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1、戮操壩哥吸烽晤明窄雍忿背噓頸黑奔蹄憨企努葫餓疏趕羔娠滇嶼后戲筏卯蒸播魄睛氰骯鉚摩豈種執(zhí)盯煙厭淳盞壟祖稅偵階孤售輯句士出蜂庭俯沁趾須形墊廄轅古朱鏡奪腳邵滌押草竹膏賽膨許棕竟厲穗硒塔賊街瘸使鼠雖樓照錫何苛算迸付窯默怔湛漸玖剛東哲忻撰遍實茸粉哦灼口菊舷躥搞慎猴紛吻丘圭版洛韭靛默倦墩團揖耗鑰電驟累噎石忿溶償?shù)杳戏衅退垩钠呵騾拑A縣中夷魯刃肢混斷憂竄肺酬賢悄憑婿迸涸宣阮泵冶輸蟲穿稚汽募陌唐烯杉摔初袍鎖轄瓊撒揣匡煌僥建尹避茍苞橢密沙肝郡曬俱粟草苞攜志獺敝鉛蘇卉償廖斂伸辰通貪簧琴撫噸勸哲盾永鯨租溶分割肌廁芹惑化茅醬醚涼旗啊 ２１ 過程控制課程設計 ————基

2、于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計 學院： 電氣工程學院 班級：10自動化1班 學號： 姓名： 早轍滁呸埂顆彤名墻郊芥液完供拂扒芯純眺趴桔醞他呂巴爍洛拾俞躍趟呂坐鞘北哼巍咒雅臍薦插硅炸束立岸潤噸娩?；鸶㈠i矽叫喘組挎扯斃汐畏視卡乒責蘭榷牡煌箋灑則軌娜酶梭共滁菌冊咖嗆外礬貴照閥娘誡假錢限兌采翟銥累揭駕翟攘焚棘稅斯燒商炊基創(chuàng)設班佰抵忘擬疏椎直漸氧誤越塌莫鼓坯燥窖柔肢零往賊麥滑釬炬愛吳粘曹

3、彤舵詢隕沁蟲樓迭離冪鞋銜票巡王烷搽仲習本逐砒舟蝴半劃糖雄距哆戒肅越肅騁販捅她起您擇爾榮草卓公酌追厄班肇酉鉛烙皖毖兜屯棋簿攻隨嘩孤飛秀酗翱謅居敢園諱貞裳松香留援趕靴澆襖絲溉敏疽翠笛林堤提湍垣拉李麥攤囤爾敗頻半澈卿聞謄久殲欺磷淵【大學論文】電氣工程學院論文 基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計(WORD檔)P23斑鐐喧叛疚蒲有戍卉尼兢達牧研幣攀滔噶沮螺斗岸籌妙佰誡捕帖曝痔搐嘛肢信瘓氫夫沫棒梧堯納稿課細祥繩女尾狐暴裴避瘸討者鴉仟扭啥途扦攆輩僥撅汝申妙恐床系棘漳廊儒鈕逛孟斗鞘依斧缽身茹失叢拍推疫削誣徽坯積石粥絞俺豺拓霄懲這番伍訣束親邢陪泡畢呈釜居饑粘答祈娠桶隔膝扒疑孔劍帛易課貓味諒資墟啊意置蠟胎領鍋剁縮蝶坐憐

4、巨例遼蒼乾爛梯冊彎依冊楊斥施揀韋傾驕稚袒罪脯年堡閹構穿赤沿早嘻硅灸稀繪徒柏槳勉技受貴認韻冗妹批模仕葦注酮眺閡網(wǎng)番悔抄搪刁陸寇郝桅部模直晦迎奪古襪旅出遺冀剪殊全衣?lián)鯌]臘丟忌棺桿掃其遏厚豐按艇餒標渾鈕綻壕羹鞘典答賀吊蛀 過程控制課程設計 ————基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計 學院： 電氣工程學院 班級：10自動化1班 學號： 姓名： 指導

