單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書-溫度控制系統(tǒng)

1、題目：溫度控制系統(tǒng)院系名稱：自動(dòng)化學(xué)院學(xué)生姓名：專業(yè)名稱：測(cè)控技術(shù)與儀器班 級(jí)：時(shí)間：2021年 5 月23 日至 6 月 3 日 課程設(shè)計(jì)題目：溫度控制系統(tǒng)1、 設(shè)計(jì)目的伴隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速開展，在工業(yè)的生產(chǎn)中，對(duì)于溫度的準(zhǔn)確測(cè)量是件比擬困難的事情，溫度作為工業(yè)生產(chǎn)中主要控制參數(shù)之一，與之相關(guān)的各種溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于冶金，化工機(jī)械，食品等領(lǐng)。因此設(shè)計(jì)一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。2、 設(shè)計(jì)要求1、測(cè)量范圍0-200攝氏度。2、分辨率為0.5攝氏度。3、采用液晶顯示。4、溫度上下限報(bào)警輸出，即未到達(dá)設(shè)定的溫度限值時(shí)，發(fā)光二極管亮的表5、在加熱，而到達(dá)設(shè)定的溫度限值時(shí)，發(fā)光二

2、極管熄滅，停止加熱。3、 設(shè)計(jì)器材 器件名稱 數(shù)量STC89C52單片機(jī) 1ADC0809 1液晶LCD1602 1電阻1K 2個(gè) 8.2K 1個(gè)200 1個(gè) 排阻103 1電容10uf 1個(gè) 30pf 2個(gè) 1按鍵 5個(gè)發(fā)光二極管紅 2個(gè)單排插針， 2排電位計(jì)10k 2k開關(guān)1個(gè)4、 設(shè)計(jì)方案及分析包含設(shè)計(jì)電路圖(1) 方案論證隨著國(guó)內(nèi)超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，微處理器及其外圍芯片有了迅速的開展。集成技術(shù)的最新開展之一是將CPU和外圍芯片，如程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、并行I/O口、串行I/O口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷控制器及其他控制部件集成在一個(gè)芯片之中，制成單片計(jì)算機(jī)Single-Chip Mic

3、rocomputer。而近年來(lái)推出的一些高檔單片機(jī)還包括有許多特殊功能單元，如A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、調(diào)制解調(diào)器、通信控制器、鎖相環(huán)、DMA、浮點(diǎn)運(yùn)算單元、PWM控制輸出單元、PWM輸出時(shí)的死區(qū)可編程控制功能等。因此，只要外加一些擴(kuò)展電路及必要的通道接口就可以構(gòu)成各種計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)流水線控制系統(tǒng)、作為家用電器的主控制器、分布式控制系統(tǒng)的終端節(jié)點(diǎn)或作為其主控制節(jié)點(diǎn)起中繼的作用、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等。單片機(jī)的出現(xiàn)，并在各技術(shù)領(lǐng)域中得到如此迅猛的開展，與單片機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)所形成的下述特點(diǎn)有關(guān)： 1、單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。這些可靠性的獲得除了依靠單片機(jī)芯片本身的高可靠

4、性以及應(yīng)用有最少的聯(lián)接外，還可以方便地采用軟、硬件技術(shù)。2、系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置較典型、標(biāo)準(zhǔn)，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)。 3、由于構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，相當(dāng)多的測(cè)、控功能由軟件實(shí)現(xiàn)，故具有柔性特征，不須改變硬件系統(tǒng)就能適當(dāng)?shù)馗淖兿到y(tǒng)功能。4、有優(yōu)異的性能、價(jià)格比。單片機(jī)的選擇采用傳統(tǒng)的AT89C51作為控制核心。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和本錢低等優(yōu)點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。顯示模塊的選擇 方案一：使用液晶顯示屏顯示時(shí)間數(shù)字。 液晶顯示屏LCD具有輕薄短小、低

5、耗電量、無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。但由于液晶是以點(diǎn)陣的模式顯示各種符號(hào)，需要利用控制芯片創(chuàng)立字符庫(kù)，編程工作量大，控制器的資源占用較多，其本錢也偏高。在使用時(shí)，不能有靜電干擾，否那么易燒壞液晶的顯示芯片，不易維護(hù)。方案二：使用傳統(tǒng)的LED數(shù)碼管顯示。 數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命長(zhǎng)、耐老化、防曬、防潮、防火、防高低溫，對(duì)外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)，同時(shí)其精度比擬高，稱重輕，精確可靠，操作簡(jiǎn)單。數(shù)碼管采用BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。由于實(shí)驗(yàn)器材的限制，此次實(shí)驗(yàn)采用方案一。在本系統(tǒng)中，我們采用

