温度控制器的设计与制作.docx

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温度控制器的设计与制作

温度控制器的设计与制作

一、功能要求

设计并制作一个温度控制器，用于自动接通或断开室内的电加热设备，从而使室内温度达到设定温度要求，并能实时显示室内温度。

当室内温度大于等于设定温度时，控制器断开电加热设备；当室内温度比设定温度小2时，控制器接通电加热设备。

控温范围：

0~51

控温精度：

≤1

二、硬件系统设计

1．硬件系统由七部分组成，即单片机及看门狗电路、温度检测电路、控制输出电路、键盘电路、显示电路、设置温度储存电路及电源电路。

（1）单片机及看门狗电路

根据设计所需的单片机的内部资源（程序存储器的容量、数据存储器的容量及I/O口数量），选择AT89C51-24PC较合适。

为了防止程序跑飞，导致温度失控，进而引起可怕的后果，本设计加入了硬件看门狗电路IMP813L，如果它的WDI脚不处于浮空状态，在1.6秒内WDI不被触发（即没有检测到上什沿或下降沿），就说明程序已经跑飞，看门狗输出端

将输出低电平到手动复位端，使复位输出端RST发出复位信号，使单片机可靠复位，即程序重新开始执行。

（注：

如果选用AT89S51，由于其内部已具有看门狗电路，就不需外加IMP813L）

（2）温度检测电路

温度传感器采用AD590，它实际上是一个与绝对温度成正比的电流源，它的工作电压为4~30V，感测的温度范围为-550C~+1500C，具有良好的线性输出，其输出电流与温度成正比，即1μA/K。

因此在00C时的输出电流为273.2μA，在1000C时输出电流为373.2μA。

温度传感器将温度的变化转变为电流信号，通过电阻后转变电压信号，经过运算放大器JRC4558运算处理，处理后得到的模拟电压信号传输给A/D转换部分。

A/D转换器选用ADC0804，它是用CMOS集成工艺制成的逐次逼近型模数转换芯片，分辨率8位，转换时间100μs，基准电压0~5V，输入模拟电压0～5V。

（3）控制输出电路

控制信号由单片机的P1.4引脚输出，经过光耦TLP521-1隔离后，经三极管C8550直接驱动继电器WJ108-1C-05VDC，如果所接的电加热设备的功率≤2KW，则可利用继电器的常开触点直接控制加热设备，如果加热设备的功率>2KW，可以继电器控制接触器，由接触器直接控制加热设备。

（4）键盘电路

键盘共有四个按键，分别是S1（设置）、S2（+）、S3（-）、S4（储存）。

通过键盘来设置室内应达到的温度，键盘采用中断方式控制。

（5）显示电路

显示电路由两位E10501_AR数码管组成，由两片74LS164驱动，实现静态显示，74LS164所需的串行数据和时钟由单片机的P3.0和P3.1提供。

对于学过“串行口”知识的班级，实习时，可以采用串行口工作于方式0，即同步移位寄存器的输出方式，通过串行口输出显示数据（实时温度值或设置温度值）；对于没学过“串行口”知识的班级，实习时，可以采用模拟串行口的输出方式，实现显示数据的串行输出。

（6）设置温度存储电路

为了防止设定温度在电源断电后丢失，此设计加入了储存电路，储存器选用具有I2C总线功能的AT24C01或FM24C01均可。

每次通过键盘设置的室内设定温度都通过储存器储存起来，即使是电源断电，储存器存储的设定温度也不丢失，在电源来电后，单片机自动将设定温度从储存器中读出，一方面避免了断电后的更新设置工作；另一方面也保护了控制器控制的安全性，可靠性。

（7）电源电路

电源采用了串联型集成稳压器电路，电源有两路输出，一路由L7805CV稳压输出+5V，除JRC4558、AD590外，电路的其它部分均由+5V供电；一路由MC78L12和LM79L12稳压输出±12V，给JRC4558、AD590供电。