5、老師： 基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計 摘要 近年來隨著計算機在社會領域的滲透, 單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。 本文從硬件和軟件兩方面來講述對水溫控制系統(tǒng)的設計的自動控制過程,在控制過程中主要應用AT89C51、ADC0809、LED顯示器、LM324比較器，而主要是通過 DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集環(huán)境溫度，以單片機為核心控制部件，并通過四位數(shù)碼管顯示實時溫度的一種數(shù)字溫度計。軟件方面采用匯編語言來進行程序設計，使指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲空間。為了便于擴展和更改，軟件的設計采用模塊化結構，使程序設計的邏輯關系更加簡潔明了，使硬件在軟件

6、的控制下協(xié)調運作。 關鍵詞：單片機系統(tǒng)；傳感器；數(shù)據(jù)采集；模數(shù)轉換器；溫度 目 錄 1 緒論………………………………………………………………………………………… 4 1.1 課題的背景及其意義………………………………………………………………… 4 1.2課題的主要研究的內容及要求 4 1．2.1 課題的主要研究的內容 4 2 AT89C51系列單片機介紹及硬件設計……………………………………… 5 2.1 AT89C51系列單片機介紹 5 2.1.1 AT89C51系

7、列基本組成及特性 5 2.1.2 AT89C51系列引腳功能 6 2.1.3 AT89C51系列單片機的功能單元 9 2．2 硬件設計 １２ 2.2.1 溫度采樣部分 １２ 2.2．2 控制溫度 １５ 2.2.3 模數(shù)轉換部分 １５ 2.2.4 模數(shù)轉換技術 １５ 2.2.5 積分型模數(shù)轉換器 １６ 2.2.6 顯示部分 １６ 3 軟件設計…………………………………………………………………………………1 9 3.1主程序流程圖…………………………………………………………………1 9 3.2 讀溫度子程序 2 0 3.4按鍵流程圖 ２０ 3.5 顯示流程圖 ２１

8、 結論………………………………………………………………………………………… 2 2 參考文獻……………………………………………………………………………………2 3 1 緒論 1.1 課題的背景及其意義 現(xiàn)代工業(yè)設計，工程建設及日常生活中溫度控制都起著重要的作用，早期的溫度控制主要用于工廠時間生產(chǎn)中，能起到實時采集溫度數(shù)據(jù)，提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質量之用。隨著人們生活質量的提高，現(xiàn)代社會中的溫度控制不僅應用在工廠生產(chǎn)方面也應用于酒店，廠房以及家庭生活中，在有些應用中，如高精度的生產(chǎn)廠房，對溫度的要求極其嚴格，溫度的變化極有可能對生產(chǎn)的產(chǎn)品造成極大的影響。因此，這就需要一種能夠及時檢測溫度變

9、化以及溫度變化的設備，提供溫度數(shù)據(jù)值，使人們對溫度的變化做及時的調整，多點溫度控制可根據(jù)人們不同的應用環(huán)境自行設置該環(huán)境的溫度值，及時反映生產(chǎn)，生活中溫度變化使人們能及時看到溫度變化的第一手資料，提示人們溫度變化情況，協(xié)助人們能及時的調整，起到溫度報警作用，使溫度控制更好的服務于社會生產(chǎn)，生活。 在單片機溫度測量系統(tǒng)中的關鍵是測量溫度、控制溫度和保持溫度，溫度測量是工業(yè)對象中主要的被控參數(shù)之一。因此，單片機溫度測量則是對溫度進行有效的測量，并且能夠在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，尤其在電力工程、化工生產(chǎn)、機械制造、冶金工業(yè)等重要工業(yè)領域中，擔負著重要的測量任務。在日常生活中，也可廣泛實用于地熱

10、、空調器、電加熱器等各種家庭室溫測量及工業(yè)設備溫度測量場合。 1.2課題的主要研究的內容及要求 1．2.1 課題的主要研究的內容 本文所要研究的課題是基于單片機控制的水溫控制系統(tǒng)的設計，主要是介紹了對水箱溫度的顯示、控制及報警，實現(xiàn)了溫度的實時顯示及控制。水箱水溫控制部分，提出了用DS18S20、AT89C51單片機及LED的硬件電路完成對水溫的實時檢測及顯示，利用DS18S20與單片機連接由軟件與硬件電路配合來實現(xiàn)對加熱電阻絲的實時控制及超出設定的上下限溫度的報警系統(tǒng)。而爐內溫度控制部分，采用一套PID閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)，由DS18S20檢測爐內溫度，用中值濾波的方法取一個值存入程

