單片機(jī)報(bào)告(共17頁)

1、任務(wù)書一、項(xiàng)目名稱溫控直流電機(jī)二、實(shí)訓(xùn)要求(yoqi)1.功能(gngnng)要求設(shè)計(jì)(shj)制作一個(gè)以STC89C52RC單片機(jī)為控制器的溫控直流電機(jī)系統(tǒng)，功能要求如下：利用DS18B20采集環(huán)境溫度，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨環(huán)境溫度而變化，參考下表： 溫度電機(jī)轉(zhuǎn)速低于18C不轉(zhuǎn)1825C最大轉(zhuǎn)速的50%高于25C最大轉(zhuǎn)速（2）LCD1602液晶屏顯示設(shè)置的溫度值和測量的溫度值，格式要求： Temp： xxC Fan Speed： x（3）擴(kuò)展功能：設(shè)置一個(gè)報(bào)警溫度為40C，當(dāng)溫度高于40C時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，溫度低于40C，蜂鳴器不報(bào)警。 2.實(shí)訓(xùn)要求（1）完成硬件電路的設(shè)計(jì)（2）完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

2、的仿真及硬件下載驗(yàn)證前言(qin yn)溫度的測量(cling)和控制在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用, 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研以及日常生活等領(lǐng)域占有重要的地位。溫度(wnd)控制系統(tǒng)是人類供熱、取暖的主要設(shè)備的驅(qū)動(dòng)來源, 它的出現(xiàn)迄今已有兩百余年的歷史。期間, 從低級(jí)到高級(jí), 從簡單到復(fù)雜, 隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對(duì)溫度控制精度要求的不斷提高, 溫度控制系統(tǒng)的控制技術(shù)得到迅速發(fā)展。目前智能溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活、工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域, 適用于家電、汽車、材料、電力電子等行業(yè), 成為發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要熱工設(shè)備之一。在現(xiàn)代化的建設(shè)中, 能源的需求非常大, 然而我國的能源利用率極低, 所以實(shí)現(xiàn)溫度

3、控制的智能化, 有著極為重要的實(shí)際意義。 溫度的測量方法多采用集成的半導(dǎo)體模擬溫度傳感器，傳感器輸出電壓或電流與溫度在一定范圍呈線性關(guān)系。通過放大，采樣得到被測量。另一種溫度測量方法是使用熱電偶，其測量精度較高，但測試過程復(fù)雜，測量時(shí)間長，而且采用電橋測量的系統(tǒng)抗干擾能力較差、誤差較大。隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，新型的數(shù)字化溫度傳感器其精度、穩(wěn)定性、可靠性及抗干擾能力都優(yōu)于模擬的溫度傳感器。數(shù)字溫度傳感器也越來越的到廣泛的應(yīng)用。目錄(ml) HYPERLINK l _Toc439886144 1.任務(wù)分析 任務(wù)分析隨著溫控技術(shù)的不斷發(fā)展(fzhn)，溫控技術(shù)在越來越多的方面有了廣泛的應(yīng)用，已

4、經(jīng)進(jìn)入了我們的工作和生活。 此次(c c)任務(wù)設(shè)計(jì)(shj)完成的溫控直流電機(jī)是用單片機(jī)控制溫度傳感器DS18B20測量溫度，并選擇LCD1602來顯示溫度，根據(jù)DS18B20采集的溫度電機(jī)具體轉(zhuǎn)速如下；當(dāng)溫度低于18C 時(shí)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)溫度大于18C時(shí)，電機(jī)開始緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，并隨著溫度的上升電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐步加快至最大轉(zhuǎn)速的50%；當(dāng)溫度大于25C時(shí)電機(jī)加速轉(zhuǎn)動(dòng)直至最大轉(zhuǎn)速。 此次任務(wù)重點(diǎn)使用了以AT89C51單片機(jī)為核心，完成對(duì)外界環(huán)境溫度信號(hào)的采集、處理、顯示等功能。利用Keilc進(jìn)行編程和Proteus進(jìn)行仿真的聯(lián)調(diào)測試。并對(duì)AT89C51芯片， Proteus、Keilc、DS18B20等

