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

1、AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦 所示。1CMOS 8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099，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。

2、 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1 AT89C51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。L M35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 0 V , 每升高 1 , 输出电压增加10 mV。其电

3、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。50 mA ,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

4、 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7 74LS164图 温度控制电路4.3 。构成，硬件连接

5、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4.4 AD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9 AD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

6、.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=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

7、。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16 15 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 Keil uVision2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Keil uVision2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

8、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。501V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

9、，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

10、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【2 A:附件 图整体PCB B: 仿真图PROTEUS ：本系统所用程序：附件C DIN BIT P1.0 CLK BIT P1.1 JR BIT P1.2 F1 BIT 21H ORG 0000H SJMP MAIN ORG 0003H LJMP INT00 ORG 000BH LJMP INTDISP ORG 0030H MAIN: SETB EA SETB EX0 SETB ET0 MOV TMOD,#01H MOV TH0,#

11、3CH MOV TL0,#0B0H mov 20h,#10 。中断初始化 SETB TR0 CLR F1 CJ1: MOV R0,#30H LCALL D1S LCALL AD0809 MOV B,A CJ2: MOV R0,#31H LCALL D1S LCALL AD0809 CJNE A,B,COMP LJMP CJ2 COMP: CJNE A,#30H,N30 SETB CTRO LJMP CJ1 N30: JNC COM96 SETB JR LJMP CJ1 COM96:CJNE A,#96H,N96 CLR JR LJMP CJ1 N96: JC COMAB CLR JR LJMP

12、 CJ1 COMAB:CJNE A,B,DR LJMP CJ2 DR: JC DOWN RISE: SETB JR LJMP CJ1 DOWN: CLR JR LJMP CJ1 数据采集转换AD0809: MOV DPTR,#0FFF8H LOOP: MOVX DPTR,A MOV R7,#0AH DELAY: NOP NOP NOP DJNZ R7,DELAY MOVX A,DPTR MOV DPTR,#TBCD MOVC A,A+DPTR MOV R0,A RET 拆分DISP0: MOV R1,#40H MOV A,R0 MOV B,A ANL A,#0F0H SWAP A MOV R1

13、,A inc R1 MOV A,B ANL A,#0FH MOV R1,A RET 。查表DISP1: MOV R0,#40H MOV R1,#50H MOV R7,#2 L1:MOV DPTR,#SEGTAB MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV R1,A INC R0 INC R1 DJNZ R7,L1 RET 。显示DISP2: MOV R0,#50H MOV R1,#2 L2:MOV A,R0 MOV R7,#8 L3:RLC A MOV DIN,C CLR CLK SETB CLK DJNZ R7,L3 INC R0 DJNZ R1,L2 RET DISP:PUSH

14、ACC PUSH B mov 33h,r0 LCALL DISP0 LCALL DISP1 LCALL DISP2 mov r0,33h POP B POP ACC RET D100MS:MOV R3,#200 DEL0: MOV R4,#125 DEL1: DJNZ R4,DEL1 DJNZ R3,DEL0 RET D1S: MOV R5,#10 DEL2: CALL D100MS DJNZ R5,DEL2 RET INT00: JNB F1,LINT CLR JR SJMP RETURN LINT:SETB F1 LCALL D1S RETURN: RETI INTDISP: PUSH A

15、CC PUSH B MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H djnz 20h,back mov 20h,#10 LCALL DISP back:POP B POP ACC RETI TBCD:DB 00H,00H,01H,01H,02H,02H,02H,03H DB 03H,04H,04H,04H,05H,05H,05H,06H DB 06H,07H,07H,07H,08H,08H,09H,09H DB 09H,10H,10H,11H,11H,11H,12H,12H DB 12H,13H,13H,14H,14H,14H,15H,15H DB 16H,16H,16H,17H,17H

16、,18H,18H,18H DB 19H,19H,20H,20H,20H,21H,21H,21H DB 22H,22H,23H,23H,23H,24H,24H,25H DB 25H,25H,26H,26H,27H,27H,27H,28H DB 28H,28H,29H,29H,30H,30H,30H,31H DB 31H,32H,32H,32H,33H,33H,34H,34H DB 34H,35H,35H,35H,36H,36H,37H,37H DB 37H,38H,38H,39H,39H,39H,40H,40H DB 41H,41H,41H,42H,42H,43H,43H,43H DB 44H,

17、44H,44H,45H,45H,46H,46H,46H DB 47H,47H,48H,48H,49H,49H,49H,50H DB 50H,50H,51H,51H,51H,52H,52H,53H DB 53H,53H,54H,54H,55H,55H,55H,56H DB 56H,57H,57H,57H,58H,58H,59H,59H DB 59H,60H,60H,60H,61H,61H,62H,62H DB 62H,63H,63H,64H,64H,64H,65H,65H DB 66H,66H,66H,67H,67H,67H,68H,68H DB 69H,69H,69H,70H,70H,71H,

18、71H,71H DB 72H,72H,73H,73H,73H,74H,74H,74H DB 75H,75H,76H,76H,76H,77H,77H,78H DB 78H,78H,79H,79H,80H,80H,80H,81H DB 81H,82H,82H,82H,83H,83H,83H,84H DB 84H,85H,85H,85H,86H,86H,87H,87H DB 87H,88H,88H,89H,89H,89H,90H,90H DB 90H,91H,91H,92H,92H,92H,93H,93H DB 94H,94H,94H,95H,95H,96H,96H,96H DB 97H,97H,98H,98H,98H,99H,99H,99H SEGTAB: DB 77H,14H,0B3H,0B6H,0D4H DB 0E6H,0E7H,34H,0F7H,0F6H END