基于溫度控制控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程系陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2012/2013學(xué)年第2學(xué)期電子創(chuàng)新項目實訓(xùn)報告.電子創(chuàng)新制作項目實訓(xùn)1、實訓(xùn)目的： 本實訓(xùn)是在電工電子技術(shù)基礎(chǔ)、電子創(chuàng)新制作、微控制器原理與應(yīng)用、C語言程序設(shè)計、電子線路設(shè)計與仿真等課程開設(shè)之后，學(xué)生具有一定的理論基礎(chǔ)知識的條件下進行的。它也是電子信息專業(yè)學(xué)生必修的一門的實踐性很強的課程，其目的主要是培養(yǎng)學(xué)生電子產(chǎn)品的設(shè)計、仿真、調(diào)試和修改的能力，同時，也鍛煉學(xué)生思考問題解決問題的能力、語言溝通的能力、創(chuàng)新能力、動手能力等。為以后的畢業(yè)設(shè)計和就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。通過本次課程設(shè)計：（1）了解各種傳感器的功能和工作原理（2）了解各種傳感器的應(yīng)用

2、電路（3）掌握KEIIL C51、Protues、Protel等軟件（4）掌握獨立按鍵和矩陣鍵盤的工作原理和硬件電路（5）掌握LCD1602液晶顯示器的基本原理和使用方法，并能顯示字符，漢字，簡單圖形（6）掌握溫度傳感器DS18B20的應(yīng)用（7）掌握軟件的編寫、調(diào)試方法（8）系統(tǒng)調(diào)試和電路板的焊接2、實訓(xùn)任務(wù)：序號時間實訓(xùn)內(nèi)容方式1第一天布置任務(wù)，查閱資料，傳感器實驗講練2第二天傳感器實驗講練3第三天傳感器實驗講練4第四天項目分析，方案確定，最小系統(tǒng)仿真測試講練5第五天任務(wù)1 LCD1602液晶顯示器講練6第六天任務(wù)2 鍵盤講練7第七天任務(wù)3 DS18B20溫度傳感器講練8第八天任務(wù)4 焊接電

3、路講練9第九天任務(wù)4 焊接電路練習(xí)10第十天任務(wù)5 軟件設(shè)計練習(xí)11第十一天任務(wù)5 軟件設(shè)計輔導(dǎo)12第十二天任務(wù)6 軟硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，報告文檔輔導(dǎo)13第十三天任務(wù)6 軟硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，報告文檔輔導(dǎo)14第十四天答辯考核15第十五天答辯考核模塊一：一傳感器傳感器實驗任務(wù)1 熱敏電阻演示實驗1、熱敏電阻特性：熱敏電阻的溫度系數(shù)有正有負(fù)，因此分成兩類：PTC熱敏電阻（正溫度系數(shù)）與NTC熱敏電阻（負(fù)溫度系數(shù)）。一般NTC熱敏電阻測量范圍較寬，主要用于溫度測量；而PTC突變型熱敏電阻的溫度范圍較窄，一般用于恒溫加熱控制或溫度開關(guān)，也用于彩電中作自動消磁元件。有些功率PTC也作為發(fā)熱元件用。PTC緩變型熱敏電

4、阻可用溫度補償或作溫度測量。一般的NTC熱敏電阻測溫范圍為：-50+300。熱敏電阻具有體積小、重量輕、熱慣性小、工作壽命長、價格便宜，并且本身阻值大，不需考慮引線長度帶來的誤差，適用于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點。但熱敏電阻也有：非線性大、穩(wěn)定性差、有老化現(xiàn)象、誤差較大、一致性差等缺點。一般只適用于低精度的溫度測度。2、實驗?zāi)康模毫私釴TC熱敏電阻現(xiàn)象。3、所需單元及部件：加熱器、熱敏電阻、可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、-15V穩(wěn)壓電源、F/V表、主副電源。4、實驗步驟：（1）了解熱敏電阻在實驗儀的所在位置及符號，它是一個藍(lán)色或棕色元件，封裝在透明塑料盒內(nèi)的加熱器旁。（2）將F/V表切換開關(guān)置2V檔，直流穩(wěn)壓電源切

