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单片机温度控制系统的设计论文
单片机温度控制系统的设计论文
摘 要
随着电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，那么可编程控制器的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。
在现代社会中，温度控制不仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了各个方面。
随着人们生活质量的提高，酒店厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子，温度控制将更好的服务于社会目前，单片机控制器在从生活工具到工业应用的各个领域，例如生活工具的电梯、工业生产中的现场控制仪表、数控机床等。
尤其是用单片机控制器改造落后的设备具有性价比高、提高设备的使用寿命、提高设备的自动化程度的特点。
现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到温度控制,早期温度控制主要应用于工厂中，例如钢铁的水溶温度，不同等级的钢铁要通过不同温度的铁水来实现，这样就可能有效的利用温度控制来掌握所需要的产品了。
随着社会的发展，人们对食品温度的控制要求也越来越高，对于低温冷藏车的温度控制也就相应的不断提高，而我设计的低温冷藏车就是为了达到这样的温度控制要求而进行设计的。
我所采用的控制芯片为AT89C51，此芯片功能强大，能够满足设计要求。
通过对电路的设计，对芯片的外围扩展，来达到对冷藏车温度的控制和调节功能。
关键字：
AT89C51单片机、温度、软件设计
目 录
摘 要………………………………………………………………………………6
目 录………………………………………………………………………………7
第一章绪论
1-1概述………………………………………………………………………………9
1-2温度控制的总体设计和思路……………………………………………………9
1-3温度控制方框图…………………………………………………………………10
1-4温度巡回测量控制仪基本要求…………………………………………………10
1-5发挥部分…………………………………………………………………………10
第二章单片机AT89C51的结构和原理
2-1AT89C51单片机的结构…………………………………………………………11
2-2AT89C51单片机主要特性………………………………………………………11
2-3AT89C51单片机引脚功能说明…………………………………………………11
2-4复位电路…………………………………………………………………………12
2-5时钟电路…………………………………………………………………………13
第三章温度控制的硬件设备
3-1采样系统及温度传感器的选择
3-1-1采样系统…………………………………………………………………15
3-1-2温度传感器的选择………………………………………………………15
3-2集成运放的选择
3-2-1放大系统.………………………………………………………………16
3-2-2集成运放的选择…………………………………………………………16
3-3控制系统及光电耦合器的选择
3-3-1控制系统…………………………………………………………………17
3-3-2光电耦合器的选择………………………………………………………17
3-4A/D转换器的选择及介绍………………………………………………………18
3-5显示系统及显示器的选择
3-5-1显示系统…………………………………………………………………18
3-5-2显示器的选择……………………………………………………………19
3-6电源电路…………………………………………………………………………20
第四章温度控制的软件设计
4-1程序模块化处理………………………………………………………………22
4-2内RAM资源配置………………………………………………………………22
4-3程序清单
4-3-1程序入口地址……………………………………………………………22
4-3-2主程序……………………………………………………………………22
4-3-3显示程序…………………………………………………………………23
4-3-4定时器中断子程序………………………………………………………26
4-3-5温度检测子程序…………………………………………………………27
4-3-6温度控制子程序…………………………………………………………28
4-3-7报警子程序………………………………………………………………29
4-3-8键盘子程序用于调节设定值……………………………………………29
第五章调试及小结
5-1单片机温度控制系统的工作原理……………………………………………32
5-2温度检测和A/D转换电路图……………………………………………………32
5-3测试报告………………………………………………………………………32
