì) 4 理論分析與計(jì)算 7 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 8第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 10 顯示電路 10 權(quán)電路 11 輸出電路 11 按鍵電路 12 驅(qū)動(dòng)電路 12 溫度采集電路 13 壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 15 A/D轉(zhuǎn)換電路 16 溫度采集 17第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 18 軟件設(shè)計(jì)思路 18 程序流程框圖 19 AD590數(shù)據(jù)通信概述 21 22結(jié)論 26參考文獻(xiàn) 27附錄 28致謝 30第1章 引言現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息采集控制(例如本次研究涉及到的溫度控制器技術(shù))、信息傳輸(通信技術(shù))和信息處理(計(jì)算機(jī)技術(shù))。溫度控制器是一種溫度控制裝置，它根據(jù)用戶(hù)所需溫度與設(shè)定溫度之差值來(lái)控制中央空調(diào)末端之水閥（風(fēng)閥）及風(fēng)機(jī)，從而達(dá)到改變用戶(hù)所需溫度的目的。 第一代空調(diào)溫控器主要是電氣式產(chǎn)品，空調(diào)溫控器的溫度傳感器采用雙金屬片或氣動(dòng)溫包，通過(guò)“給定溫度盤(pán)”調(diào)整預(yù)緊力來(lái)設(shè)定溫度，風(fēng)機(jī)三速開(kāi)關(guān)和季節(jié)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為潑檔式機(jī)械開(kāi)關(guān)。這類(lèi)智能空調(diào)溫控器產(chǎn)品改善了人機(jī)交互界面，解決了“溫度設(shè)定分度值過(guò)粗”等問(wèn)題，但仍存在“控制精度不高”、“時(shí)間常數(shù)大”、“操作較復(fù)雜”等問(wèn)題。第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 課題背景電子技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來(lái)了根本性的變化，如果說(shuō)微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制測(cè)控領(lǐng)域帶來(lái)了一次新的革命。而本次設(shè)計(jì)就是要通過(guò)以MCS51系列單片機(jī)為控制核心，實(shí)現(xiàn)空調(diào)機(jī)溫度控制器的設(shè)計(jì)。數(shù)碼管顯示能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動(dòng)發(fā)光，能與CMOS、ITL電路兼容。但顯示功能有限，只能顯示數(shù)字和個(gè)別字母。在很多場(chǎng)合都需要對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)控，而溫度測(cè)控離不開(kāi)溫度傳感器，因此，掌握正確的測(cè)溫方法及溫度傳感器的使用方法極為重要。此外，物體受熱后溫度升高的同時(shí)還伴有熱輻射，因此，可利用溫度傳感器接收被測(cè)物體在不同溫度下輻射能量的不同來(lái)測(cè)量溫度，這種測(cè)溫方法稱(chēng)為非接觸式測(cè)溫。按測(cè)溫方式分類(lèi)有接觸式溫度傳感器和非接觸式溫度傳感器。數(shù)字式溫度傳感器輸出的是隨溫度變化的數(shù)字量，同模擬輸出相比，它輸出響應(yīng)較慢，但容易與MPU接口。其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，體積小，壽命長(zhǎng)，工作穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離；缺點(diǎn)是互換性差，非線性嚴(yán)重。由于純金屬的溫度系數(shù)比合金的高，因此均采用純金屬作為熱電阻組件。它的理論基礎(chǔ)是建立在熱電效應(yīng)上，將熱能轉(zhuǎn)化為電能。模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一（僅測(cè)量溫度）、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)。目前，行許多著名的集成電路生產(chǎn)已開(kāi)發(fā)出上百種智能溫度傳感器產(chǎn)品。 溫度傳感器的選擇在介紹溫度傳感器的選擇原則之前，首先介紹在測(cè)控系統(tǒng)中選擇傳感器的總原則，本原則適用于各種傳感器的選擇。作為單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)前向通道的關(guān)鍵部件，在選擇傳感器時(shí)應(yīng)考慮一下幾個(gè)方面：（1）根據(jù)測(cè)控對(duì)象與測(cè)控環(huán)境確定傳感器的類(lèi)型首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。（3）頻率響應(yīng)特性傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，傳感器的頻率響應(yīng)好，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，傳感器的輸出信號(hào)必須在允許的頻率范圍內(nèi)保持不失真，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有一定得延遲，希望延遲時(shí)間越來(lái)越好。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類(lèi)確定之后首先要看其量程是否滿足要求。（6）精度的選擇精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)上分立式溫度傳感器是最常用的溫度傳感器元件，而集成溫度傳感器特點(diǎn)是測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡(jiǎn)單，它是目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種溫度傳感器。