5、換開關(guān)置±2V檔，按圖38接線，開啟主電源，調(diào)整RW1電位器，使F/V表指示為100mV左右，這為室溫時的電壓表輸入值Vi。圖任務(wù)2 氣敏傳感器（MQ3）實驗1、實驗?zāi)康模毫私鈿饷魝鞲衅鞯脑砼c應(yīng)用。2、所需單元：直流穩(wěn)壓電源、差動放大器、電橋、F/V表、MQ3氣敏傳感器（擴展模塊）3、旋鈕的初始位置：直流穩(wěn)壓電源±4V檔、F/V表置2V檔、差動放大器增益置最小、電橋單元中的W1逆時針旋到底、主電源關(guān)閉。4、實驗步驟：（1）仔細(xì)閱讀后面附上的“使用說明”，差動放大器的輸入端（+）、（-）與地短接，開啟主電源，將差動放大器輸出調(diào)零。（2）關(guān)閉主電源 ，按圖39接線。 圖39

6、任務(wù)3 濕敏電阻（RH）實驗1、實驗?zāi)康模毫私鉂衩魝鞲衅鞯脑砼c應(yīng)用2、感測機理：濕敏膜是高分子電解質(zhì)，其電阻值的對數(shù)與相對濕度是近似線性關(guān)系。在電路用字母“RH”表示。測量范圍：10%-95% 工作精度：3% 阻值：幾兆歐幾千歐 壽 命：一年以上響應(yīng)時間：汲濕，脫濕小于10秒 傳感器尺寸：4×6×0.5mm3工作溫度：0-50 電 源：AC：1KHz,2-3V或DC 2V 溫度系數(shù)：0.5RH%/3、所需單元及元件：電壓放大器、F/V表、電橋、RH濕敏電阻（擴展模塊）、直流穩(wěn)壓電源。4、旋鈕的初始位置：直流穩(wěn)壓電源置±2V檔、F/V表置2V檔。5、實驗步驟：（1

7、）觀察濕敏電阻結(jié)構(gòu)，它是在一塊特殊的絕緣基底上淺射了一層高分子薄膜而形成的，按圖40接線。（2）取二種不同潮濕度的海綿或其它易吸潮的材料。分別輕輕地與傳感器接觸，觀察電壓表數(shù)字變化，此時電壓表的指示 變大 ，也就是RH 阻值變 大 ， 說明RH檢測到了溫度的變化，而且隨著濕度的不同阻值變化也不一樣。注意取濕材料不要太濕，有點潮就行了。否則會產(chǎn)生濕度飽和現(xiàn)象，延長脫濕時間。（3）RH的通電穩(wěn)定時間、脫濕時間與環(huán)境的濕度、溫度有關(guān)。這點請實驗者注意。 圖403.2 溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)1、功能要求（1）基本功能設(shè)計一個用MCS-51單片機控制的溫度控制系統(tǒng)。溫度采集模塊（溫度傳感器DS18B2

8、0）采集環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，送入主控制模塊（AT89S51）進行處理，然后將處理后的溫度信息送到顯示報警模塊。液晶顯示屏同步顯示溫度設(shè)定值和當(dāng)前測量值，可通過按鍵改變溫度設(shè)定值，系統(tǒng)復(fù)位后默認(rèn)設(shè)定溫度值。如果溫度低于或高于設(shè)定的范圍時會有聲光報警。（2）擴展功能1、設(shè)計開機歡迎界面2、通過鍵盤可以設(shè)定最高報警溫度值和最低報警溫度值。當(dāng)外界溫度高于設(shè)定最高溫度時，啟動風(fēng)扇降溫；當(dāng)外界溫度低于指定最低溫度時，將發(fā)出報警聲，并點亮報警指示燈。3、要求設(shè)計一個帶溫度顯示的電子時鐘。即系統(tǒng)可以實現(xiàn)溫度的實時檢測與顯示，同時在液晶顯示器上顯示當(dāng)前時間。2、任務(wù)安排任務(wù)1 LCD1602液晶顯示器在液晶顯示器LC

9、D1602上逐字移出顯示兩組字符串信息，如此循環(huán)WELCOMEBANJI:XINGMING:任務(wù)2 鍵盤模塊1、獨立按鍵識別按鍵是一種廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備的元件，比如我們最常用的電視機面板控制按鈕，遙控器按鈕。其實就是一個常開的開關(guān)，按下后面兩個觸點接觸形成通路狀態(tài)，松開時形成開路狀態(tài)。當(dāng)有鍵按下，對應(yīng)的LED燈亮，如K1K8對應(yīng)P1口的8個LED1LED8，K1鍵按下LED1亮. K8鍵按下LED8亮.在確認(rèn)有按鍵按下時，蜂鳴器會響一聲。2、矩陣鍵盤識別將矩陣4*4鍵盤按下的鍵值顯示在顯示器上（可設(shè)計一個簡單的計算器）任務(wù)3 DS18b20數(shù)字溫度傳感器DS18b20檢測溫度，用液晶顯示實

