溫度控制器的設(shè)計與制作.doc

1、溫度控制器的設(shè)計與制作一、功能要求設(shè)計并制作一個溫度控制器，用于自動接通或斷開室內(nèi)的電加熱設(shè)備，從而使室內(nèi)溫度達到設(shè)定溫度要求，并能實時顯示室內(nèi)溫度。當室內(nèi)溫度大于等于設(shè)定溫度時，控制器斷開電加熱設(shè)備；當室內(nèi)溫度比設(shè)定溫度小2 C 時，控制器接通電加熱設(shè)備?？販胤秶?051 C控溫精度：1 C二、硬件系統(tǒng)設(shè)計1硬件系統(tǒng)由七部分組成，即單片機及看門狗電路、溫度檢測電路、控制輸出電路、鍵盤電路、顯示電路、設(shè)置溫度儲存電路及電源電路。（ 1）單片機及看門狗電路根據(jù)設(shè)計所需的單片機的內(nèi)部資源 （程序存儲器的容量、 數(shù)據(jù)存儲器的容量及 I/O 口數(shù)量），選擇 AT89C51-24PC 較合適。為了防止

2、程序跑飛，導(dǎo)致溫度失控，進而引起可怕的后果，本設(shè)計加入了硬件看門狗電路IMP813L ，如果它的WDI 腳不處于浮空狀態(tài)，在1.6 秒內(nèi) WDI不被觸發(fā)（即沒有檢測到上什沿或下降沿），就說明程序已經(jīng)跑飛，看門狗輸出端WDO 將輸出低電平到手動復(fù)位端，使復(fù)位輸出端RST 發(fā)出復(fù)位信號，使單片機可靠復(fù)位，即程序重新開始執(zhí)行。 （注：如果選用AT89S51，由于其內(nèi)部已具有看門狗電路，就不需外加 IMP813L ）（ 2）溫度檢測電路溫度傳感器采用AD590 ，它實際上是一個與絕對溫度成正比的電流源，它的工作電壓為 430V ，感測的溫度范圍為 -550C+150 0C，具有良好的線性輸出，其輸出電

3、流與溫度成正比，即 1A/K 。因此在 00C 時的輸出電流為 273.2A ，在 1000C 時輸出電流為 373.2A 。溫度傳感器將溫度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?，通過電阻后轉(zhuǎn)變電壓信號，經(jīng)過運算放大器JRC4558 運算處理，處理后得到的模擬電壓信號傳輸給A/D 轉(zhuǎn)換部分。 A/D轉(zhuǎn)換器選用ADC0804 ，它是用 CMOS 集成工藝制成的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，分辨率8 位，轉(zhuǎn)換時間 100s，基準電壓 05V ，輸入模擬電壓 0 5V 。（ 3）控制輸出電路控制信號由單片機的 P1.4 引腳輸出，經(jīng)過光耦TLP521-1 隔離后，經(jīng)三極管 C8550 直接驅(qū)動繼電器 WJ108-1C-0

4、5VDC ，如果所接的電加熱設(shè)備的功率2KW ，則可利用繼電器的常開觸點直接控制加熱設(shè)備，如果加熱設(shè)備的功率2KW ，可以繼電器控制接觸器，由接觸器直接控制加熱設(shè)備。（ 4）鍵盤電路鍵盤共有四個按鍵，分別是 S1（設(shè)置）、 S2（ +）、 S3（ -）、 S4（儲存）。通過鍵盤來設(shè)置室內(nèi)應(yīng)達到的溫度，鍵盤采用中斷方式控制。（ 5）顯示電路顯示電路由兩位E10501_AR 數(shù)碼管組成，由兩片 74LS164 驅(qū)動，實現(xiàn)靜態(tài)顯示， 74LS164所需的串行數(shù)據(jù)和時鐘由單片機的P3.0 和 P3.1 提供。對于學(xué)過“串行口”知識的班級，實習時，可以采用串行口工作于方式0，即同步移位寄存器的輸出方式，