小 结………………………………………………………………………………34
致 谢………………………………………………………………………………35
参考文献……………………………………………………………………………
基于单片机的数字钟设计论文
摘要
近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。
本次做的数字钟是以单片机（AT89C51）为核心，结合相关的元器件（共阴极LED数码显示器、BCD-锁存/7段译码/驱动器CC4511等），再配以相应的软件，达到制作简易数字钟的目的，其硬件部分难点在于元器件的选择、布局及焊接。
关键词：
单片机 AT89C51 共阴极LED数码显示器 BCD-锁存/7段译码/驱动器CC4511
目录
摘要 2
Abstract 2
目录 3
引言 4
第一章题目 5
1.2、课程设计目的 5
第二章 单片机发展历史 5
2.1三大阶段 5
2.2如果将8位单片机的推出作为起点 6
2.3单片机的发展趋势 7
第三章 单片机的组成及特点 9
3.1 单片机的组成 9
3.2单片机的特点 9
3.3单片机的分类 10
第四章 单片机的应用 10
4.1单片机的应用分类 10
第五章 数字种的构成 12
5.1 数字钟的构成 12
5.2 实验中所需的器材 12
5.3 方案选择与相关技术 13
5.4 AT89C51的单片机简介 13
5.4.1 主要特性 15
5.4.2 管脚说明 16
5.4.3 振荡器特性 18
5.5 CC4511集成简介 19
5.5.1 4511集成分析 19
5.5.2 4511的逻辑图 20
5.6 LED数码显示器简介 21
5.6.1 LED数码显示器的结构 21
5.6.2 LED数码显示器有两种连接方法 22
第六章 电路设计 22
6.1电路接法 22
6.1.1 晶体振荡器与AT89C51的接法 22
6.1.2 单片机AT89C51的银脚的连接 23
6.1.3 译码器CC4511的银脚连接 23
6.2数字钟电路图 24
第七章调试过程：
26
1）检测AT89C51运行否 26
2）七段数码管 26
总结 26
参考文献 26
致谢 27
基于51单片机的温度测量系统
来源：
微计算机信息作者：
赵娜赵刚于珍珠郭守清
摘 要:
单片机在检测和控制系统中得到广泛的应用,温度则是系统常需要测量、控制和保持的一个量。
本文从硬件和软件两方面介绍了AT89C2051单片机温度控制系统的设计，对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。
关键词:
单片机AT89C2051;温度传感器DS18B20;温度;测量
引言
单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛,并且在很多电子产品中也将其用到温度检测和温度控制。
为此在本文中作者设计了基于atmel公司的AT89C2051的温度测量系统。
这是一种低成本的利用单片机多余I/O口实现的温度检测电路,该电路非常简单,易于实现,并且适用于几乎所有类型的单片机。
一.系统硬件设计
系统的硬件结构如图1所示。
1.1数据采集
数据采集电路如图2所示,由温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度,提供给AT89C2051的P3.2口作为数据输入。
在本次设计中我们所控的对象为所处室温。
当然作为改进我们可以把传感器与电路板分离，由数据线相连进行通讯，便于测量多种对象。
DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，支持3V～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。
以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。
分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。
DS18B20使电压、特性有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。
如图2所示DS18B20的2脚DQ为数字信号输入/输出端；1脚GND为电源地；3脚VDD为外接供电电源输入端。
AT89C2051（以下简称2051）是一枚8051兼容的单片机微控器，与Intel的MCS-51完全兼容，内藏2K的可程序化Flash存储体，内部有128B字节的数据存储器空间，可直接推动LED，与8051完全相同，有15个可程序化的I/O点，分别是P1端口与P3端口（少了P3.6）。
1.2接口电路
图2单片机2051与温度传感器DS18B20的连接图
接口电路由ATMEL公司的2051单片机、ULN2003达林顿芯片、4511BCD译码器、串行EEPROM24C16（保存系统参数）、MAX232、数码管及外围电路构成,单片机以并行通信方式从P1.0～P1.7口输出控制信号,通过4511BCD译码器译码，用2个共阴极LED静态显示温度的十位、个位。
串行EEPROM24C16是标准I2C规格且只要两根引脚就能读写。
