黑哥智能溫控器課程設計

1、課程設計(論文)題 目 名 稱 溫度控制器設計 課 程 名 稱 電氣測量技術 學 生 姓 名 吳明偉 學 號 1141203019 系 、專 業(yè) 電氣工程系、測控技術與儀器 指 導 教 師 王躍球 2013年 12月 21 日邵陽學院課程設計（論文）任務書1年級專業(yè)11級測控學生姓名 吳明偉學 號 1141203019題目名稱溫度控制器設計設計時間2013年12月8日2013年12月20日課程名稱電氣測量技術課程編號121201302設計地點智能儀器與開發(fā)實驗室（314）/創(chuàng)新實驗室（214）一、 課程設計（論文）目的課程設計是在校學生素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié)，是理論與實踐相結(jié)合的橋梁和紐帶。電氣測

2、量技術課程設計，要求學生更多的完成軟硬結(jié)合的動手實踐方案，解決目前學生課程設計過程中普遍存在的缺乏動手能力的現(xiàn)象. 電氣測量技術課程設計是繼電子技術、和單片機原理與應用課程之后開出的實踐環(huán)節(jié)課程，其目的和任務是訓練學生綜合運用已學課程電氣測量技術的基本知識，獨立進行電氣測量的應用技術和開發(fā)工作,掌握電氣測量技術的應用、調(diào)試和電路設計、分析及調(diào)試檢測。二、 已知技術參數(shù)和條件 在生物培育室、蔬菜大棚等場合，對溫度有一定要求。如果溫度太高，則應及時采取降溫措施；如果溫度太低，則應及時采取升溫措施。為了便于及時了解溫度是否正常，可使用溫度報警器。三 任務和要求 030，5為一檔顯示； 高于30，發(fā)出

3、1khz聲響，同時打開電扇繼電器；當?shù)陀?8，停止； 低于10，發(fā)出1khz間歇聲響，同時打開加熱器；當高于12，停止。注：1此表由指導教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導教師、學生簽字后生效；2此表1式3份，學生、指導教師、教研室各1份。0四、參考資料和現(xiàn)有基礎條件（包括實驗室、主要儀器設備等）智能儀器與開發(fā)實驗室（314）/創(chuàng)新實驗室（214）陳立周編 電氣測量第三版，機械工業(yè)出版，2008，2申忠如 等編著電氣測量技術，科學出版社，2009，1。五、進度安排2013年12月8日-9日：收集和課程設計有關的資料，熟悉課題任務和要求2013年12月9日-10日：總體方案設計2013年12月10日

4、-12日：硬件電路設計2013年12月12日-15日：軟件設計2013年12月16日-18日：系統(tǒng)調(diào)試改進2013年12月19日：整理書寫設計說明書2013年12月20日：答辯并考核六、教研室審批意見教研室主任（簽字）： 年 月 日七|、主管教學主任意見 主管主任（簽字）： 年 月 日八、備注指導教師（簽名）： 學生（簽名）：0 邵陽學院課程設計（論文）評閱表學生姓名 吳明偉 學 號 1141203019 系 電氣工程系 專業(yè)班級 11級測控班 題目名稱 溫度控制器設計 課程名稱 電氣測量技術 一、學生自我總結(jié) 通過本次設計，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際，與具體項目、課題相結(jié)合開發(fā)、設計產(chǎn)品的

5、能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。當然在此次的課程設計中我還做的不夠好，對于外部接線圖我還很陌生，以后需要多多學習相關的方法?？偟膩碚f，這次課程設計還是比較成功的，這離不開我們組員的共同合作，老師的細心指導，還有其他同學的幫助。 學生簽名： 年 月 日二、指導教師評定評分項目平時成績論文答辯綜合成績權 重304030單項成績指導教師評語： 指導教師（簽名）： 年 月 日注：1、本表是學生課程設計（論文）成績評定的依據(jù)，裝訂在設計說明書（或論文）的“任務書”頁后面；2、表中的“評分項目”及“權重”根據(jù)各系的考核細則和評分標準確定。0摘 要