5、通過串行口輸出顯示數(shù)據(jù)（實時溫度值或設(shè)置溫度值）；對于沒學(xué)過“串行口”知識的班級，實習時，可以采用模擬串行口的輸出方式，實現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)的串行輸出。（ 6）設(shè)置溫度存儲電路為了防止設(shè)定溫度在電源斷電后丟失，此設(shè)計加入了儲存電路，儲存器選用具有I2C 總線功能的 AT24C01 或 FM24C01 均可。每次通過鍵盤設(shè)置的室內(nèi)設(shè)定溫度都通過儲存器儲存起來， 即使是電源斷電，儲存器存儲的設(shè)定溫度也不丟失，在電源來電后，單片機自動將設(shè)1定溫度從儲存器中讀出， 一方面避免了斷電后的更新設(shè)置工作； 另一方面也保護了控制器控制的安全性，可靠性。（ 7）電源電路電源采用了串聯(lián)型集成穩(wěn)壓器電路，電源有兩路輸出，一

6、路由L7805CV 穩(wěn)壓輸出 +5V ，除 JRC4558、 AD590 外，電路的其它部分均由+5V 供電；一路由MC78L12 和 LM79L12穩(wěn)壓輸出 12V ，給 JRC4558、AD590 供電。當然這里還可以選擇現(xiàn)成的開關(guān)型穩(wěn)壓電源，但它的價格相對來說要高一些。1234562硬件系統(tǒng)電路原理圖：溫度控制器電路原理圖VCCVCCD)D88U1MC78L1 2+12V(33311VinDVo utQ2 7R9470 7aCOMQ1 7R1470 7aCO MZLQ1NGQ2 6R10470 6baQ1 6R2470 6baDB107R11C1Q2 5470 4Q1 5R3470 4C

7、3cc2fbfb100 /25 VQ2 4R12470 2dQ1 4R44 702d42100 /25 VggQ2 3R13470 1eQ1 3R5470 1eececQ2 2R14470 9Q1 2R64 709fdfd1Q2 1R15470 10Q1 1R74 7010C2gdpgdpQ2 0R16470 5Q1 0R8470 5T1100 /25 VC4dpdp3100 /25 VCN1D15VDS2E10 5 01_ ARDS1E10 5 0 1_ARN-12V22G3115VVo utVinU1 1U12CON21U2LM79L1 2Q2 031Q37Q3031RXDU3L78 0

8、5CVVCCQ2 14Q0A2Q3 14Q0A28VZLQ213R2 94 70Q2 25Q1BQ3 25Q1BKBP206VinDVo utQ2Q2Q2 36Q3 36220 V/8V/2 15V/2. 5WNQ3Q3GD5Q2 41 0Q4Q3 410Q442Q2 51 18Q3 5118TXDC5C6LED(R 3)Q2 61 2Q5CLKQ3 612Q5CLK470 /16 V2470 /16 VQ6Q6CQ2 71 39Q3 7139CQ7MRQ7MR7 4LS164VCC74LS164VCC3TX注：電源部分，整流橋的引腳號與實際器件的腳號不符；D集成穩(wěn)壓器的腳號與實際器件的腳號相

9、符。D4VccR28SZLEDVcc0470LED(R 3)2U4AT89 C51-2 4PCU5ADC080 4R221KR2 31KINT1P1. 01P10P003 91 8DB0FVin(-)7lsbEVO+12 VP1. 123 81 7U8 JRC455 8P11P01RS1P1.0P1. 233 7DB1c6R213K81P12P021 6cVin(+)R243 KP1. 343 6DB2VVcc+ OUTP13P031 572S2P1.1p 1. 453 5DB3OUTIN-P14P041 463RP4 2KDB4R17470 IN-IN+WDI63 41 3854GNDP15

10、P05A-GNDVccS3P1.2SCL73 3DB5IN+Vcc-+12 VP16P061 2RP3SDA83 2DB6GND2 K-1 2V1 1S4P1.3P17P07msbDB79RP1D1R2 0R25820Vref/2820INT11 32 1INTR55K3.9V/1 WBINT1P20BINTRGNDINTR1 2INT0P212 2RP2Vi 22 3119V i 15KP22GNDCLK-R+12 VC830PSZLED1 52 4RDCST1P232X11 42 5WRRD4GNDU9AD5 90T0P243CLK-IN82 6WRR1R19P251 0K10K3 12