①D/A轉(zhuǎn)換器模擬輸出電壓可能被分離的等級(jí)數(shù)－－可用輸入數(shù)字量的位數(shù)n表示D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率；②可用D/A轉(zhuǎn)換器的最小輸出電壓與最大輸出電壓之比來(lái)表示分辨率。目前單片集成D/A轉(zhuǎn)換器（不包括運(yùn)算放大器）。開(kāi)關(guān)Si的位置受數(shù)據(jù)鎖存器輸出的數(shù)碼di控制：當(dāng)di=1時(shí)，Si將對(duì)應(yīng)的權(quán)電阻接到參考電壓UREF上；當(dāng)di=0時(shí)，Si將對(duì)應(yīng)的權(quán)電阻接地。并且在與集成電路焊接是比數(shù)碼管接線簡(jiǎn)單。圖32 權(quán)電路示意圖圖33權(quán)電路圖電路經(jīng)過(guò)輸入的數(shù)字電路通過(guò)單片機(jī)的程序，輸出通過(guò)權(quán)電路，然后2R189。功能，按鍵二實(shí)現(xiàn)一枚硬幣平衡擺動(dòng)的功能，按鍵三實(shí)現(xiàn)八枚硬幣平衡擺動(dòng)的功能，按鍵四實(shí)現(xiàn)始終指向一點(diǎn)的功能。權(quán)電路是由P1口來(lái)驅(qū)動(dòng)的。與之前的傳感器相比，AD590體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。AD590可以程序設(shè)定9到12位的分辨率，精度為177。AD590一般為三極管型封裝，其引腳圖如圖37所示。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。表31 單片機(jī)89c51P3口的功能及在本系統(tǒng)中的應(yīng)用端口引腳復(fù)用功能本系統(tǒng)接口分配RXD（串行口輸入口）與手動(dòng)升溫按鈕連接TXD（串行口輸出口）與手動(dòng)降溫按鈕連接INT0（外部中斷）與手動(dòng)調(diào)節(jié)確認(rèn)按鈕連接INT1（外部中斷1）與AD590的I/O端口通訊T0（定時(shí)器0的外部輸入）與高溫報(bào)警的二極管連接T1（定時(shí)器1的外部輸入）與低溫報(bào)警的二極管連接WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）備用RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）備用在該系統(tǒng)中，AD590的數(shù)字信號(hào)輸入/，作為89c51的數(shù)據(jù)輸入。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)動(dòng)器，線驅(qū)動(dòng)器和邏輯緩沖器等。而這些信號(hào)將分別作為L(zhǎng)ED數(shù)碼管顯示的信號(hào)輸入和啟動(dòng)制冷設(shè)備、電暖設(shè)備的輸入。本設(shè)計(jì)采用MCS51系列的AT89C51單片機(jī)，因?yàn)锳T89C51單片機(jī)應(yīng)用廣泛，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，性?xún)r(jià)比高。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）。（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)。（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。 A/D轉(zhuǎn)換電路工作原理A/D 轉(zhuǎn)換電路如圖39所示。（低電平有效）ADC0801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?，表示本次轉(zhuǎn)換已結(jié)束。它的主要特性如下：(1)流過(guò)器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文）度數(shù)；即：式中：(1)Ir—流過(guò)器件（AD590）的電流，單位為mA；T—熱力學(xué)溫度，單位為K。圖310 TTL7447 BCD顯示電路第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)包括啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換、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、設(shè)置溫度等工作在主程序中完成，溫度控制在中斷服務(wù)程序中完成，即每隔一段時(shí)間對(duì)比測(cè)量溫度與設(shè)定溫度之間的大小關(guān)系，根據(jù)對(duì)比結(jié)果給出控制信號(hào)，令壓縮機(jī)的運(yùn)行或停止，實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)控。圖43 溫度設(shè)置軟件流程圖 圖44 溫度顯示軟件流程圖 AD590數(shù)據(jù)通信概述 和AD590通信，其命令序列有3步：初始化、ROM命令（跟隨需要交換的數(shù)據(jù)）和功能命令（跟隨需要交換的數(shù)據(jù)）。2. ROM命令在主機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答脈沖后，就可以發(fā)出ROM命令。主機(jī)通過(guò)重復(fù)執(zhí)行搜索ROM循環(huán)（搜索ROM命令跟隨著位數(shù)據(jù)交換），以找出總線上所有的從機(jī)設(shè)備。如果該命令用于多節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)則必然發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，因?yàn)槊總€(gè)從機(jī)設(shè)備都會(huì)響應(yīng)該命令。例如，主機(jī)通過(guò)在發(fā)出跳越ROM命令后，跟隨轉(zhuǎn)換溫度命令[44h]就可以同時(shí)命令總線上所有