由于单片机2051的P1是一个双向的I/O端口，所以在我们在设计中将P1端口当成输出端口用。
由图2可知，P1.7作为串性的时钟输出信号与24C16的第6脚相接，P1.6则作为串行数据输出接到24C16的第5脚。
P1.4和P1.5则作为两个数码管的位选信号控制，在P1.4=1时，选中第一个数码管（个位）；P1.5=1时，选中第二个数码管（十位）。
P1.0～P1.3的输出信号接到译码器4511上作为数码管的显示。
此外，由于单片机2051的P3端口有特殊的功能，P3.0（RXD）串行输入端口，P3.1（TXD）串行输出端口，P3.2（INTO）外部中断0，P3.3（INT1）外部中断1P3.4，（T0）外部定时/计数输入点，P3.5（T1）外部定时/计数输入点。
由图2可知，P3.0和P3.1作为与MAX232串行通信的接口；P3.2和P3.3作为中断信号接口；P3.4和P3.5作为外部定时/记数输入点。
P3.7作为一个脉冲输出，控制发光二极管的亮灭。
由于在电路中采用的共阴极的LED数码管，所以在设计电路时加了一个达林顿电路ULN2003对信号进行放大，产生足够大的电流驱动数码管显示。
由于4511只能进行BCD十进制译码，只能译到0至9，所以在这里我们利用4511译码输出我们所需要的温度。
1.3报警电路简介
图3温度在七段数码管上显示连接图
本文中所设计的报警电路较为简单，由一个自我震荡型的蜂鸣器（只要在蜂鸣器两端加上超过3V的电压，蜂鸣器就会叫个不停）和一个发光二极管组成（如图3所示）。
在这次设计中蜂鸣器是通过ULN2003电流放大IC来控制。
在我们所要求的温度达到一定的上界或者下界时（在文中我们设置的上界温度是45℃，下界温度是5℃），报警电路开始工作，主要程序设计如下：
main（）//主函数
{unsignedchari=0;
unsignedintm,n;
while
（1）
{i=ReadTemperature（）;//读温度}
if（i>0&&i<=10）//如果温度在0到10度之间直接给七段数码管赋值
{P1=designP1[i];}
else//如果温度大于10度
{m=i%10;//先给第一个七段数码管赋值
D1=1;
D2=0;
P1=designP1[m];
n=i/10;//再给第二个七段数码管赋值
D1=0;
D2=1;
P1=designP1[n];
if（n>=4&&m>=5）%%（m<=5）//判断温度的取值范围，如果大于45或小于5度，则蜂鸣器叫，发光二极管闪烁
{inta,b;
Q1=1;//蜂鸣器叫
for（a=0;a<1000;a++）//发光二极管闪烁
for（b=0;b<1000;b++）
Q2=1;
for（a=0;a<1000;a++）
for（b=0;b<1000;b++）
Q2=0;}}}
二.系统软件设计
图4系统程序流程图
2.1系统程序流程图
系统程序流程图如图4所示。
2.2温度部分软件设计
DS18B20的一线工作协议流程是：
初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输。
其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序。
故主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：
每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。
复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待16～60微秒左右，后发出60～240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。
程序主要函数部分如下：
（1）初始化函数
//读一个字节函数
ReadOneChar（void）
{unsignedchari=0;
unsignedchardat=0;
for（i=8;i>0;i--）
{DQ=0;//给脉冲信号
dat>>=1;
DQ=1;//给脉冲信号
if（DQ）
dat|=0x80;
delay（4）;}
return（dat）;}
//写一个字节函数
WriteOneChar（unsignedchardat）
{unsignedchari=0;
for（i=8;i>0;i--）
{DQ=0;
DQ=dat&0x01;
delay（5）;
DQ=1;
dat>>=1;}}
（2）读取温度并计算函数
ReadTemperature（void）
{unsignedchara=0;
unsignedcharb=0;
unsignedintt=0;
floattt=0;
Init_DS18B20（）;
WriteOneChar（0xCC）;//跳过读序号列号的操作
WriteOneChar（0x44）;//启动温度转换
Init_DS18B20（）;
WriteOneChar（0xCC）;//跳过读序号列号的操作
WriteOneChar（0xBE）;//读取温度寄存器等（共可读9个寄存器）前两个就是温度
a=ReadOneChar（）;
b=ReadOneChar（）;
t=b;