10、際溫度值和符號，溫度精確到小數(shù)點后1位。當(dāng)檢測到DS18b20不存在或有問題時，蜂鳴器將報警，顯示器顯示erroy。1.1電路的總體方案設(shè)計 系統(tǒng)包括：主控制模塊、溫度采集模塊、顯示報警模塊、參數(shù)輸入模塊等，系統(tǒng)框圖如圖1所示。溫度采集模塊主控制模塊鍵盤輸入模塊顯示報警模塊電源模塊1.1.2器件選型 所選芯片： AT89S52、DS18B20、液晶:1602、晶振：12MHZ（CRYSTAL）、電容：30PF、電阻：10K、100歐、4、7K、電源：+5V1.2.1 硬件電路整體設(shè)計通過電路裝配、調(diào)試可以發(fā)現(xiàn)問題、進行整改、再裝配、再調(diào)試，反復(fù)進行，不斷完善設(shè)計方案，直至達(dá)到或超過規(guī)定的技術(shù)指

11、標(biāo)要求。安裝與調(diào)試過程應(yīng)按照先局部后整機的原則，根據(jù)信號的流向逐個單元進行，使各功能單元都要達(dá)到各自披術(shù)指標(biāo)的要求，然后把它們連接起來進行統(tǒng)調(diào)和系統(tǒng)測試。調(diào)試包括調(diào)整與測試兩部分：調(diào)整主要是調(diào)節(jié)電路中可變元器件或更換元器件（部分電路的更改也是有的），使之達(dá)到性能的改善；測試是采用電子儀器測量電路相關(guān)節(jié)點的數(shù)據(jù)或波形，以便準(zhǔn)確判斷設(shè)計電路的性能； 1.2.2 模塊電路設(shè)計和調(diào)試 1.拿到PCB裸板時，檢查加工的怎么樣，測量一下電源地有沒有短路； 2.焊接電源芯片，遇上電源，把電源調(diào)通，檢查電源是否正常工作；文波系統(tǒng)是否正常； 3.焊接好主控芯片，即最小系統(tǒng)，調(diào)試，RAM/ROM、讓最小系統(tǒng)跑起來

12、； 1.單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計 最小系統(tǒng)的應(yīng)用特點：u 全部I/O口線均可供用戶使用；u 內(nèi)部存儲其容量有限（只有4KB地址空間）；u 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。 與單片機的連接如圖所示：2.溫度傳感器的設(shè)計 DS18B20的性能特點：l 采用單總線專用技術(shù)，既可通過串行口線，也可通過其它I/O口線與微機接口，無須經(jīng)過其它變換電路，直接輸出被測溫度值；l 測溫范圍為-55-+125，測量分辨率為0.0625；l 內(nèi)含64位經(jīng)過激光修正的只讀存儲器ROM；l 適配各種單片機或系統(tǒng)機；l 用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限；l 內(nèi)含寄生電源。與單片機的連接如圖所示：3.顯示電路的設(shè)計 液晶顯示器是一種將

13、液晶顯示器件，連接器件，集成電路，PCB線路板，背光源，結(jié)構(gòu)器件裝配在一起的組件。這路通常采用的16個字的1602液晶模塊。1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳接口，其中：第1腳：VSS為地 第2腳：VDD接電源第3腳：VEE為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接低電源時對比度最高，使用時通常通過一個10K的互動變阻器調(diào)整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇 第5腳：RW為讀寫信號線第6腳：E為使能端 第7腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線第1516腳：空腳模塊二：2.1 軟件總體設(shè)計 2.3 軟件的調(diào)試與仿 (1)通電前檢查 電路安裝完畢，首先直觀檢查電路各部分接線是否正確、元器件是否接錯，有否短路或

14、斷路現(xiàn)象等。確信無誤后，方可通電。 (2)通電檢查 在電路與電源連線檢查無誤后，方可接通電源。電源接通后，不要急于測量數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果，而要先檢查有無異常，包括有無打火冒煙，是否聞到異常氣味，用手摸元器件是否發(fā)燙，電源是否有短路現(xiàn)象等。如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即關(guān)斷電源，等排除故障后方可重新通電。然后測量電路總電源電壓及各元器件引腳的電壓，以保證各元器件正常工作。 (3)分塊調(diào)試 分塊調(diào)試是把電路按功能不同分成不同部分，把每個部分看作一個模塊進行調(diào)試；在分塊調(diào)試過程中逐漸擴大范圍，最后實現(xiàn)整機調(diào)試；3.2 軟與仿真硬件電路的調(diào)試 3.3 調(diào)試的結(jié)果和現(xiàn)象 4.1實際電路焊接 手工焊接的要點：1.掌握好焊