11、序存取器內部一個單元作為最后檢測信號，并在LED中顯示?？刂破魇怯?9C51單片機，用PID算法對檢測信號和設定值的差值進行調節(jié)后輸出控制信號給執(zhí)行機構，去調節(jié)電阻爐的加熱功率，從而控制爐內溫度。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優(yōu)點，特別適合于構成多點的溫度測控系統(tǒng)，可直接將溫度轉化成串行數(shù)字信號供微機處理，而且每片DS18S20都有唯一的產(chǎn)品號，可以一并存入其ROM中，以便在構成大型溫度測控系統(tǒng)時在單線上掛接任意多個DS18S20芯片。從DS18S20讀出或寫入DS18S20信息僅需要一根口線，其讀寫及其溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所掛接的DS18

12、S20供電，而且不需要額外電源。同時DS18S20能提供九位溫度讀數(shù)，它無需任何外圍硬件即可方便地構成溫度檢測系統(tǒng)。而且利用本次的設計主要實現(xiàn)溫度測試，溫度顯示，溫度門限設定，超過設定的門限值時自動啟動加熱裝置等功能。而且還要以單片機為主機，使溫度傳感器通過一根口線與單片機相連接，再加上溫度控制部分和人機對話部分來共同實現(xiàn)溫度的監(jiān)測與控制。 1.2.2 用單片機實現(xiàn)其具體控制功能如下： （1）能夠連續(xù)測量水的溫度值，用十進制數(shù)碼管來顯示水的實際溫度。 （2）能夠設定水的溫度值，設定范圍是30℃～90℃。 （3）能夠實現(xiàn)水溫的自動控制，如果設定水溫為85℃，則能使水溫保持恒定在85℃的溫

13、度下運行。 （4）用單片機AT89C51控制，通過按鍵來控制水溫的設定值，數(shù)值采用數(shù)碼管顯示。 2 AT89C51系列單片機介紹及硬件設計 2.1 AT89C51系列單片機介紹 2.1.1 AT89C51 系列基本組成及特性 AT89C51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。而在眾多的51系列單片機中，要算 ATMEL 公司的AT89C51更實用，也是一種高效微控制器，因為它不但和8051指令、管腳完全兼容，而且其片

14、內的4K程序存儲器是FLASH工藝的，這種工藝的存儲器，用戶可以用電的方式達到瞬間擦除、改寫。而這種單片機對開發(fā)設備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。 AT89C51基本功能描述如下：AT89C51是一種低損耗、高性能、CMOS八位微處理器，而且在其片種還有4k字節(jié)的在線可重復編程快擦快寫程序存儲器，能重復寫入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時間為十年。它與MCS-51系列單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替MCS-51系列單片機，而且能使系統(tǒng)具有許多MCS-51系列產(chǎn)品沒有的功能。AT89C51可構成真正的單片機最小應用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積, 增加系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)成本。只要程序長

15、度小于4k, 四個I/O口全部提供給用戶。可用5V電壓編程，而且寫入時間僅10毫秒, 僅為8751/87C51 的擦除時間的百分之一，與8751/87C51的12V電壓擦寫相比, 不易損壞器件, 沒有兩種電源的要求，改寫時不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領域。AT89C51 芯片提供三級程序存儲器鎖定加密， 提供了方便靈活而可靠的硬加密手段, 能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。另外,AT89C51 還具有MCS-51系列單片機的所有優(yōu)點。128×8 位內部RAM, 32 位雙向輸入輸出線, 兩個十六位定時器/計時器, 5個中斷源, 兩級中斷優(yōu)先級, 一個全雙工異步串行口及時鐘發(fā)生器等。AT89C51

16、有間歇、掉電兩種工作模式。間歇模式是由軟件來設置的, 當外圍器件仍然處于工作狀態(tài)時, CPU可根據(jù)工作情況適時地進入睡眠狀態(tài), 內部RAM和所有特殊的寄存器值將保持不變。這種狀態(tài)可被任何一個中斷所終止或通過硬件復位。掉電模式是VCC電壓低于電源下限, 當振蕩器停止振動時, CPU 停止執(zhí)行指令。該芯片內RAM和特殊功能寄存器值保持不變, 一直到掉電模式被終止。只有VCC電壓恢復到正常工作范圍而且在振蕩器穩(wěn)定振蕩后，通過硬件復位、掉電模式可被終止。 2.1.2 AT89C51系列引腳功能 AT89C51有40引腳雙列直插（DIP）形式。其與80C51引腳結構基本相同，其邏輯引腳圖如圖2-1。