t<<=8;
t=t|a;
tt=t*0.0625;
t=tt*10+0.5;//放大10倍输出并四舍五入---此行没用
（3）主程序部分见前
return（t）;}
三.结束语
AT89C2051单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好。
即使是非电子计算机专业人员，通过学习一些专业基础知识以后也能依靠自己的技术力量来开发所希望的单片机应用系统。
本文的温度控制系统只是单片机广泛应用于各行各业中的一例，相信读者会依靠自己的聪明才智使单片机的应用更加广泛化。
另外对本例子可以作一些扩展，单片机的应用越来越广泛,由于单片机的运算功能较差,往往需要借助计算机系统,因此单片机和PC机进行远程通信更具有实际意义。
目前此设计已成功应用于钻井模拟器实验室室温控制。
本文作者创新观点：
采用的单片机AT89C2051性价比高，而且温度传感器DS18B20转化温度的方法非常简洁且精度高、测试范围较广。
参考文献
[1]林伸茂.8051单片机彻底研究基础篇北京：
人民邮电出版社2004
[2]范风强等.单片机语言C51应用实战集锦北京：
电子工业出版社2005
[3]谭浩强.C语言程序设计（第二版）北京：
清华大学出版社1999
[4]夏路易等.电路原理图与电路板设计教程北京：
北京希望电子出版社2002
[5]赵晶.Protel99高级应用北京：
人民邮电出版社2000
[6]聂毅.单片机定时器中断时间误差的分析及补偿[J]微计算机信息2002,18（4）:
37~38
基于可编程逻辑器件的微波炉控制器芯片的设计论文
摘 要
本课题主要是基于可编程逻辑器件，使用硬件描述语言VHDL，采用“自顶向下”的设计方法,编写一个微波炉控制器的芯片，并使用MAX+plusII软件仿真结果。
本文首先介绍了可编程逻辑器件的发展过程，然后对于编写微波炉控制器相关的理论知识作了说明，接着主要讲解了可编程逻辑器件的微波炉控制器的设计思路与模块划分。
把微波炉控制器划分为六大模块，组合起来实现了微波炉的数码管测试功能，时间设置功能，烹调计时功能，完成信息提示功能，系统复位等五项基本功能，并对时钟分频电路功能，虚拟按键电路功能作了一定程度上的探讨。
最后，使用MAX+plusII仿真软件对每个模块和主程序分别进行了结果仿真，并对仿真出来的结果作了分析。
关键字：
可编程逻辑器件，复杂可编程逻辑器件，现场可编程门阵列，高速集成电路描述语言
目 录
目录……………………………………………………………………Ⅰ
摘要……………………………………………………………………Ⅲ
引言……………………………………………………………………1
1概述……………………………………………………………………2
1.1可编程器件的发展历程………………………………………………2
1.2可编程器件的发展应用………………………………………………4
1.2.1PLD在ASIC设计中的应用……………………………………4
1.2.2PLD在ASIC设计中的应用……………………………………4
1.3可编程器件的前景……………………………………………………5
2基础知识……………………………………………………7
2.1CPLD/FPGA概述……………………………………………………7
2.1.1CPLD/FPGA简介………………………………………………7
2.1.2CPLD/FPGA区别………………………………………………8
2.1.3CPLD/FPGA特点………………………………………………8
2.2VHDL语言概述………………………………………………………9
2.3MAX+plusII概述……………………………………………………11
2.3.1MAX+plusII简介………………………………………………11
2.3.2MAX+plusII特点………………………………………………11
2.3.3用MAX+plusII软件进行逻辑设计的步骤……………………12
3微波炉控制器的设计思路和划分………………………………13
3.1微波炉控制器系统的设计要求……………………………………13
3.2微波炉控制器的设计思路…………………………………………14
3.2.1微波炉控制器的总体设计思路………………………………14
3.2.2状态控制器的设计思路…………………………………………16
3.2.3 数据装载器的设计思路……………………………………17
3.2.4烹调计时器的设计思路………………………………………17
3.2.5译码器的设计思路……………………………………………19
3.2.6分频电路的设计思路…………………………………………19
4微波炉控制器的仿真………………………………………………21
4.1控制器的仿真………………………………………………………21
4.2计时器的仿真………………………………………………………21
4.3装载器的仿真………………………………………………………22
4.4译码器的仿真………………………………………………………23
4.5分频电路的仿真……………………………………………………23
4.6虚拟按键的仿真……………………………………………………23
4.7主程序
升级会员 