溫度控制器的設(shè)計(jì)與制作

1、溫度控制器的設(shè)計(jì)與制作一、功能要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)溫度控制器，用于自動(dòng)接通或斷開(kāi)室內(nèi)的電加熱設(shè)備，從而使室內(nèi)溫度 達(dá)到設(shè)定溫度要求，并能實(shí)時(shí)顯示室內(nèi)溫度。當(dāng)室內(nèi)溫度大于等于設(shè)定溫度時(shí)，控制器斷開(kāi) 電加熱設(shè)備；當(dāng)室內(nèi)溫度比設(shè)定溫度小2時(shí)，控制器接通電加熱設(shè)備?？販胤秶?51控溫精度：W 1二、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.硬件系統(tǒng)由七部分組成，即單片機(jī)及看門(mén)狗電路、溫度檢測(cè)電路、控制輸出電路、 鍵盤(pán)電路、顯示電路、設(shè)置溫度儲(chǔ)存電路及電源電路。單片機(jī)及看門(mén)狗電路根據(jù)設(shè)計(jì)所需的單片機(jī)的內(nèi)部資源(程序存儲(chǔ)器的容量、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量及I/O 口數(shù) 量)，選擇AT89C51-24PC較合適。為了防止程序跑飛，導(dǎo)致溫度失

2、控，進(jìn)而引起可怕的后 果，本設(shè)計(jì)加入了硬件看門(mén)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(méi)有檢測(cè)到上什沿或下降沿)，就說(shuō)明程序已經(jīng)跑飛，看門(mén)狗輸出端 而廠將輸出低電平到手動(dòng)復(fù)位端，使復(fù)位輸出端RST發(fā)出復(fù)位信號(hào)，使單片機(jī)可靠復(fù)位， 即程序重新開(kāi)始執(zhí)行。(注：如果選用AT89S51，由于其內(nèi)部已具有看門(mén)狗電路，就不需外 加 IMP813L)溫度檢測(cè)電路溫度傳感器采用AD590，它實(shí)際上是一個(gè)與絕對(duì)溫度成正比的電流源，它的工作電壓 為430V，感測(cè)的溫度范圍為-550C+1500C，具有良好的線性輸出，其輸出電流與溫度成正 比，即1PA/K。因此在00C

3、時(shí)的輸出電流為273.2 人，在1000C時(shí)輸出電流為373.2 nA。 溫度傳感器將溫度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)，通過(guò)電阻后轉(zhuǎn)變電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器 JRC4558運(yùn)算處理，處理后得到的模擬電壓信號(hào)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(shí) 間100s基準(zhǔn)電壓05V，輸入模擬電壓05V?？刂戚敵鲭娐房刂菩盘?hào)由單片機(jī)的P1.4引腳輸出，經(jīng)過(guò)光耦TLP521-1隔離后，經(jīng)三極管C8550直 接驅(qū)動(dòng)繼電器WJ108-1C-05VDC，如果所接的電加熱設(shè)備的功率W2KW，則可利用繼電器 的常開(kāi)觸點(diǎn)直接控制加熱設(shè)備，如

4、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。鍵盤(pán)電路鍵盤(pán)共有四個(gè)按鍵，分別是S1 (設(shè)置)、S2 ( + )、S3 (-)、S4 (儲(chǔ)存)。通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)設(shè) 置室內(nèi)應(yīng)達(dá)到的溫度，鍵盤(pán)采用中斷方式控制。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(dòng)，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示，74LS164 所需的串行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘由單片機(jī)的P3.0和P3.1提供。對(duì)于學(xué)過(guò)“串行口 ”知識(shí)的班級(jí)，實(shí) 習(xí)時(shí)，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，通過(guò)串行口輸出顯示 數(shù)據(jù)(實(shí)時(shí)溫度值或設(shè)置溫度值)；對(duì)于沒(méi)學(xué)過(guò)“串行口”知識(shí)的班級(jí)，實(shí)習(xí)時(shí)，可以采用 模擬串行口的