11、7注：ADC0804的10腳為GNDGNDVccEA/VPP26Y1P272 812MX11 9X1C9C730PX21 8GNDX21 0PX2VCCWJ108 -1C-0CN2RST91 0RXD5VDCRESETRXD2GND1 1TXDU7IMP813LD3GNDK1RD1 7TXD3 081VCC1RDALE/PMRWR1 62 9RSTWDO2CON2WRPSEN7VccD2U6WDIRSTVcc1N41 486GND31N41 4 8WDIGND1NC8Vcc注：AT89S51的20腳為GND；2Vcc740腳為VCC。3NCTEST6GND SCL4NCSCLSDAGND5SD

12、AGNDAT24C0 15FPI4PFOR2 63301U1 04R27 2KQ1C855 0P1. 423TLP5 21-1GNDAA3材料表TitleSizeNu mberRev isio nB1型號2數(shù)量3對應(yīng)元件序號 4Date:1 4-Mar-2 008Sheeto f5種類6File:教學(xué)資料（ B ）單片機實習內(nèi)容機電05 單片機Drawn實習 多功By:能數(shù)字鐘+ 溫度控制器.d db3301R26電阻47019R1R17 、 R28、 R298202R20、 R251K2R22、 R232K1R273K2R21、 R2410K2R18、 R192K2RP3、 RP4電位器5K

13、2RP1、 RP210P1C9瓷片電容30P2C17、 C18100 /25V4C1、 C2、 C3、C4電解電容470 /16V2C5、 C61N41482D2、D3整流二極管3.9V/1W1D1穩(wěn)定二極管紅色、 32D4、D5發(fā)光二極管DB1071ZLQ1整流橋KBP2061ZLQ22C85501Q1三極管12M1Y1晶振74LS1642U11、U12ICAD5901U9ADC08041U5AT24C011U6AT89C511U4IMP813L1U7JRC45581U8L7805CV1U3LM79L121U2MC78L121U1TLP521-11U10E10501-AR2DS1、 DS2數(shù)

14、碼管WJ108-1C-05VDC1K1繼電器220V/8V/1T1電源變壓器2 15V/2.5WVH-22CN1 、CN2連接座23456三、軟件系統(tǒng)設(shè)計1溫控系統(tǒng)采用模塊化程序結(jié)構(gòu)，可分為四大模塊：（ 1）系統(tǒng)初始化模塊：完成變量的設(shè)定、中斷入口的設(shè)定、各變量賦初值、堆棧設(shè)定、讀設(shè)置溫度、定時器 T0 工作方式及初值的設(shè)定并啟動、開中斷。（ 2）循環(huán)模塊：完成 A/D 轉(zhuǎn)換及溫度值的換算、溫度值顯示、溫度比較、看門狗的觸發(fā)。（ 3）定時器 T0 中斷模塊：完成 1 秒的定時。（ 4）外部中斷 INT1 中斷模塊：完成鍵盤對溫度值的設(shè)定。2 軟件流程框圖：開始(50ms 到)(S1 按下 )A

15、程序初始化TH0、TL0賦值保護現(xiàn)場有S3按下 嗎？NYA/D轉(zhuǎn)換及1秒記 數(shù)值NS1按住 3S？NB溫度 設(shè)置值減 1溫度換算減1為0否？并顯 示YY設(shè)置燈點亮BCD碼轉(zhuǎn)換1秒記數(shù)單等待 S1釋放元重新賦值有S4按下 嗎？溫度顯示NY秒標志位10秒記 數(shù)值置1減1為0否？保存 溫度設(shè)置 值溫度比較NY返回熄滅 設(shè)置燈1 秒時間N到否?Y有S2按下 嗎？顯示 測量溫度NB秒標志位清零YA溫度 設(shè)置值加 1恢復(fù) 現(xiàn)場并顯 示調(diào)用看門狗返回主程序流程圖T0中斷程序流程圖INT1中斷程序流程圖3Title3 參考程序：;-; 溫度控制器源程序;-s1bit p1.0;s1按鍵控制口位s2bit p1