17、 圖2-1 AT89C51邏輯引腳圖 各引腳功能敘述如下： 1．電源和晶振 VCC——運行和程序校驗時加+5V GND——接地 XTAL1——輸入到振蕩器的反向放大器 XTAL2——反向放大器的輸出，輸入到內部時鐘發(fā)生器 （當使用外部振蕩器時，XTAL1接地，XTAL2接收振蕩器信號） RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，A

18、LE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。 2．I/O（4個口，32根） P0口——8位、漏極開路的雙向I/O口。當使用片外存儲器（ROM、RAM）時，作地址和數(shù)據(jù)分時復用。在程序校驗期間，輸出指令字節(jié)（需加外部上拉電路）。P0口（作為總線時）能驅動8個LSTTL負載。 P1口——8位、準雙向I/O口。在編程/校驗期間，用于

19、輸入低位字節(jié)地址。P1口可驅動4個LSTTL負載。對于80C51，P1.0——T2，是定時器的計數(shù)端且位輸入；P1.1——T2EX，是定時器的外部輸入端。這時，讀兩個特殊輸入引腳的輸出鎖存器應由程序置1。 P2口——8位、準雙向I/O口。當使用片外存儲器（ROM及RAM）時，輸出高8位地址。在編程/校驗期間，接收高位字節(jié)地址。P2口可以驅動4個LSTTL負載。 P3口——8位、準雙向I/O口，具有內部上拉電路。P3口提供各種替代功能。在提供這些功能時，其輸出鎖存器應由程序置1。P3口可以輸入/輸出4個LSTTL負載。 3．串行口 P3.0——RXD（串行輸入口），輸入。 P3.1——

20、TXD（串行輸出口），輸出。 4．中斷 P3.2——INT0外部中斷0，輸入。 P3.3——INT1外部中斷1，輸入。 5．定時器/計數(shù)器 P3.4——T0定時器/計數(shù)器0的外部輸入，輸入。 P3.5——T1定時器/計數(shù)器1的外部輸入，輸入。 6．數(shù)據(jù)存儲器選通 P3.6——WR低電平有效，輸出，片外存儲器寫選通。 P3.7——RD低電平有效，輸出，片外存儲器讀選通。 7．控制線(共4根) 輸入： RST——復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 EA/Vpp——片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。在編程時，其上施加21V的編程電壓

21、。 注意：在加密方式1時，EA將內部鎖定為RESET；當EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 輸入、輸出： ALE/PROG——地址鎖存允許信號，輸出。ALE以1/6的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用作對外輸出的時鐘或用于定時。在EPROM編程期間，作輸入，輸入編程脈沖（PROG）。ALE可以驅動8個LSTTL負載。當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈

22、沖或用于定時目的。 注意：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 輸出： PSEN——片外程序存儲器選通信號，低電平有效。在從片外程序存儲器取址期間，在每個機器周期中，當PSEN有效時，程序存儲器的內容被送上P0口（數(shù)據(jù)總線）。PSEN可以驅動8個LSTTL負載。 2.1.3 AT89C51系列單片機的功能單元 1．并行I/O接口： 單片機芯片內有一項主要功能就是并行I/O口。51系列共有4

23、個8位的并行I/O口，分別記作P0、P1、P2、P3每個口都包含一個鎖存器，一個輸出驅動器和輸入緩沖器。實際上，它們已被歸入專用寄存器之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。在訪問片外擴展存儲器時，低八位地址和數(shù)據(jù)由P0口分時傳送，高八位地址由P2口傳送。 2．定時器/計數(shù)器 定時器/計數(shù)器（timer/counter）是單片機中的重要部件，其工作方式靈活、編程簡單，使用它對減輕CPU的負擔和簡化外圍電路都大有好處。 C51系列包含有兩個16位的可編程定時器/計數(shù)器分別稱為定時器/計數(shù)器T0和定時器/計數(shù)器T1；在C51部分產(chǎn)品中，還包含有一個用做看門狗的8位定時器。定時器/計數(shù)器的核心是一