5、輸出方式，實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)的串行輸出。設(shè)置溫度存儲(chǔ)電路為了防止設(shè)定溫度在電源斷電后丟失，此設(shè)計(jì)加入了儲(chǔ)存電路，儲(chǔ)存器選用具有I2C總 線功能的AT24C01或FM24C01均可。每次通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置的室內(nèi)設(shè)定溫度都通過(guò)儲(chǔ)存器儲(chǔ)存 起來(lái)，即使是電源斷電，儲(chǔ)存器存儲(chǔ)的設(shè)定溫度也不丟失，在電源來(lái)電后，單片機(jī)自動(dòng)將設(shè)定溫度從儲(chǔ)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(hù)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LM79L1

6、2穩(wěn) 壓輸出土 12V，給JRC4558、AD590供電。當(dāng)然這里還可以選擇現(xiàn)成的開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源，但 它的價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)要高一些。2硬件系統(tǒng)電路原理溫度控制器電路原理圖注：AT89S51的20腳為GND； 40腳為VCC。注：電源部分，整流橋的引腳號(hào)與實(shí)際器件的腳號(hào)不符;集成穩(wěn)壓器的腳號(hào)與實(shí)際器件的腳號(hào)相符。3 .材料表型號(hào)數(shù)量對(duì)應(yīng)元件序號(hào)種類(lèi)330 Q1R26電阻470 Q19R1R17、R28、R29820 Q2R20、R251K2R22、R232K1R273K2R21、R2410K2R18、R192K2RP3、RP4電位器5K2RP1、RP210P1C9瓷片電容30P2C17、 C1810

7、0U/25V4C1、C2、C3、C4電解電容470U/16V2C5、C61N41482D2、D3整流二極管3.9V/1W1D1穩(wěn)定二極管紅色、祖32D4、D5發(fā)光二極管DB1071ZLQ1整流橋KBP2061ZLQ2C85501Q1三極管12M1Y1晶振74LS1642U11、U12ICAD5901U9ADC08041U5AT24C011U6AT89C511U4IMP813L1U7JRC45581U8L7805CV1U3LM79L121U2MC78L121U1TLP521-11U10E10501-AR2DS1、DS2數(shù)碼管WJ108-1C-05VDC1K1繼電器220V/8V/2X15V/2.

8、5W1T1電源變壓器VH-22CN1、CN2連接座三、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)341.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(shí)器T0工作方式及初值的設(shè)定并啟動(dòng)、開(kāi)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(mén)狗的觸 發(fā)。（3）定時(shí)器T0中斷模塊：完成1秒的定時(shí)。（4）外部中斷INT1中斷模塊:完成鍵盤(pán)對(duì)溫度值的設(shè)定。2.軟件流程框圖:開(kāi)始- 山程序初始化A/D轉(zhuǎn)換及導(dǎo)溫度換算山BCD碼轉(zhuǎn)換溫度比較溫度顯示秒標(biāo)志位清零調(diào)用看門(mén)狗主程序流程圖3.參考程序:(50ms 到(S1TH

9、0、TL0 賦值嗎？NY-秒記數(shù)返回量溫度恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)溫度設(shè)置值加1設(shè)置燈點(diǎn)亮等待S1釋放秒標(biāo)志位置11秒記數(shù)單 元重新賦值置燈T0中斷程序流程圖INT1中斷程序流程圖溫度設(shè)置值減1并顯示_保存溫度設(shè)置值TitleSizeNu mberRe;溫度控制器源程序si s2 s3 s4 wdkz wdi sda scl drxd dtxd intr szled sbz swwd gwwd adpj szwd adwz mjsz smjsz shmjszbit p1.0 ;s1按鍵控制口位bit p1.1 ;s2按鍵控制口位bit p1.2 ;s3按鍵控制口位bit p1.3 ;s4按鍵控制口位bit p

10、1.4 ;溫度控制口位bit p1.5 ;看門(mén)狗觸發(fā)端bit p1.7 ;AT24C01 的數(shù)據(jù)線bit p1.6 ;AT24C01 的時(shí)鐘線bit p3.0 ;74LS164 數(shù)據(jù)bit p3.1 ;74ls164 時(shí)鐘bit p3.2 ;A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)控制口位bit p3.5 ;設(shè)置 LEDbit 00h ;秒標(biāo)志位equ 30h;十位溫度的BCD碼存儲(chǔ)單元equ 31h;個(gè)位溫度的BCD碼存儲(chǔ)單元equ 32h ;A/D轉(zhuǎn)換后的平滑濾波值存儲(chǔ)單元equ 33h;設(shè)置溫度值存儲(chǔ)單元equ 34h;5次A/D值的初始位置，即34h38hequ 39h;1秒記數(shù)值（50ms次數(shù)）equ 3