16、.1 ;s2按鍵控制口位s3bit p1.2;s3按鍵控制口位s4bit p1.3;s4按鍵控制口位wdkzbit p1.4 ;溫度控制口位wdibit p1.5;看門狗觸發(fā)端sdabit p1.7 ;AT24C01的數(shù)據(jù)線sclbit p1.6;AT24C01的時鐘線drxdbit p3.0;74LS164數(shù)據(jù)dtxdbit p3.1;74ls164時鐘intr bit p3.2 ;A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號控制口位szledbit p3.5;設(shè)置 LEDsbzbit 00h;秒標志位swwdequ 30h;十位溫度的 BCD碼存儲單元gwwdequ 31h;個位溫度的 BCD碼存儲單元adpjeq

17、u 32h;A/D轉(zhuǎn)換后的平滑濾波值存儲單元szwdequ 33h;設(shè)置溫度值存儲單元adwzequ 34h;5次 A/D 值的初始位置 , 即 34h38hmjszequ 39h;1秒記數(shù)值 (50ms 次數(shù) )smjszequ 3ah;3秒記數(shù)值（ 200ms次數(shù)）shmjsz equ 3bh;10秒記數(shù)值（ 200ms 次數(shù)）org 0000hljmp startorg 000bhljmp timezd;T0中斷org 0013hljmp temszzd;INT1中斷org 0030hstart:clr sbzmov mjsz,#20mov smjsz,#15mov shmjsz,#50

18、mov sp,#60h;-賦初值;lcall durommov szwd,a;-讀設(shè)置溫度mov tmod,#01hmov th0,#3ch4mov tl0,#0b0hsetb tr0;-定時器 T0 的設(shè)定及啟動setb it1setb ex1setb et0setb ea;-開中斷 (INT1 和 T0 中斷 )cyc:lcall adzhmov a,adpjlcall bcdzhlcall displcall tembjjnb sbz,$clr sbzlcall wdogsjmp cyc;-; 模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序名： adzh; 入口參數(shù) : 無; 出口參數(shù) :adpj;-adzh:push

19、 pswpush accmov r1,#adwzmov r2,#5adzh1:movx r0,ajb intr,$movx a,r0mov r1,ainc r1djnz r2,adzh1;-5次 A/D 值完成mov r0,#adwzmov r2,#5lcall paix;-5次 A/D 值排序mov r5,#00hmov r6,#00hmov r7,#3mov a,#adwzadd a,#1mov r1,a5jiafa:mov a,r1add a,r5mov r5,amov a,r6addc a,#0mov r6,ainc r1djnz r7,jiafa;-去極值后 , 余下的 3 個值求和

20、 ( 和在 r6r5 中 )chufa:mov r3,#16mov r4,#30mov r7,#0mov a,r5add a,r5mov r5,amov a,r6addc a,r6mov r6,amov a,r5add a,#15mov r5,amov a,r6addc a,#0mov r6,a;-為 四舍五入 作準備即和值乘以2 加上 15 除以 30chufa1: clr cmov a,r5rlc amov r5,amov a,r6rlc amov r6,amov a,r7rlc asubb a,r4jnc chufa2add a,r4sjmp chufa3chufa2: inc r5ch

21、ufa3: mov r7,adjnz r3,chufa1mov adpj,r5;-完成溫度平均值pop acc6pop pswret;-; 排序子程序名 :paix( 從大到小 ); 入口參數(shù)： R0 指向數(shù)據(jù)存儲區(qū)的首地址,R2 存放數(shù)據(jù)長度;-paix:push pswpush accpaix0:mov a,r0mov r1,amov a,r2mov r5,adec r5clr f0paix1:mov a,r1inc r1clr csubb a,r1jnc paix2setb f0add a,r1xch a,r1dec r1mov r1,ainc r1paix2:djnz r5,paix1

22、jnb f0,paix3clr f0dec r2cjne r2,#01h,paix0paix3:pop accpop pswret;-;T0 中斷程序名：timezd; 出口參數(shù)： sbit;-timezd: mov th0,#3chmov tl0,#0b0hdjnz mjsz,timezd1mov mjsz,#20setb sbztimezd1: reti;-7; 溫度設(shè)置中斷程序名： temszzd; 入口參數(shù)： szwd; 出口參數(shù)： szwd;-temszzd: push pswpush accclr rs1setb rs0clr tr0mov a,szwdlcall bcdzhlcall disptemsz0: lcall wdoglcall delay200msjb s1,temsz0aljmp temsz0btemsz0a: ljmp ret0temsz0b: djnz smjsz,temsz0m