基于51单片机的温度控制系统方案设计书Word格式文档下载.docx
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AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦所示。
1CMOS8位微处理器。
其引脚图如图除只读存储器的低电压，高性能
显示系统分析与论证2.2显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。
在显示驱动电路中拟订了两种设计方案：
方案一：
采用静态显示的方案采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。
方案二：
采用动态显示的方案由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。
口线的前提下选用方案一的静态显示。
I/O由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省．
引脚图1AT89C51图
检测系统分析与论证2.3
1温度检测：
有选用AD590和LM35D两种温度传感器的方案，但考虑到两者价格差距较大，而本系统中对温度要求的精度不很高，因而选用比较廉价LM35D。
温度传感器采用的是NS公司生产的LM35D,他具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围,他的输出电压与摄氏温度线性成比例,且无需外部校准或微调,可以提供±
1/4℃的常用的室温精度。
LM35的输出电压与摄氏温度的线形关系可用下面公式表示,0℃时输出为0V,每升高1℃,输出电压增加10mV。
其电源供应模式有单电源与正负双电源两种,其接法如图2与图3所示。
正负双电源的供电模式可提供负温度的测量,单电源模式在非常省电。
本系统采用的是单电源模式。
50mA,25℃下电流约为Vout=10mV/℃×
T（℃）液位检测：
同样考虑到成本问题，选用自己做一个液位传感装置。
2
双电源模式3图2单电源模式图控制系统分析与论证2.4由于需要用大功率加热装置对水温进行调节，故采用带过零检测双向可控硅输出光电耦合器MOC3041构成后向控制电路。
系统原理框图3
硬件组成框图如图4所示：
主要由AT89C51单片机、温度信号采集和调理、AD转换、数码显示电路、温度控制等部分组成。
．
A/换电液位检电
硬件框图4图
电源开启后，可以显示出实时的温度，并且可以判断出此时的温度是否需要对水进行加热操作硬件电路4
温度信号检测和调理电路4.1。
uA741进行放大处理，如图5LM35D采用单电源供电模式如图2将采集到的电压信号送入运放
信号采集调理电路图5
显示电路4.2
的连接方式。
中作图的方便，故采用如图和两个数码管构成，为了PCB6显示电路由两片74LS164
温度显示电路图6
提供。
的164Q7提供，第二个数码管的数据由第一个提供，第一个数码管的数据由单片机的时钟由单片机的P1.1P1.0所示。
7的时序图如图164．
的时序图774LS164图温度控制电路4.3
。
构成，硬件连接如图8BT137温度控制电路由光电耦合器MOC3041和双向晶闸管
温度控制电路图8
转换电路4.4AD本部分电路由ADC0809和一些74系列芯片构成，其中74LS74用于对单片机的ALE信号进行分频作为0809的时钟，所示。
9口的分时复用。
该部分硬件电路如图P0用做地址锁存实现单片机74LS373．
转换电路9AD图主控系统电路4.5该系统由AT89C51构成，由5V电源供电，采用6Mhz的晶振。
主控系统电路主要承担显示及对温度的PID控制的核心为单片机的主控电路。
10引用，各功能通过软件软件实现。
图
单片机主控电路10图A图见附件整体4.6PCB
软件部分5
主程序流程说明5.1．
主程序的任务主要是循环检测采集到的温度值，不断比较实现PID控制。
流程图如下开初始延采集一次温度数并进行转B
数据暂修改指延再采集一次温度据并进行转A=B?
A<
=30?
A>
=96?
B?
JR=JR=JR=JR=1
主程序流程图图11
各子程序模块流程5.2显示部分5.2.1．
显示部分主要包括三个小模块：
第一、原始数据的拆分；
第二、待显示数据查表；
第三、待显示数据的输出。
数据分1413，查表流程如图配表如图12，送待显示数据流程如图
查表程序流程14待显示数据输出流程图图13
中断程序部分5.2.2中断部分包括定时器中断（主要实现1秒刷新一次显示）和外部中断（检测液位。
为防止抖动，设置一个标志位，进。
和图1615入中断后判断标志位，如果一秒钟内没有出中断，则响应，否则不响应），流程图分别如图
入中断
入中保护现F1=1到重赋计数初F1=1
停止加调用显1S
延恢复现返返回
外中断流程图1615图定时器中断流程图图C整体程序见附件5.3
系统调试6
软件调试6.1
KeiluVision2和Proteus7调试所用软件：
）内。
结果正常BProteus7中的原理图（附件格式的文件后导入将编写好的程序用KeiluVision2汇编编译成hex显示，说明程序本身没有问题。
硬件调试6.2
调试所用工具：
直流稳压电源，示波器，万用表等。
放大电路的调试：
6.2.1
将信号调理部分电路的输入端接地，调节电位器，使输出电压为零（用万用表毫伏档测量）。
输入一定的电压值倍。
50—1V范围内，观察电路的输出电压，调节电阻值，使输出为输入的显示电路的调试：
6.2.2
先写一个简单的显示程序，烧入单片机内，接好电路，观察显示是否正常。
6.2.3转换电路的调试：
AD所接受到的信号是否正确，如时钟信号、开始信号等、ADC0809写一个简单的控制ADC0809的程序，用示波器观察端持续加高电平，使允许输出，用万用表或示波器测量各个输出引脚的转换情况，结果OE给定输入端一个电压，给与计算值是否相符合。
6.2.4系统的整体调试：
和排，最后去掉373将编写好的程序烧入单片机中，接好整体电路，观察输出结果是否正确。
调试中显示一直是99向单片机送数据的时间有很短，所以，即使送欧姆，而ADC0809阻，显示正常。
主要是因为加的排阻过小，只有330。
，所以一直显示99也可能会被单片机认为是入01系统存在的问题：
6.2.5
灯的灯的亮灭变化，没有接上实际的光耦驱动大功率加热器件，而实际测试时，ledled由于实验调试时，只是观察