11、ah ;3秒記數(shù)值（200ms次數(shù)）equ 3bh ;10秒記數(shù)值（200ms次數(shù)）org 0000hljmp startorg 000bhljmp timezd;T0 中斷org 0013hljmp temszzd ;INT 1 中斷org 0030hstart:clr sbzmov mjsz,#20mov smjsz,#15mov shmjsz,#50mov sp,#60h;賦初值;lcall durommov szwd,a;讀設(shè)置溫度mov tmod,#01hmov th0,#3chmov tl0,#0b0hsetb tr0；定時(shí)器T0的設(shè)定及啟動(dòng)setb it1 setb ex1 se

12、tb et0 setb ea ; 中斷（INT1和T0中斷）cyc:lcall adzhmov a,adpj lcall bcdzh lcall disp lcall tembj jnb sbz,$ clr sbz lcall wdog sjmp cyc; ;模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序名：adzh ;入口參數(shù):無(wú) ;出口參數(shù):adpj; adzh:push pswpush acc mov r1,#adwz mov r2,#5 adzh1: movx r0,a jb intr,$ movx a,r0 mov r1,a inc r1 djnz r2,adzh1 ;5次A/D值完成mov r0,#adwz mo

13、v r2,#5 lcall paix ;5次A/D值排序mov r5,#00h mov r6,#00h mov r7,#3 mov a,#adwz add a,#1 mov r1,a jiafa: mov a,r1 add a,r5 mov r5,amov a,r6 addc a,#0 mov r6,a inc r1 djnz r7,jiafa ；去極值后，余下的3個(gè)值求和（和在r6r5中）chufa: mov r3,#16 mov r4,#30 mov r7,#0 mov a,r5 add a,r5 mov r5,a mov a,r6 addc a,r6 mov r6,a mov a,r5

14、add a,#15 mov r5,a mov a,r6 addc a,#0 mov r6,a ;為四舍五入作準(zhǔn)備即和值乘以2加上15除以30chufa1: clr c mov a,r5 rlc a mov r5,a mov a,r6 rlc a mov r6,a mov a,r7 rlc a subb a,r4 jnc chufa2 add a,r4 sjmp chufa3 chufa2: inc r5 chufa3: mov r7,a djnz r3,chufa1 mov adpj,r5 ;完成溫度平均值pop acc pop psw ret ;；排序子程序名:paix（從大到小）;入口參數(shù)

15、：R0指向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的首地址,R2存放數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 ； paix:push pswpush acc paix0: mov a,r0 mov r1,a mov a,r2 mov r5,a dec r5 clr f0 paix1: mov a,r1 inc r1 clr c subb a,r1 jnc paix2 setb f0 add a,r1 xch a,r1 dec r1 mov r1,a inc r1paix2:djnz r5,paix1jnb f0,paix3 clr f0 dec r2cjne r2,#01h,paix0 paix3: pop acc pop psw ret ;T0中斷程序

16、名：timezd ;出口參數(shù)：sbit ; timezd: mov th0,#3ch mov tl0,#0b0h djnz mjsz,timezd1 mov mjsz,#20 setb sbz timezd1: reti ;溫度設(shè)置中斷程序名：temszzd ;入口參數(shù)：szwd ;出口參數(shù)：szwdtemszzd: push psw push acc clr rs1 setb rs0 clr tr0 mov a,szwd lcall bcdzh Icall disptemsz0: lcall wdog lcall delay200ms jb s1,temsz0a ljmp temsz0bte

17、msz0a: ljmp ret0temsz0b: djnz smjsz,temsz0 mov smjsz,#15 clr szledwdog1:lcall wdoglcall delay200ms jnb s1,wdog1 ljmp temsz2temsz1: lcall delay200ms djnz shmjsz,temsz2 mov shmjsz,#50 ljmp ret0temsz2: jb s2,temsz3 lcall delay20ms jb s2,temsz3wdog2:lcall wdoglcall delay200ms jnb s2,wdog2 inc szwd mov a