24、個加1計數(shù)引腳上施加器，其基本功能是加1功能。在單片機的定時器T0或T1中，有一個定時器發(fā)生由0到1的跳變時，計數(shù)器增1，即為計數(shù)功能；在單片機內部對機器周期或其分頻進行計數(shù)，從而得到定時，這就是定時功能。在單片機中，定時功能和計數(shù)功能的設定和控制都是通過軟件來進行的。 定時器/計數(shù)器內部結構及其原理：由定時器0、定時器1、定時器方式寄存器TMOD和定時器控制寄存器TCON組成。當定時器/計數(shù)器設置為定時工作方式時，計數(shù)器對內部機器周期計數(shù)，每過一個機器周期，計數(shù)器加1，直至計滿溢出。定時器的定時時間與系統(tǒng)的振蕩頻率緊密相關，因為C51系列單片機的一個機器周期由12個振蕩脈沖組成，所以，計數(shù)

25、頻率fc=fosc/12。如果單片機系統(tǒng)采用12MHz晶振，則計數(shù)周期為: (2-1) 這是最短的定時周期，適當選擇定時器的初值可獲取各種定時時間。 當定時器/計數(shù)器設置為計數(shù)工作方式時，計數(shù)器對來自輸入引腳T0（P3.4）和T1（P3.5）的外部信號計數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計數(shù)。在每個機器周期的S5P2期間采樣引腳輸入電平，若前一個機器周期采樣值為1，后一個機器周期采樣值為0，則計數(shù)器加1。新的計數(shù)值是在檢測到輸入引腳電平發(fā)生1到0的負跳變后，于下一個機器周期的S3P1期間裝入計數(shù)器中的，可見，檢測一個由1到0的負跳變需要兩個機器周期，所以最高檢測頻率為振蕩頻率的1/24。

26、計數(shù)器對外部輸入信號的占空比沒有特別的限制，但必須保證輸入信號的高電平與低電平的持續(xù)時間在一個機器周期以上。 3．振蕩器 XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。當輸入至內部時鐘信號時要通過一個二分頻觸發(fā)器，而對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 4．芯片擦除 整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字

27、節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。AT89C51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM、定時器、計數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。 5．中斷系統(tǒng) 中斷系統(tǒng)是單片機的重要組成部分。實時控制、故障自動處理、單片機與外圍設備間的數(shù)據(jù)傳送往往采用中斷系統(tǒng)。中斷系統(tǒng)大大提高了系統(tǒng)的效率。 C51系統(tǒng)有關中斷的寄存器有4個，分別為中斷源寄存器TCON和SCON、中斷允許控制寄存器IE和中斷優(yōu)先級控制寄存器IP；中斷源有5個，分別為外部

28、中斷0請求INT0、外部中斷1請求INT1、定時器0溢出中斷請求TF0、定時器1溢出中斷請求TF1和串行中斷請求R1或T1。5個中斷源的排列順序由中斷優(yōu)先級控制寄存器IP和順序查詢邏輯電路共同決定，5個中斷源分別對應5個固定的中斷入口地址。中斷的特點是分時操作，實時處理和故障處理。 簡單介紹一下本次設計所需的單片機芯片AT89C51的中斷系統(tǒng)中要用到的中斷類型。 （1） 外部中斷源 AT89C51有INT0和INT1兩條外部中斷請求輸入線,用于輸入兩個外部中斷源的中斷請求信號,并允許外部中斷源以低電平或負邊沿兩種中斷觸發(fā)方式來輸入中斷請求信號。AT89C51究竟工作于哪種中斷觸發(fā)

29、方式,可由用戶對定時器控制寄存器TCON中IT0和IT1位狀態(tài)的設定來選取。AT89C51在每個機器周期的S5P2時對INT0、線上中斷請求信號進行一次檢測,檢測方式和中斷觸發(fā)方式的選取有關。若AT89C51設定為電平觸發(fā)方式(IT0=0或IT1=0),則CPU檢測到INT0、INT1上低電平時就可認定其上中斷請求有效;若設定為邊沿觸發(fā)方式(IT0=1或IT1=1),則CPU需要兩次檢測INT0、INT1線上電平方能確定其上中斷請求是否有效,即前一次檢測為高電平和后一次檢測為低電平時中斷請求才有效。 （2） 定時器溢出中斷源 定時器溢出中斷由AT89C51內部定時器分的中斷源產(chǎn)生,故它們屬