6、 溫度控制系統(tǒng)對溫度進行檢測和控制，任何工廠在生產(chǎn)過程中如果沒有合適的溫度環(huán)境，很多的器件甚至是電子設備都不能正常的工作，從而多生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響，所以各行各業(yè)對溫度的要求的愈來愈高，所以，溫度控制系統(tǒng)的作用非常重要。 溫度控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)是溫度，在我們?nèi)粘Ｉ钪?，溫度控制使非常重要的，在溫室、水池、電源等場所不能對溫度有效的控制，則會出現(xiàn)很多事故，所以為了避免此類事故的發(fā)生，溫度控制應當受到重視。 本設計不僅實現(xiàn)了對溫度的檢測，還實現(xiàn)了溫度控制、顯示功能，當溫度大于設定的溫度時，報警器報警；當溫度小于設定的值時，報警器不報警，從而實現(xiàn)對溫度的控制，并且還可以實現(xiàn)按鍵復位功能。關鍵詞

7、: 8051單片機；溫度； adc0809數(shù)模轉(zhuǎn)換器；1目錄摘要i1 系統(tǒng)總體設計方案11.1智能溫控器的功能設計12 系統(tǒng)硬件設計22.1 單片機概述22.2 a/d轉(zhuǎn)換電路22.3 溫度采樣電路32.4按健開關42.5溫度顯示電路42.6熱電阻驅(qū)動電路53 系統(tǒng)軟件設計73.1軟件設計思路73.2 程序內(nèi)容編寫7總結(jié).12參考文獻：13附錄141 系統(tǒng)總體設計方案 智能溫控器主要單片機，時序電路，溫度采樣電路，a/d轉(zhuǎn)換電路，溫度顯示電路，溫度輸入電路，驅(qū)動電路等組成。系統(tǒng)原理圖見圖1.1所示。溫度采樣電路 8051bcd譯碼器bcd譯碼器數(shù)碼管數(shù)碼管按鍵電路驅(qū)動電路a/d轉(zhuǎn)換電路時鐘圖1

8、.1 智能溫控器控制系統(tǒng)框圖1.1智能溫控器的功能設計 以mcs-51系列單片機為核心，采用常用電子器件設計，一個電源開關，兩個控制溫度 設定按鍵（增大/減?。?，四位數(shù)碼管分別顯示設定溫度和實際溫度，量程為099度，打開電源開關后設定溫度初始化為26度。1，按鍵輸入采用中斷方式，兩個按鍵分別接int0和int1。2，采用鉑電阻（pt100)溫度傳感器進行溫度測量，模數(shù)轉(zhuǎn)換采用adc0809。3，單片機根據(jù)設定溫度s和實測溫度p控制繼電器r的動作，死區(qū)設為2度： 當ps+1時，控制r斷開電加熱回路； 當s-1p=s+1時，r保持原狀態(tài)不變。2 系統(tǒng)硬件設計2.1 單片機概述 由于智能溫度控制器的

9、核心就是單片機，單片機的選擇將直接關系到控制系統(tǒng)的工作是否有效和協(xié)調(diào)。本設計采用mcs-51系列的8051單片機，因為8051單片機應用廣泛，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強，性價比高。8051包含了8位cpu，片內(nèi)振蕩器，4k字節(jié)rom,128字節(jié)ram,2個16位定時器，計數(shù)器，中斷結(jié)構，i/o接口等。可進行計算，定時等一系列功能。2.2 a/d轉(zhuǎn)換電路2.2.1 adc0808介紹adc0808是8位全mos中速a/d 轉(zhuǎn)換器、它是逐次逼近式a/d 轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，可以和單片機直接口接。其主要引腳功能如下： （1）rd，wr：讀選通信號和選通信號（低電平有效）。（2）clk：時鐘