当然这里还可以选择现成的开关型稳压电源，但它的价格相对来说要高一些。

2．硬件系统电路原理图：

3．材料表

型号

数量

对应元件序号

种类

330Ω

1

R26

电阻

470Ω

19

R1~R17、R28、R29

820Ω

2

R20、R25

1K

2

R22、R23

2K

1

R27

3K

2

R21、R24

10K

2

R18、R19

2K

2

RP3、RP4

电位器

5K

2

RP1、RP2

10P

1

C9

瓷片电容

30P

2

C17、C18

100μ/25V

4

C1、C2、C3、C4

电解电容

470μ/16V

2

C5、C6

1N4148

2

D2、D3

整流二极管

3.9V/1W

1

D1

稳定二极管

红色、φ3

2

D4、D5

发光二极管

DB107

1

ZLQ1

整流桥

KBP206

1

ZLQ2

C8550

1

Q1

三极管

12M

1

Y1

晶振

74LS164

2

U11、U12

IC

AD590

1

U9

ADC0804

1

U5

AT24C01

1

U6

AT89C51

1

U4

IMP813L

1

U7

JRC4558

1

U8

L7805CV

1

U3

LM79L12

1

U2

MC78L12

1

U1

TLP521-1

1

U10

E10501-AR

2

DS1、DS2

数码管

WJ108-1C-05VDC

1

K1

继电器

220V/8V/

2×15V/2.5W

1

T1

电源变压器

VH-2

2

CN1、CN2

连接座

三、软件系统设计

1．温控系统采用模块化程序结构，可分为四大模块：

（1）系统初始化模块：

完成变量的设定、中断入口的设定、各变量赋初值、堆栈设定、读设置温度、定时器T0工作方式及初值的设定并启动、开中断。

（2）循环模块：

完成A/D转换及温度值的换算、温度值显示、温度比较、看门狗的触发。

（3）定时器T0中断模块：

完成1秒的定时。

（4）外部中断INT1中断模块：

完成键盘对温度值的设定。

2．软件流程框图：

3．参考程序：

;----------------------------

;温度控制器源程序

;----------------------------

s1bitp1.0;s1按键控制口位

s2bitp1.1;s2按键控制口位

s3bitp1.2;s3按键控制口位

s4bitp1.3;s4按键控制口位

wdkzbitp1.4;温度控制口位

wdibitp1.5;看门狗触发端

sdabitp1.7;AT24C01的数据线

sclbitp1.6;AT24C01的时钟线

drxdbitp3.0;74LS164数据

dtxdbitp3.1;74ls164时钟

intrbitp3.2;A/D转换结束信号控制口位

szledbitp3.5;设置LED

sbzbit00h;秒标志位

swwdequ30h;十位温度的BCD码存储单元

gwwdequ31h;个位温度的BCD码存储单元

adpjequ32h;A/D转换后的平滑滤波值存储单元

szwdequ33h;设置温度值存储单元

adwzequ34h;5次A/D值的初始位置,即34h~38h

mjszequ39h;1秒记数值（50ms次数）

smjszequ3ah;3秒记数值（200ms次数）

shmjszequ3bh;10秒记数值（200ms次数）

org0000h

ljmpstart

org000bh

ljmptimezd;T0中断

org0013h

ljmptemszzd;INT1中断

org0030h

start:

clrsbz

movmjsz,#20

movsmjsz,#15

movshmjsz,#50

movsp,#60h

;--------------赋初值

;lcalldurom

movszwd,a

;--------------读设置温度

movtmod,#01h

movth0,#3ch

movtl0,#0b0h

setbtr0

;--------------定时器T0的设定及启动

setbit1

setbex1

setbet0

setbea

;--------------开中断（INT1和T0中断）

cyc:

lcalladzh

mova,adpj

lcallbcdzh

lcalldisp

lcalltembj

jnbsbz,$

clrsbz

lcallwdog

sjmpcyc

;---------------------------

;模数转换子程序名：

adzh

;入口参数:

无

;出口参数:

adpj

;---------------------------

adzh:

pushpsw

pushacc

movr1,#adwz

movr2,#5

adzh1:

movx@r0,a

jbintr,$

movxa,@r0

mov@r1,a

incr1

djnzr2,adzh1

;--------------5次A/D值完成

movr0,#adwz

movr2,#5

lcallpaix

;--------------5次A/D值排序

movr5,#00h

movr6,#00h

movr7,#3

mova,#adwz

adda,#1

movr1,a

jiafa:

mova,@r1

adda,r5

movr5,a

mova,r6

addca,#0

movr6,a

incr1

djnzr7,jiafa

;--------------去极值后,余下的3个值求和（和在r6r5中）

chufa:

movr3,#16

movr4,#30

movr7,#0

mova,r5

adda,r5

movr5,a

mova,r6

addca,r6

movr6,a

mova,r5

adda,#15

movr5,a

mova,r6

addca,#0

movr6,a

;--------------为"四舍五入"作准备即和值乘以2加上15除以30

chufa1:

clrc

mova,r5

rlca

movr5,a

mova,r6

rlca

movr6,a

mova,r7

rlca

subba,r4

jncchufa2

adda,r4

sjmpchufa3

chufa2:

incr5

chufa3:

movr7,a

djnzr3,chufa1

movadpj,r5

;-------------完成温度平均值

popacc

poppsw

ret

;--------------------------------

;排序子程序名:

paix（从大到小）

;入口参数：

R0指向数据存储区的首地址,R2存放数据长度

;--------------------------------

paix:

pushpsw

pushacc

paix0:

mova,