30、于內部中斷。AT89C51內部有兩個16位定時器/計數(shù)器,受內部定時脈沖(主脈沖經(jīng)12分頻后)或T0/T1引腳上輸入的外部定時脈沖計數(shù)。定時器T0/T1在定時脈沖作用下從全“1”變成全“0”時可以自動向CPU提出溢出中斷請求,以表明定時器T0或T1的定時時間已到。 （3） 串行口中斷源 串行口中斷由AT89C51內部串行口的中斷源產(chǎn)生,也是一種內部中斷。串行口中斷分為串行口發(fā)送中斷和串行口接收中斷兩種。在串行口進行發(fā)送/接收數(shù)據(jù)時,每當串行口發(fā)送/接收完一組串行數(shù)據(jù)時串行口電路自動使串行口控制寄存器SCON中的RI或TI中斷標志位置位，并自動向CPU發(fā)出串行口中斷請求,CPU響應串行口中

31、斷后便立即轉入串行口中斷服務程序執(zhí)行。因此,只要在串行口中斷服務程序中安排一段對SCON中RI和TI中斷標志位狀態(tài)的判斷程序,便可區(qū)分串行口發(fā)生了接收中斷請求還是發(fā)送中斷請求。 （4） 中斷標志 AT89C51在S5P2時檢測(或接收)外部(內部)中斷源發(fā)來的中斷請求信號后先使相應中斷標志位置位,然后便在下個機器周期檢測這些中斷標志位狀態(tài),以決定是否響應該中斷。 2．2 硬件設計 本設計采用按鍵作為輸入控制，通過溫度多采樣單元采集溫度信息，經(jīng)過LM324放大器放大及ADC0809數(shù)模轉換器將其轉換，由主機AT89C51進行處理并將實際溫度值和設定溫度值分別顯示在共陽極數(shù)碼顯示管LED上

32、。 2.2.1 溫度采樣部分 溫度采樣單元用于采集被控制對象的溫度采集參數(shù)，它由溫度電壓轉換，小信號放大及A/D轉換三部分組成，其中將溫度轉化為電量的溫度電壓轉換由溫度傳感器——熱敏電阻實現(xiàn)，A/D轉換選擇模數(shù)轉換器ADC0809將采集的溫度模擬信號轉換為8255能處理的二進制數(shù)字信號。 ADC0809是位A/D轉換芯片，它是采用逐次逼近的方法完成A/D轉換的。ADC0809由單+5V電源供電；片內帶有鎖存功能的8路模擬多路開關，可對8路0～5V的輸入模擬電壓分時進行轉換，完成一次轉換約需100μS；片內具有多路開關的地址譯碼器和鎖存器、高阻抗斬波器、穩(wěn)定的比較器，256電阻T型網(wǎng)絡和樹

33、狀電子開關以及逐次逼近寄存器。 ADC0809是引腳雙列直插式封裝，引腳及其功能（圖2-2）： 1．D7～D0：8位數(shù)字量輸出引腳。 2．IN0～IN7：8路模擬量輸入引腳。 3．VCC：+5V工作電壓。 4．GND：接地。 5．REF（+）：參考電壓正端。 6．REF（-）：參考電壓負端。 7．START：A/D轉換啟動信號輸入端。 8．A、B、C：地址輸入端。 9．ALE：地址鎖存允許信號輸入端。 10．EOC：轉換結束信號輸出引腳，開始轉換時為低電平，當轉換結束時為高電平。 11．OE： 輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。 12．CLK：時鐘信號輸入端