5、進(jìn)行了簡單的介紹。硬件部分1.DS18B20傳感器溫度的測量是從金屬(物質(zhì))的熱脹冷縮開始。水銀溫度計(jì)至今仍是各種溫度測量的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。可是它的缺點(diǎn)是只能近距離觀測，而且水銀有毒，玻璃管易碎。代替水銀的有酒精溫度計(jì)和金屬簧片溫度計(jì)，它們雖然沒有毒性，但測量精度很低，只能作為一個(gè)概略指示。不過在居民住宅中使用已可滿足要求。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中為了配合遠(yuǎn)傳儀表指示，出現(xiàn)了許多不同的溫度檢測方法，常用的有電阻式、熱電偶式、PN結(jié)型、輻射型、光纖式及石英諧振型等。它們都是基于溫度變化引起其物理參數(shù)(如電阻值，熱電勢等)的變化的原理。隨著大規(guī)模集成電路工藝的提高，出現(xiàn)了多種集成的數(shù)字化溫度傳感器。 DS

6、18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)的1-Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來組成一個(gè)測溫系統(tǒng)，在一根通信線上，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 TO-92封裝的DS18B20的引腳圖如圖2.1所示，其引腳功能描述如下： 1、GND：地信號(hào) 2、DQ：數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 3、VDD：可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。實(shí)物圖如下；2.DS18B20的性能(xngnng)特性1) 獨(dú)特的單總線接口僅需要一個(gè)(y )端口引腳進(jìn)行通信,可以(ky)是串行口也可以是 其他I/O口

7、，無須變換，直接輸出被測溫度值（9位二進(jìn)制，含符號(hào)位）。 多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)掛接在一條總線上，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度采集檢測功能；2)可測溫度范圍為-55+125，測量分辨率為0.0625； 3) 內(nèi)含64位經(jīng)過激光修正的只讀存儲(chǔ)器ROM；4) 內(nèi)含寄生電源，可直接通過數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為3.05.5V； 5) 零待機(jī)功耗； 6)用戶可通過編程分別設(shè)定各路的溫度上、下限溫度值來實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能； 7) 適配各種微處理器； 8) 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件； 9) 負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； 10) 可檢測距離遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)

8、測量距離為150m3.LCD1602液晶(yjng)顯示屏LCD1602液晶(yjng)也叫1602字符(z f)型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此HD44780寫

9、的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣。4.LCD1602的引腳定義具體如下圖；5.STC89C51單片機(jī)STC89C51單片機(jī)學(xué)習(xí)(xux)板是一款基于8位單片機(jī)處理(chl)芯片STC89C51RC的系統(tǒng)(xtng)。STC89C51RC是采用8051核的ISP（In System Programming）在系統(tǒng)可編程芯片，最高工作時(shí)鐘頻率為80MHz，片內(nèi)含8K Bytes的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器

10、，器件兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，具有在系統(tǒng)可編程（ISP）特性，配合PC端的控制程序即可將用戶的程序代碼下載進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部，省去了購買通用編程器，而且速度更快。STC89C51RC系列單片機(jī)是單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的兼容8051 內(nèi)核單片機(jī)，是高速/ 低功耗的新一代8051 單片機(jī)，全新的流水線/精簡指令集結(jié)構(gòu),內(nèi)部集成MAX810 專用復(fù)位電路。6.STC89C51單片機(jī)特性(txng)(1)增強(qiáng)型1T 流水線/精簡指令集結(jié)構(gòu)(jigu)8051 CPU(2)（5V單片機(jī)）/ 2.0V-3.8V （3V 單片

11、機(jī)(3)，相當(dāng)于普通(ptng)8051 的0420MHz.實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz.(4)用戶應(yīng)用程序空間12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K字節(jié)(5)片上集成512 字節(jié)RAM(6)通用I/O 口（27/23個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉（普通8051 傳統(tǒng)I/O 口）可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉，推挽/ 強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏每個(gè)I/O 口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA，但整個(gè)芯片最大不得超過55mA(7)ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片(8)EEPROM