10、脈沖輸入端，上升有效。（3）db0db7是輸入信號。（4）clkr：內(nèi)部時鐘發(fā)生器外接電阻端，與clkin端配合可由芯片自身產(chǎn)生時鐘脈沖，其頻率為1/1.1rc。（5）cs：片選信號輸入端，低電平有效，一旦cs有效，表明a/d轉(zhuǎn)換器被選中，可啟動。（6）wr：寫信號輸入，接受微機系統(tǒng)或其它數(shù)字系統(tǒng)控制芯片的啟動輸入端，低電平有效，cs、wr同時為低電平時，啟動轉(zhuǎn)換。(7)intr：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號，低電平有效，輸出低電平表示本次轉(zhuǎn)換已完成。該信號常作為向微機系統(tǒng)發(fā)出的中斷請求信號。 （8）clk:為外部時鐘輸入端，時鐘頻率高，a/d轉(zhuǎn)換速度快。允許范圍為10-1280khz，典型值為640kh

11、z，此時，a/d轉(zhuǎn)換時間為10us。通常由mcs51單片機ale端直接或分頻后與其相連。當mcs單片機與讀寫外，ram操作時，ale信號固定為cpu時鐘頻率的1/6，若單片外接的晶振為6mhz，則1/6為1mhz，a/d轉(zhuǎn)換時間為64us。2.2.2 a/d轉(zhuǎn)換電路工作原理adc0808的兩模擬信號輸入端，用以接受單極性、雙極性和差摸輸入信號，與wr同時為低電平a/d轉(zhuǎn)換器被啟動切在wr上升沿后100 模數(shù)完成轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器，同時，intr自動變?yōu)榈碗娖?，表示本次轉(zhuǎn)換已結(jié)束。如cs、rd同時來低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器三態(tài)門打開，數(shù)字信號送出，而在rd高電平到來后三態(tài)門處于高阻狀態(tài)，轉(zhuǎn)

12、換圖如圖2.1所示。 圖2.1 a/d轉(zhuǎn)換電路圖2.3 溫度采樣電路2.3.1鉑電阻（pt100)溫度傳感器當pt100在0攝氏度的時候他的阻值為100歐姆，它的阻值會隨著溫度上升而成近似勻速的增長。但他們之間的關系并不是簡單的正比的關系，而更應該趨于一條拋物線。 鉑電阻的阻值隨溫度的變化而變化的計算公式： -200t0 rt=r01+at+bt+c(t-100)t。電阻仿真程序如圖2.2所示。圖2.2 電阻部分仿真2.4 按鍵開關 設定按鍵（增大/減?。奈粩?shù)碼管分別顯示設定溫度和實際溫度，量程為099度，打開電源開關后設定溫度初始化為26度。按鍵輸入采用中斷方式，兩個按鍵分別接int0和

13、int12.5 溫度顯示電路2.5.1 led驅(qū)動 74ls47介紹：74ls47是一塊bcd碼轉(zhuǎn)換成7段led數(shù)碼管的譯碼驅(qū)動ic，74ls47的主要功能是輸出低電平驅(qū)動的顯示碼，用以推動共陽極7段led數(shù)碼管顯示相應的數(shù)字。相應引腳功能如下。 （1）qa,qb,qc,qd,qe,qf,qg:7段led數(shù)碼輸出引腳。（2）a，b，c，d：輸入引腳。（3）rbo，bt，li:高電平輸出有效。2.5.2 溫度顯示工作原理 溫度顯示電路如圖2.3所示。由2片ttl74ls47和2片七段led組成，led采用共陽級接法。74ls47的qa-qg接bcd段選信號由p1口提供,led顯示數(shù)據(jù)由74ls4

