【正文】 ................................................................................................37 致謝 .................................................................................................................................................38 參考文獻 ..........................................................................................................................................39 基于 AT89S51 的溫度控制系統(tǒng) 3 第 1 章 緒論 課題設(shè)計背景和目的 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)。采用單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。熟悉 Protel 軟件的使用方法。溫度測量系 統(tǒng)主要由兩部分組成，一部分是傳感器，它將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號。對于測點較多，并具有報警、巡測、控制等多功能測溫裝置，一般采用單片機電路。目前 ,半導(dǎo)體溫度傳感器工作的溫度范圍還限于 50～ 150 ℃。 (1)晶體管溫度檢測元件 (2)集成電路溫度檢測元件 (3)核磁共振溫度檢測器 (4)熱噪聲溫度檢測器 (5)石英晶體溫度檢測器 (6)光纖溫度檢測器 (7)激光溫度檢測器。溫度傳感器隨著溫度變化而引起變化的物理參數(shù)有 : 膨脹、電阻、電容、熱電動勢 ,磁性能、頻率、光學(xué)特性及熱噪聲等等。另一種溫度測量方法是使用熱電偶，其測量精度較高，但測試過程復(fù)雜，測量時間長，而且采用電橋測量的系統(tǒng)抗干擾能力較差，誤差較大。接觸式檢測的方法主要包括基于物體受熱體積膨脹性質(zhì)的膨脹式溫度檢測儀表；基于熱電效應(yīng)的熱電偶溫度檢測儀表。 由單片機組成的溫度測控系統(tǒng) ,通過在單片機外部添加各種接口電路，可構(gòu)成單片機最小系統(tǒng)，用以實現(xiàn)對溫度控制對象的溫度的顯示和控制。通過這種控制方式實現(xiàn)對保溫箱的溫度控制。 基于 AT89S51 的溫度控制系統(tǒng) 6 第 2 章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計方案 本溫度控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，它用溫度傳感器將檢測到的溫度信號經(jīng) A／ D 轉(zhuǎn)換后送入單片機中進行數(shù)據(jù)處理并顯示當前溫度值，用當前溫度值與設(shè)定溫度值進行比較。系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部分協(xié)調(diào)完成 ,硬件部分主要完成主機電路、數(shù)據(jù)采集電路、鍵盤顯示電路、控制執(zhí)行等電路的設(shè)計。通過在芯片外圍添加顯示、控制等外 圍電路來實現(xiàn)對保溫箱溫度的實時檢測和控制功能。電路基本工作原理：傳感器電路將感受到的溫度信號以電壓形式輸出到輸入到 A/D 采樣電路， 由 A/D 轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量值送給單片機系統(tǒng)， 單片機系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計的溫度要求判斷是否需要接通加溫電路或降溫電路。 主要性能特點 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器； 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）； 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口； 5 個中斷優(yōu)先級、 2 層中斷嵌套中斷； 6 個中斷源； 2 個 16 位可編程定時器 /計數(shù)器； 2 個全雙工串行通信口； 看門狗（ WDT）電路； 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路； 與 MCS51 兼容； 1全靜態(tài)工作： 0Hz33MHz； 1 三級程序存儲器保密鎖定； 1可編程串行通道； 1低功耗的閑置和掉電模式。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 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。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 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。 I/O 口作為輸入口時有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。除了 P1 口外 P0、 P P3 口都還有其他的功能。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低位字節(jié)。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。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 EA/VPP：外部程序 存儲器訪問允許。 XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器的輸入端。因而，從使用角度來說， LM35 與用開爾文標準的線性溫度傳感器相比更有優(yōu)越之處， LM35 無需外部校準或微調(diào)，可以提供177。 1/4℃； ?校準方式：直接用攝氏溫度校準； ?封裝： TO4 TO9 SO8； ?使用溫度范圍： 55～ +150℃額定范圍。 ADC0808 是 ADC0809 的簡化版本，功能基本相同。各引腳功能如下： 1～ 5 和 26～ 28（ IN0～ IN7）： 8 路模擬量輸入端。 7（ EOC）： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。要求時鐘頻率不高于 640KHZ。 數(shù)碼管顯示 數(shù)碼管相關(guān)內(nèi)容 四位數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管 。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。 