12、功能(gngnng)(9)看門狗(10)內(nèi)部(nib)集成MAX810 專用復(fù)位(f wi)電路（外部晶體20M 以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路）(11)時(shí)鐘源：外部高精度晶體/ 時(shí)鐘，內(nèi)部R/C 振蕩器。用戶在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部R/C 振蕩器還是外部晶體/ 時(shí)鐘。常溫下內(nèi)部R/C 振蕩器頻率為：5.2MHz 6.8MHz。精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，因?yàn)橛袦仄?，請選4MHz 8MHz(12)有2個(gè)16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器(13)外部中斷2 路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒(14)PWM( 4 路）/ P C A（可編

13、程計(jì)數(shù)器陣列），也可用來再實(shí)現(xiàn)4個(gè)定時(shí)器或4個(gè)外部中斷(上升沿中斷/ 下降沿中斷均可支持)(15)STC89Cc516AD具有ADC功能。10 位精度ADC，共8 路(16)通用異步串行口(UART)(17)SPI同步通信口，主模式/ 從模式(18)工作溫度范圍：0 -75/ -40 -+85(19)封裝：PDIP-28，SOP-28，PDIP-20，SOP-20，PLCC-32,TSSOP-20(超小封裝)7.直流電機(jī)的調(diào)速原理(yunl)將外部(wib)直流電源加于電刷A(正極(zhngj)和B(負(fù)極)上，則線圈abcd中流過電流，在導(dǎo)體ab中，電流由a指向b，在導(dǎo)體cd中，電流由c指向d

14、。導(dǎo)體ab和cd分別處于N、S極磁場中，受到電磁力的作用。用左手定則可知導(dǎo)體ab和cd均受到電磁力的作用，且形成的轉(zhuǎn)矩方向一致，這個(gè)轉(zhuǎn)矩稱為電磁轉(zhuǎn)矩，為逆時(shí)針方向。這樣，電樞就順著逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，如圖2.13所示。當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)180，導(dǎo)體cd轉(zhuǎn)到N極下，ab轉(zhuǎn)到S極下，如圖所示，由于電流仍從電刷A流入，使cd中的電流變?yōu)橛蒬流向c，而ab中的電流由b流向a，從電刷B流出，用左手定則判別可知，電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍是逆時(shí)針方同。 由此可見，加于直流電動(dòng)機(jī)的直流電源，借助于換向器和電刷的作用，使直流電 動(dòng)機(jī)電樞線圈中流過的電流，方向是交變的，從而使電樞產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變，確保直流電動(dòng)機(jī)朝確定的方

15、向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。這就是直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理。 實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)，電樞圓周上均勻地嵌放許多線圈，相應(yīng)地?fù)Q向器由許多換向 片組成，使電樞線圈所產(chǎn)生的總的電磁轉(zhuǎn)矩足夠大并且比較均勻，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也就比較均勻。軟件(run jin)部分單片機(jī)最小系統(tǒng)(xtng)LCD1602整體(zhngt)預(yù)覽圖程序(chngx)部分主要(zhyo)程序結(jié)果(ji gu)測試經(jīng)過仿真測試(csh)，再接上實(shí)物操作，程序仿真實(shí)物均可正常運(yùn)行，此次任務(wù)成功完成結(jié)束語1.結(jié)論(jiln)本次實(shí)訓(xùn)闡述了以AT89C51單片機(jī)為核心，使用DS18B20溫度傳感器以及LCD1602顯示溫度的數(shù)碼管顯示的溫控電動(dòng)機(jī)。實(shí)現(xiàn)了通過數(shù)碼管監(jiān)測溫度，本實(shí)訓(xùn)著重運(yùn)用單片機(jī)原理設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示的溫控電動(dòng)機(jī)的程序，并用Keil軟件編寫程序，用Proteus軟件進(jìn)行控制電路的仿真操作。1、擴(kuò)展設(shè)計(jì)的蜂鳴器報(bào)警系統(tǒng)(xtng)，由于給出的參數(shù)大小不同，可以發(fā)出不同程度的報(bào)警聲。2、出現(xiàn)(chxin)的問題：1）設(shè)計(jì)(shj)顯示電路時(shí)，LCD液晶顯示屏不亮；2）調(diào)試時(shí)，電機(jī)有時(shí)轉(zhuǎn)，有時(shí)不轉(zhuǎn)。3、可以改進(jìn)的地方：DS18B20直接感應(yīng)外界溫度可能不夠敏感。2.