14、7的輸出決定,即由p1口信號的取值決定。圖2.3 ttl74ls47 bcd顯示電路2.6熱電阻驅(qū)動電路熱電阻驅(qū)動控制，8051的p3.0的引腳與uln2003a的引腳相連接，從p3.0發(fā)出的控制信號經(jīng)uln2003到達電磁繼電器，驅(qū)動熱電阻的運行和停止。uln2003是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點,適應于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。其中uln2003是由7個npn具有用共陰二極管夾緊來轉(zhuǎn)換電感負載的高壓輸出特征的達林頓晶體管組成。當前一對單精度型的額定電流為500ma，有比較高的電流容量，它的應用軟件包括繼電器驅(qū)動器、顯示驅(qū)

15、動器，線驅(qū)動器和邏輯緩沖器等。在本驅(qū)動電路中的作用是增大電流驅(qū)動能力。該芯片采用16腳的dip 封裝,其中第9為公共輸出端com，有一個輸出端為高電平，com就為高電平。如圖2.4。圖2.4電磁繼電器和熱電阻電路3 系統(tǒng)軟件設計3.1軟件設計思路 軟件設計的任務包括啟動a/d轉(zhuǎn)換、讀a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果、設置溫度、溫度控制等，其中啟動a/d轉(zhuǎn)換、讀a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果、溫度控制等工作在主程序中完成，設置溫度在中斷服務程序中完成，根據(jù)對比結(jié)果給出控制信號，令熱電阻運行或停止，實現(xiàn)溫度調(diào)控。3.2程序內(nèi)容編寫org 0000hjmp start1org 0003hljmp inter1org 0013hljm

16、p inter2org 0100hstart1:mov sp,#60h; 設置堆棧指針setb it0setb it1mov ie,#85h; 中斷0中斷1開放anl p1,#00hmov p1,#26h; 設定溫度初值lcall start; 調(diào)用ad轉(zhuǎn)換程序lcall c1; 調(diào)用溫度控制程序ljmp $org 0200h; 增加鍵（中斷0）首地址inter1:push acc; 保護現(xiàn)場push pswclr clcall delay; 按鍵延時a1:jb p3.2,a1; 判斷有無鍵按下set1:lcall delay; 按鍵防抖mov a,p1anl a,#0fhinc amov 3

17、0h,amov a,p1anl a,#0f0haddc a,30hda a; 對a十進制調(diào)整mov p1,apop pswpop accretiorg 0300h; 減小鍵(中斷1）首地址inter2:push accpush pswclr psw.6a2:jb p3.3,a2; 判斷有無鍵按下set2:lcall delay; 按鍵防抖mov a,p1anl a,#0fhsubb a,#01hjb psw.6,q0mov 35h,amov a,p1anl a,#0f0hadd a,35hjmp q1q0:mov a,p1anl a,#0f0hclr csubb a,#10hjc q2add

18、a,#09hjmp q1q2:mov a,#99hq1:mov p1,apop pswpop accretistart:mov r1,#20hmovx dptr,a; a/d轉(zhuǎn)化器開始轉(zhuǎn)換wait1: jb p3.1,wait1wait2: jnb p3.1,wait2movx a,dptrlcall binbcd1mov r1,amov p0,aretorg 0400h; 控制溫度子程序c1:clr cmov a,20h; 將檢測溫度送到累加器a中subb a,p1jnc gao; 判斷環(huán)境溫度是否高于預設溫度sjmp didi:clr cmov a,20haddc a,#01mov 20h,aclr cmov a,p1subb a,20hjc z1; 判斷預設溫度是否等于(檢測溫度+1)setb p3.0sjmp z1z1:retgao:clr csubb a,#02jnc z1; 判斷環(huán)境溫度減預設溫度是否小于2clr p3.0retdelay:mov r7,#06h; 延時子程序d0:mov r6,#0fahdjnz r6,$djnz r7,d0retbinbcd1:mov b,#10; 二進制轉(zhuǎn)化為十進制子程序div abswap aadd a,breten