口的驱动电流，使之能够驱动光耦。
调P1.2以增大74LS07亮度不高说明驱动电流太小，因而在驱动光耦时还需加入．
试的过程中发现所购买的ADC0809的IN0输入端直接与地短接，所以，真正做成的系统用的是通道1。
又加上调试时，因而选地址时是直接把地址选择端接成了高低电平，虽然实现了功能但是与初衷不符。
去掉了排阻和74LS373
参考资料：
华中科技大学出版社电子线路综合设计【1】谢自美
单片机原理及应用】张毅刚【2A:
附件．
图整体PCB
B:
仿真图PROTEUS：
本系统所用程序：
附件CDINBITP1.0CLKBITP1.1JRBITP1.2
F1BIT21H
ORG0000HSJMPMAINORG0003HLJMPINT00ORG000BHLJMPINTDISPORG0030HMAIN:
SETBEASETBEX0SETBET0MOVTMOD,#01HMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0Hmov20h,#10。
中断初始化SETBTR0
CLRF1CJ1:
MOVR0,#30HLCALLD1SLCALLAD0809．
MOVB,A
CJ2:
MOVR0,#31HLCALLD1SLCALLAD0809CJNEA,B,COMP
LJMPCJ2
COMP:
CJNEA,#30H,N30
SETBCTRO
LJMPCJ1
N30:
JNCCOM96
SETBJR
LJMPCJ1COM96:
CJNEA,#96H,N96CLRJRLJMPCJ1N96:
JCCOMABCLRJRLJMPCJ1COMAB:
CJNEA,B,DRLJMPCJ2DR:
JCDOWNRISE:
SETBJRLJMPCJ1DOWN:
CLRJRLJMPCJ1
数据采集转换AD0809:
MOVDPTR,#0FFF8HLOOP:
MOVX@DPTR,AMOVR7,#0AHDELAY:
NOPNOPNOPDJNZR7,DELAYMOVXA,@DPTR
MOVDPTR,#TBCDMOVCA,@A+DPTRMOV@R0,ARET
拆分DISP0:
MOVR1,#40HMOVA,@R0MOVB,AANLA,#0F0HSWAPAMOV@R1,AincR1MOVA,BANLA,#0FHMOV@R1,ARET。
查表DISP1:
MOVR0,#40HMOVR1,#50HMOVR7,#2
L1:
MOVDPTR,#SEGTABMOVA,@R0MOVCA,@A+DPTRMOV@R1,AINCR0INCR1DJNZR7,L1RET。
显示DISP2:
MOVR0,#50HMOVR1,#2L2:
MOVA,@R0MOVR7,#8L3:
RLCAMOVDIN,CCLRCLKSETBCLKDJNZR7,L3INCR0DJNZR1,L2RETDISP:
PUSHACCPUSHBmov33h,r0LCALLDISP0LCALLDISP1LCALLDISP2movr0,33hPOPBPOPACC．
RET
D100MS:
MOVR3,#200DEL0:
MOVR4,#125DEL1:
DJNZR4,DEL1DJNZR3,DEL0RETD1S:
MOVR5,#10DEL2:
CALLD100MSDJNZR5,DEL2RET
INT00:
JNBF1,LINTCLRJRSJMPRETURNLINT:
SETBF1LCALLD1SRETURN:
RETI
INTDISP:
PUSHACCPUSHBMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0Hdjnz20h,backmov20h,#10LCALLDISPback:
POPBPOPACCRETI
TBCD:
DB00H,00H,01H,01H,02H,02H,02H,03HDB03H,04H,04H,04H,05H,05H,05H,06HDB06H,07H,07H,07H,08H,08H,09H,09HDB09H,10H,10H,11H,11H,11H,12H,12HDB12H,13H,13H,14H,14H,14H,15H,15HDB16H,16H,16H,17H,17H,18H,18H,18HDB19H,19H,20H,20H,20H,21H,21H,21HDB22H,22H,23H,23H,23H,24H,24H,25HDB25H,25H,26H,26H,27H,27H,27H,28HDB28H,28H,29H,29H,30H,30H,30H,31HDB31H,32H,32H,32H,33H,33H,34H,34HDB34H,35H,35H,35H,36H,36H,37H,37H．
DB37H,38H,38H,39H,39H,39H,40H,40HDB41H,41H,41H,42H,42H,43H,43H,43HDB44H,44H,44H,45H,45H,46H,46H,46HDB47H,47H,48H,48H,49H,49H,49H,50HDB50H,50H,51H,51H,51H,52H,52H,53HDB53H,53H,54H,54H,55H,55H,55H,56HDB56H,57H,57H,57H,58H,58H,59H,59HDB59H,60H,60H,60H,61H,61H,62H,62HDB62H,63H,63H,64H,64H,64H,65H,65HDB66H,66H,66H,67H,67H,67H,68H,68HDB69H,69H,69H,70H,70H,71H,71H,71HDB72H,72H,73H,73H,73H,74H,74H,74HDB75H,75H,76H,76H,76H,77H,77H,78HDB78H,78H,79H,79H,80H,80H,80H,81HDB81H,82H,82H,82H,83H,83H,83H,84HDB84H,85H,85H,85H,86H,86H,87H,87HDB87H,88H,88H,89H,89H,89H,90H,90HDB90H,91H,91H,92H,92H,92H,93H,93HDB94H,94H,94H,95H,95H,96H,96H,96HDB97H,97H,98H,98H,98H,99H,99H,99H
SEGTAB:
DB77H,14H,0B3H,0B6H,0D4HDB0E6H,0E7H,34H,0F7H,0F6HEND
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