6、了1602作為時(shí)間的顯示。顯示模塊的選擇 方案一：使用液晶顯示屏顯示時(shí)間數(shù)字。 液晶顯示屏LCD具有輕薄短小、低耗電量、無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。但由于液晶是以點(diǎn)陣的模式顯示各種符號(hào)，需要利用控制芯片創(chuàng)立字符庫(kù)，編程工作量大，控制器的資源占用較多，其本錢也偏高。在使用時(shí)，不能有靜電干擾，否那么易燒壞液晶的顯示芯片，不易維護(hù)。方案二：使用傳統(tǒng)的LED數(shù)碼管顯示。 數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命長(zhǎng)、耐老化、防曬、防潮、防火、防高低溫，對(duì)外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)，同時(shí)其精度比擬高，稱重輕，精確可靠，操作簡(jiǎn)單。數(shù)碼管

7、采用BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。由于實(shí)驗(yàn)器材的限制，此次實(shí)驗(yàn)采用方案一。在本系統(tǒng)中，我們采用了1602作為時(shí)間的顯示。顯示模塊的選擇 方案一：使用液晶顯示屏顯示時(shí)間數(shù)字。 液晶顯示屏LCD具有輕薄短小、低耗電量、無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。但由于液晶是以點(diǎn)陣的模式顯示各種符號(hào)，需要利用控制芯片創(chuàng)立字符庫(kù)，編程工作量大，控制器的資源占用較多，其本錢也偏高。在使用時(shí)，不能有靜電干擾，否那么易燒壞液晶的顯示芯片，不易維護(hù)。方案二：使用傳統(tǒng)的LED數(shù)碼管顯示。 數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命長(zhǎng)、耐老

8、化、防曬、防潮、防火、防高低溫，對(duì)外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)，同時(shí)其精度比擬高，稱重輕，精確可靠，操作簡(jiǎn)單。數(shù)碼管采用BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。由于我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中需要顯示多種數(shù)據(jù)，一種是當(dāng)前所需溫度值，另外一種是預(yù)設(shè)溫度值，因此我們采用方案二1602顯示。采集模塊的選擇芯片ADC0809介紹ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比擬器、8位開關(guān)樹型DA轉(zhuǎn)換器、逐次逼近 。存放器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此，ADC0809可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作。輸入輸出電平與TT

9、L兼容。ADC0809引腳功能： D7-D0：8位數(shù)字量輸出引腳。IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。VCC：+5V工作電壓。GND：地。REF+：參考電壓正端。REF-：參考電壓負(fù)端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出，開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。OE：輸出允許控制端，用以翻開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端一般為500KHz。A、B、C：地址輸入線。用于選通IN0IN7上

10、的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示:CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7ADC0809A/D轉(zhuǎn)換芯片引腳圖如下：(2) 設(shè)計(jì)原理本次課程設(shè)計(jì)我們主要是基于單片機(jī)制作一個(gè)溫控系統(tǒng)。試驗(yàn)過(guò)程中我們采用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的溫度箱，我們需要做的主要是將溫度值傳送給單片機(jī)讓單片機(jī)識(shí)別。單片機(jī)識(shí)別數(shù)字信號(hào)，而溫度是模擬信號(hào)，又ADC0809只是識(shí)別電壓，因此我們的設(shè)計(jì)如下。溫度箱出來(lái)的電流模擬信號(hào)首先通過(guò)一個(gè)200的取樣電阻將其轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過(guò)ADC0809將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)通過(guò)和ADC0809的連接將讀取其

11、數(shù)字信號(hào)即就是AD值，通過(guò)AD值與溫度的線性關(guān)系，將當(dāng)前的溫度值在液晶上實(shí)時(shí)顯示。另一方面，我們?cè)O(shè)置按鍵設(shè)置當(dāng)期的最適宜的溫度，將最適的溫度和當(dāng)前采集的溫度進(jìn)行比擬，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)那里執(zhí)行相應(yīng)的功能。(3) 系統(tǒng)硬件框圖(4) Ptotues仿真圖五、問(wèn)題分析與解決方法首先，在ADC0809連接時(shí)遇到了問(wèn)題，由于接法的錯(cuò)誤導(dǎo)致模擬輸出時(shí)出現(xiàn)亂碼，重新連接后解決了問(wèn)題。其次，在電路板焊接時(shí)，有局部是虛焊，導(dǎo)致電路接觸不良，在重新檢查后，解決了這個(gè)問(wèn)題。再次，由于采集的數(shù)據(jù)輸出不夠準(zhǔn)確以及有浮動(dòng)，故在軟件設(shè)計(jì)時(shí)采取了軟件補(bǔ)償以及采集五次求平均值后輸出一次。六、設(shè)計(jì)結(jié)果可以較精準(zhǔn)的測(cè)出溫度，通過(guò)液晶顯示