數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一 起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。比外型高度小。時鐘點：四位數(shù)碼管中，第二位 8 與第三位 8 字中間的二個點。下面是一張四位一體數(shù)碼管引腳分布圖 基于 AT89S51 的溫度控制系統(tǒng) 15 4 位一體數(shù)碼管，其內(nèi)部段已連接好，引腳如圖所示（正面朝自己，小數(shù)點在下方）。 電磁繼電器作用： 利用電磁繼電器可以用低電壓、弱電流的控制電路來控制高電壓、強電流的工作電路，并且能實現(xiàn)遙控和生產(chǎn)自動化，電磁繼電器被廣泛地應(yīng)用于自動控制（如：冰箱、汽車、電梯、機床里的控制電路）和通信領(lǐng)域。它是一種產(chǎn)生負熱阻的制冷技術(shù)，其特點是無運動部件，可靠性也比較高。因此，制冷片對于芯片來說是主動制冷的裝置，而對于整個系統(tǒng)來說，只能算是主動的導(dǎo)熱裝置，因此，采用半導(dǎo)體制冷裝置的 ZENO96 智冷版，依然要采取主動散熱的方式對制冷片的熱端進行降溫。吸熱和放熱的大小是通過電流的大小以及半導(dǎo)體材料 N、 P 的元件對數(shù)來決定，以下三點是熱電制冷的溫差電效應(yīng)。 中國在半導(dǎo)體制冷技術(shù)開始于 50 年代末 60 年代初，當時在國際上也是比較早的研究單位之一， 60 年代中期，半導(dǎo)體材料的性能達到了國際水平， 60 年代末至 80 年代初是我國半導(dǎo)體制冷片技術(shù)發(fā)展的一個臺階。 基于 AT89S51 的溫度控制系統(tǒng) 18 半導(dǎo)體制冷片具有兩種功能，既能制冷，又能加熱，制冷效率一般不高，但制熱效率很高，永遠大于 1。 半導(dǎo)體制冷片的反向使用就是溫差發(fā)電，半導(dǎo)體制冷片一般適用于中低溫區(qū)發(fā)電。 醫(yī)療方面；冷力、冷合、白內(nèi)障摘除片、血液分析儀等。此外，還有其它方面的應(yīng)用，這里就不一一提了。 C51 已被完全集成到 uVision2 的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，調(diào)試器。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 sbit P2_0=P2^0。 sbit P2_4=P2^4。 sbit OE=P3^5。 /*T/C0 工作在方式 1 定時 */ EA=1。 /*啟動 T/C0 開始計數(shù) */ EX0=1。 TH0=(655361)/256。 ST=1。 getdata=P1。 P2_3=1。 for(h=0。 P0=num[a/10]。 P2_6=0。 P0=0xff。 P2_5=1。h++)。 P2_4=0。h50。 /*正向降溫 */ P2_1=0。 P2_2=0。 } } } int0() interrupt 0 { a++。 P3_4=!P3_4。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持 805 HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086和 MSP430 等， 20xx 年即將增加 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。 2．仿真處理器及其外圍電路 可以仿真 51 系列、 AVR、 PIC、 ARM、等常用主流單片機。Relays G2R 三級管 Transistors 7 段數(shù)碼管 Optoelectronics 7SEGCOMAN（共陽） 7SEGCOMCAT（共陰） LED Optoelectronics LEDBLUE/GREEN 選擇要使用的元件 基于 AT89S51 的溫度控制系統(tǒng) 25 在 Pick Device 窗口雙擊相應(yīng)元件名稱，即可將元件添加到主界面左側(cè)的列表中 放置元件到繪圖區(qū) 單擊列表中的元件，然后在右側(cè)的繪圖區(qū)單擊，即可將元件放置到繪圖區(qū)。 刪除連線 同刪除元件 繪制電源和地 單擊工具欄上的左起第 8 個工具（ InterSheet Terminal），左側(cè)工具欄顯示 TERMINALS，可在其中選擇 POWER 或 GROUND，像放置元件一樣放置到繪圖區(qū)。 2． Proteus 可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、 SPI 調(diào)試器、I2C 調(diào)試器、信號發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。這些都盡可能減少了儀器對測量結(jié)果的影響。 PROTEUS 是單片機課堂教學(xué)的先進助手。這在相當程度上替代了傳統(tǒng)的單片機實驗教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、軟件調(diào)試、運行結(jié)果等。 Protel DXP 是第一個將所有設(shè)計工具集于一身的板級設(shè)計系統(tǒng)，電子設(shè)計者從最初的項目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可 以按照自己的設(shè)計方式實現(xiàn)。當前比較流行的 Protel 9 Protel 99 SE，就是它的前期版本。 特點 Protel DXP 20xx 新特點： 1. 整合式的元件與元件庫 在 Protel DXP 20xx 中采用整合式的元件 ,在一個元件里連結(jié)了元件符號 (Symbol)、元件包裝 (Footprint)、 SPICE 元件模型 (電路仿真所使用的 )、 SI 元件模型 (電路板信號分析所使用的 )。對于同一個設(shè)計文件可指定要使用其中的某些元件或不使用其中的某些元件，然后產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表等文件?？蓪⒏魑募嫒肴雴我粩?shù)據(jù)庫文件，即 Protel 99SE 的 ddb，也可以存為 Windows 文件，即一般的分離文件，而不需要數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(ODBC)，就可以存取該文件，此外新增了一個混合模式，也就是在數(shù)據(jù)庫外存為獨立的Windows 文件。 9. 強化的變更設(shè)計功能 在 Protel DXP 20xx 中，進行比較后，所產(chǎn)生的報表文件可作為變更設(shè)計的依據(jù)，讓設(shè)計完全同步。 11. 強化設(shè)計驗證 在 Protel DXP 20xx 中強化了設(shè)計驗證的功能，讓電路圖與電路板之間的轉(zhuǎn)換更準確，同時對交互參考的操作也更容易。 15. 加強焊點堆棧的定義 Protel DXP 20xx 板增強了焊點堆棧的定義與管理，設(shè)計者可以存儲所定義的焊點堆棧以供日后再使用 。 19. 不同波形的重疊 設(shè)計者 可以將不同的波形放置在一起，也可以同時使用多個不同的 Y 軸坐標。設(shè)計者能夠準確地分析電路的工