15、接的時間；2.保持合適的溫度；3.用烙鐵頭對焊點施力是有害的；4.清潔焊點焊接表面；5.進行預(yù)焊；6.焊劑使用要適量；7.保持烙鐵頭清潔；8.烙鐵頭要保留少量的焊錫；9.焊錫量要合適；10焊件要牢固。4.2軟硬件聯(lián)調(diào) 整機聯(lián)調(diào)就是檢測整機動態(tài)指標(biāo)，把各種測量儀器及系統(tǒng)本身顯示部分提供的信息與設(shè)計指標(biāo)逐一對比，找出問題，然后進一步修改、調(diào)整電路的參數(shù)，直至完全符合設(shè)計要求為止。在有微機系統(tǒng)的電路中，先進行硬件和軟件調(diào)試，最后通過軟件、硬件聯(lián)調(diào)實現(xiàn)目的。調(diào)試中，若存在電路故障要進行排除；第五章 總結(jié)和參考文獻(xiàn)5.1 總結(jié) 經(jīng)過為期三周的電子創(chuàng)新實訓(xùn)，我們認(rèn)識了實驗箱、了解了它的一些作用和功能；實驗

16、相對于我們來說是個新的事物、新的的挑戰(zhàn)、是個拓展我們新知識的好機會。首先呢？我們在實驗箱上做了傳感器的實驗，了解了熱敏電阻的溫度系數(shù)有正有負(fù)，分成兩類：PTC熱敏電阻（正溫度系數(shù)）與NTC熱敏電阻（負(fù)溫度系數(shù)）。一般NTC熱敏電阻測量范圍較寬，主要用于溫度測量；我們還做得氣敏電阻、濕敏電阻等等實驗、通過做這些實驗讓我們更加了解實驗箱的作用與功能；完成了試驗箱的實驗，我們開始進行溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計，首先在電腦進行了仿真，仿真成功后就開始了實際的焊接，在焊接中我們出現(xiàn)了這樣那樣的一些小問題、但我們都改進了、實際的焊接和我們仿真的并不完全一質(zhì)，最小系統(tǒng)和DS18B20都沒什么大的問題，主要問題在于1

17、602，實際中的1602并不像我們仿真的那樣，他有16個引腳，15、16引腳顯示的A、K，分別接+5v和地、不能不接；在此謝謝老師。5.2參考文獻(xiàn)和相關(guān)網(wǎng)站【1】王松武.電子創(chuàng)新設(shè)計與實踐. 北京：國防工業(yè)出版社，2010【2】王松武.常用電路模塊分析與設(shè)計指導(dǎo).北京：清華大學(xué)出版社，2007【3】朱黎.電子創(chuàng)新制作任務(wù)書，2013附錄：程序代碼：- 3 -#include<reg52.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar i;sbit lcdrs=P20;sbit lcdrw=P21;sbit

18、lcden=P22;uchar code t0="The temperature "uchar code t1=" is "uchar code wendu="0123456789" sbit DQ = P34;void delay(uchar z) uchar x,y; for(x=1000;x>1;x-) for(y=z;y>1;y-);void write_com(uchar com) lcdrs=0; P0=com; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0;void write_d

19、ate(uchar date) lcdrs=1; P0=date; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0;void init_lcd() lcden=0; lcdrw=0; write_com(0x38); write_com(0x01); write_com(0x0c); write_com(0x06); write_com(0x80); for(i=0;i<16;i+) write_date(t0i); delay(0); write_com(0x80+0x40); for(i=0;i<16;i+) write_date(t1i); dela

20、y(0); void tmpDelay(int num) while(num-) ;void Init_DS18B20() unsigned char x=0; DQ = 1; tmpDelay(8); DQ = 0; tmpDelay(80); DQ = 1; tmpDelay(14); x=DQ; tmpDelay(20);unsigned char ReadOneChar() unsigned char i=0; unsigned char dat = 0; for (i=8;i>0;i-) DQ = 0; dat>>=1; DQ = 1; if(DQ) dat|=0x80; tmpDelay(4); return(dat);void WriteOneChar(unsigned char dat) unsigned char i=0; for (i=8; i>0; i-) DQ = 0; DQ = dat&0x01; tmpDelay(5