12、，并根據(jù)按鍵隨意調(diào)控溫度并保持在所設(shè)置的范圍內(nèi)浮動(dòng)，完成實(shí)驗(yàn)所有要求。七、設(shè)計(jì)體會(huì)與收獲附錄1：軟件流程圖附錄2：源程序及程序注釋#include<reg52.h>/*#define uchar unsigned char#define uint unsigned int #define AD_DATAPORT P1 /A/D數(shù)據(jù)口#define LCD_DATA P2 /1602數(shù)據(jù)口sbit LED=P00; sbit Light=P32; /*液晶管腳定義*/sbit LCD_LCDEN=P07;sbit LCD_LCDRS=P06;/*AD管腳定義*/sbit AD_EOC

13、=P33; /A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端sbit AD_CLK=P34; /A/D時(shí)鐘信號(hào)輸入端sbit AD_START=P36; /啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換控制信號(hào)輸入端sbit AD_OE=P37; /A/D輸出允許控制端/* sbit Key_Hun=P04;sbit Key_Ten=P03;sbit Key_Bits=P02;sbit Key_Change=P01; uchar AD_num7;uchar Key_num7;uchar num,flag,Key_numm;uchar Count_Change,Count_Bits,Count_Ten,Count_Hun;uint KEY_Chan

14、ge,AD_Change;uint AD_data6; LCD_DATA=com; delay(5); LCD_LCDEN=1; delay(5); LCD_LCDEN=0; void write_data(uchar date) /1602寫數(shù)據(jù) LCD_LCDRS=1; LCD_DATA=date; delay(5); LCD_LCDEN=1; delay(5); LCD_LCDEN=0; void init() /1602初始化 LCD_LCDEN=0; write_com(0x38); write_com(0x0c); /*void AD_chuli() /A/D信號(hào)處理 uchar

15、temp;uchar AD; uint AD_temp; AD_START=1; /又上升沿復(fù)位內(nèi)部存放器 temp=AD_DATAPORT; delay(5); /可不要 AD_OE=0; /D7D0對(duì)外成高阻態(tài) AD+; AD_temp=(uint)(temp*1.228125-50)*10-14); AD_data0=AD_temp;/*溫度處理*/if(AD=1)AD_data1=AD_data0;AD_data2=AD_data1;AD_data3=AD_data2;AD_data4=AD_data3;AD_data5=AD_data4;if(AD=2)AD_data1=AD_dat

16、a0;AD_data2=AD_data1;if(AD=3)AD_data1=AD_data0;AD_data2=AD_data1;AD_data3=AD_data2;if(AD=4)AD_data1=AD_data0;AD_data2=AD_data1;if(AD=5)AD_data1=AD_data0;if(AD=6) AD=0; AD_temp=(AD_data0+AD_data1+AD_data2+AD_data3+AD_data4+AD_data5)/6;AD_num0=AD_temp/1000+'0' AD_num1=AD_temp/100%10+'0'

17、; AD_num2=AD_temp/10%10+'0' AD_num3='.' ; AD_num4=AD_temp%10+'0' AD_num5=0x20; AD_num6='C'AD_Change=AD_temp/10; AD_START=0; /下降沿又開始A/D delay(5); /轉(zhuǎn)換次數(shù)少些 /*void LCD_Display() /液晶顯示 write_com(0x80+0x09); for(num=0;num<7;num+) write_data(AD_numnum); delay(5); /*uchar

18、Key_chuli() /預(yù)設(shè)值按鍵的處理 if(Key_Bits=0) delay(10); Count_Bits+; if(Count_Bits=10) Count_Bits=0; while(!Key_Bits); delay(10); if(Key_Ten=0) delay(10); Count_Ten+; if(Count_Ten=10) Count_Ten=0; while(!Key_Ten); delay(10); if(Key_Hun=0) delay(10); Count_Hun+; if(Count_Hun=2) Count_Hun=0; while(!Key_Hun);

19、Key_numm=Count_Hun*100+Count_Ten*10+Count_Bits; return(Key_numm); /*主函數(shù)*/ void main(void) uint i; delay(5); TMOD=0x02; TH0=200; TL0=200; /須定時(shí)200us左右 TR0=1; ET0=1; PT0=1; /優(yōu)先級(jí) EA=1； init();/初始化液晶 AD_START=0; AD_START=1; /上升沿復(fù)位內(nèi)部存放器 AD_START=0; /下降沿開始A/D Key_Change=1; Key_numm=0; /*開機(jī)液晶顯示*/ write_com(0x80); for(num=0;num<8;num+) write_data(code_data1num); delay(5); write_com(0xc0); for(num=0;num<8;num+) write_data(code_data4num); del