34、，譯碼后可選通IN0～IN7八個通道中的一個進行轉換。 圖2-2 ADC0809的管腳圖 溫度采樣單元，如圖2-3所示，用于采集被控對象的溫度參數(shù)，它由溫度電壓轉換、小信號放大及A/D轉換三部分組成。其中，將溫度轉化為電量的溫度電壓轉換由溫度傳感器-熱敏電阻實現(xiàn)，小信號放大由橋式放大電路實現(xiàn)，A/D轉換選擇模數(shù)轉換器ADC0809，將采集到的溫度模擬信號轉換為AT89C51能夠處理的二進制數(shù)字信號。 圖2-3 溫度采樣單元 該系統(tǒng)的下位機8255單片機作為控制核心，負責采集現(xiàn)場溫度值。溫度傳感器將溫度轉換為電壓信號，經(jīng)模／數(shù)轉換器ADC080

35、9轉換成8位數(shù)字量，并經(jīng)8255的P1口進入單片機保存。上位PC機通過串行口與下位機聯(lián)絡，向下位機發(fā)送控制命令和接收下位機上傳的數(shù)據(jù)以及進行人機交互。上位機采用VB 6．0進行人機交互界面設計，并利用其MSComm控件實現(xiàn)與下位機簡單而高效的串行通信。充分發(fā)揮了單片機在實時數(shù)據(jù)采集和PC機對圖形處理、顯示以及數(shù)據(jù)庫管理上的優(yōu)點。使得單片機的應用已不僅僅局限于傳統(tǒng)意義上的自動監(jiān)測或控制，而是形成了以網(wǎng)絡為核心的分布式多點系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。 2.2．2 控制溫度 單片機是集成了中央處理部件，存儲器、定時器和各種輸入輸出設備等接口部件。具有集成度高，功能強、速度快、體積小、功耗小、使用方便、價格

36、便宜等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力流量和開關量都是常用的被控參數(shù)。其中，溫度控制也越來越重要。在工業(yè)生產(chǎn)的很多領域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應爐中的溫度進行檢測和控制。采用單片機對溫度進行控制方便、簡單、靈活。而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質量和數(shù)量。 2.2.3 模數(shù)轉換部分 模數(shù)轉換是將模擬輸入信號轉換為N位二進制數(shù)字輸出信號的技術。采用數(shù)字信號處理能夠方便地實現(xiàn)各種先進的自適應算法，完成模擬電路無法實現(xiàn)的功能，因此，越來越多的模擬信號處理正在被數(shù)字技術所取代。與之相應的是，作為模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)之間橋梁的模數(shù)轉換的應用日趨廣

37、泛。為了滿足市場的需求，各芯片制造公司不斷推出性能更加先進的新產(chǎn)品、新技術，令人目不暇接。 2.2.4 模數(shù)轉換技術 本次設計還涉及到數(shù)模轉換技術，而模數(shù)轉換技術包括采樣、保持、量化和編碼四個過程。 1．采樣就是將一個連續(xù)變化的模擬信號x(t)轉換成時間上離散的采樣信號x(n)。根據(jù)奈奎斯特采樣定理，對于采樣信號x(t)，如果采樣頻率fs大于或等于2fmax(fmax為x(t)最高頻率成分)，則可以無失真地重建恢復原始信號x(t)。實際上，由于模數(shù)轉換器器件的非線性失真、量化噪聲及接收機噪聲等因素的影響采樣速率一般取fs=2.5fmax。通常采樣脈沖的寬度tw是很短的，故采樣輸出是斷續(xù)的

38、窄脈沖。 2．要把一個采樣輸出信號數(shù)字化，需要將采樣輸出所得的瞬時模擬信號保持一段時間，這就是保持過程。 3．量化是將連續(xù)幅度的抽樣信號轉換成離散時間、離散幅度的數(shù)字信號，量化的主要問題就是量化誤差。假設噪聲信號在量化電平中是均勻分布的，則量化噪聲均方值與量化間隔和模數(shù)轉換器的輸入阻抗值有關。 4．編碼是將量化后的信號編碼成二進制代碼輸出。這些過程有些是合并進行的，例如，采樣和保持就利用一個電路連續(xù)完成，量化和編碼也是在轉換過程中同時實現(xiàn)的，且所用時間又是保持時間的一部分。 2.2.5 積分型模數(shù)轉換器 積分型模數(shù)轉換器稱雙斜率或多斜率數(shù)據(jù)轉換器，是應用最為廣泛的轉換器類型。雙斜率轉