18、,szwd cjne a,#52,temsz2a mov a,#51 mov szwd,atemsz2a: lcall bcdzh lcall disp mov shmjsz,#50 sjmp temsz2temsz3: jb s3,temsz4 lcall delay20ms jb s3,temsz4wdog3:lcall wdogIcall delay200ms jnb s3,wdog3 dec szwd mov a,szwd cjne a,#255,temsz3a mov a,#0 mov szwd,a temsz3a: Icall bcdzh Icall disp mov shmjsz

19、,#50 sjmp temsz2 temsz4: jb s4,temsz1 lcall delay20ms jb s4,temsz1 wdog4:lcall wdoglcall delay200ms jnb s4,wdog4 lcall xierom ret0:setb szledmov a,adpj lcall bcdzh lcall disp lcall wdog setb tr0 pop acc pop psw reti , ;bcd碼轉(zhuǎn)換子程序名:bcdzh ；入口參數(shù):a ,出口參數(shù)：swwd、gwwd ； bcdzh:push pswpush b mov b,#10 div ab

20、mov swwd,a mov gwwd,b pop b pop psw ret ；溫度比較子程序名:tembj ；入口參數(shù):adpj、szwd;出口參數(shù):wdkz tembj: push psw push acc mov a,adpj cjne a,szwd,tembj0 tembj0: jc tembj1 setb wdkz sjmp tembj3 tembj1: add a,#2cjne a,szwd,tembj2 tembj2: jnc tembj3 clr wdkz tembj3: pop acc pop psw ret ;讀ROM子程序名：durom ;出口參數(shù)：a;durom: p

21、ush pswclr sda ;啟動(dòng) AT24C01 mov a,#0a0h lcall a_send mov a,#08h lcall a_send setb scl setb sda clr sda mov a,#0a1h lcall a_send lcall a_receive clr sda nop nop setb scl nop nop setb sda pop psw ret ;字節(jié)發(fā)送子程序名:a_send ;入口參數(shù):aa_send: push psw mov r0,#08ha_send1: clr scl rlc a mov sda,c nop setb scl nop n

22、op nop djnz r0,a_send1 clr scl nop nop nop setb scla_loop: mov c,sda jc a_loop clr scl pop psw ret ,;字節(jié)接收子程序名:a_receive ；出口參數(shù):a；a_receive:push psw mov r0,#08ha_rec:setb sclnop nop mov c,sda rlc a clr scl nop nop djnz r0,a_rec setb sda nop nop setb scl nop nopclr sclpop psw ret,;寫(xiě)ROM子程序名:xierom；入口參數(shù)：

23、szwd；xierom: push psw push acc setb scl setb sda clr sda mov a,#0a0h lcall a_send mov a,#08h lcall a_send mov a,szwd lcall a_send clr sdanopnop setb sclnopnop setb sdalcall delay50mspop accpop psw ret；,延時(shí)200mS子程序名：delay200ms；delay200ms:mov r7,#4dell:mov r6,#200del2:mov r5,#123nopdjnz r5,$djnz r6,del

24、2 djnz r7,del1 ret；,延時(shí)50ms子程序名:delay50msdelay50ms:mov r7,#200 delal: mov r6,#123nopdjnz r6,$djnz r7,dela1ret,;延時(shí)20ms子程序名:delay20ms ,delay20ms:mov r7,#80 delayl: mov r6,#123nopdjnz r6,$djnz r7,delay1ret,，看門(mén)狗子程序名:wdog,wdog:clr wdisetb wdi clr wdi ret ,，顯示子程序disp,入口參數(shù)：swwd、gwwd,disp:push pswpush accpus

25、h bmov dptr,#tabmov a,swwdcjne a,#00h,n0mov a,#0ffhajmp n1n0:movc a,a+dptrn1:lcall zjfsmov a,gwwdmovc a,a+dptr lcall zjfs pop b pop acc pop pswretzjfs:mov r0,#08hclr c zjfsl:rrc amov drxd,c setb dtxd nop nop nop nop nop nop clr dtxd nopnopnopnopnopnop djnz r0,zjfs1 rettab:db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90hend四、系統(tǒng)調(diào)試1.硬件系統(tǒng)的調(diào)試得：看溫度檢測(cè)電路部分，圖中標(biāo)有V” Vi2、Vo，由運(yùn)放構(gòu)成的差分比例運(yùn)算電路可)(R 21 + RP3) VR 22i 2 TOC o 1-5 h z V