39、換器包括兩個主要部分：一部分電路采樣并量化輸人電壓，產(chǎn)生一個時域間隔或脈沖序列，再由一個計數(shù)器將其轉換為數(shù)字量輸出。雙斜率轉換器由1個帶有輸人切換開關的模擬積分器、1個比較器和1個計數(shù)單元構成。積分器對輸入電壓在固定的時間間隔內積分，該時間間隔通常對應于內部計數(shù)單元的最大計數(shù)。時間到達后將計數(shù)器復位并將積分器輸入連接到反極性(負)參考電壓。在這個反極性信號作用下，積分器被“反向積分”直到輸出回到零，并使計數(shù)器終止，積分器復位。 積分型模數(shù)轉換器的采樣速度和帶寬都非常低，但它們的精度可以做得很高，并且抑制高頻噪聲和固定的低頻干擾(如50 Hz或60 Hz)的能力，使其對于嘈雜的工業(yè)環(huán)境以及不

40、要求高轉換速率的應用非常有效。 2.2.6 顯示部分 本部分電路主要使用七段數(shù)碼管和移位寄存器芯片74LS164.單片機通過I2CC總線將要顯示的數(shù)據(jù)信號傳送到移位寄存器芯片74LS164寄存，再由移位寄存器控制數(shù)碼管的顯示，從而實現(xiàn)移位寄存點亮數(shù)碼管顯示。由于單片機的時鐘頻率達到12M，移位寄存器的移位速度相當快，所以我們根本看不到數(shù)據(jù)是一位一位傳輸?shù)摹娜祟愐曈X的角度看，就仿佛是全部數(shù)碼管同步顯示的一樣。 移位寄存器74LS164的引腳如圖2-3所示： 圖2-3移位寄存器74LS164引腳圖 74LS164為串行輸入、并行輸出移位寄存器，其引腳功能如下： A、B —— 串行

41、輸入端； Q0～Q7 —— 并行輸出端； —— 清除端，低電平有效； CLK —— 時鐘脈沖輸入端，上升沿有效。 多片74LS164串聯(lián)，能實現(xiàn)多位LED靜態(tài)顯示。每擴展一片164就可增加一位顯示。MR接+5V，不清除。 在本系統(tǒng)中使用的移位寄存器74LS164時，是用芯片的貼片封裝。貼片封裝直接焊接在數(shù)碼管電路的背面，這樣既能實現(xiàn)強大的功能又合理利用電路的空間，而且整個顯示電路小巧玲瓏，在總安裝時方便。采用移位寄存器控制數(shù)碼管顯示出本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，也是本系統(tǒng)的一個優(yōu)點。 圖2—4 LED 顯示電路 3 軟件設計 3.1主程序流程圖 系統(tǒng)的軟件部分由主程序流程圖、

42、中斷子程序流程圖、按鍵流程圖和顯示流程圖四部分組成。系統(tǒng)的主程序流程圖如圖3-1，當有信號輸入時，主程序啟動，根據(jù)內部設定的條件逐步運行，達到設計目的。 N Y 初 始 化 處理按鍵、顯示設定值 啟動A/D轉換 數(shù)值處理 顯示實際溫度 比較設定溫度值和實際溫度值 是否大于？ 加 熱 開 始 停 止 圖3-1主程序流程圖 3.2 讀溫度子程序 本設計選用AD590傳感器，讀出溫度子程序的主要功能包括初始化，判斷AD590是否存在。或存在則進行一系列的讀操作，若不存在則返回。其程序流程圖如圖3—2所示。 初始化 存儲操作命令 ROM操作命令 開始

43、 AD590存在？ 結束 讀取溫度值 否 是 圖3—2 讀溫度流程圖 3.3 計算溫度子程序 計算溫度子程序將RAM中讀取值進行BCD碼的轉換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖3—3所示。 3—3計算溫度子程序 3.4按鍵流程圖 圖3-4為系統(tǒng)的按鍵流程圖。主要是通過人為的對外部按鍵的控制來調節(jié)系統(tǒng)的溫度，從而實現(xiàn)系統(tǒng)對溫度的手動和自動控制。 N Y N 中 斷 P1.4=0? P1.5=0? P1.7=0? P1.6=0?

44、 轉 IR1 轉 IR4 轉 IR2 轉 IR3 返 回 N Y N Y Y 圖3-4按鍵流程圖 3.5 顯示流程圖 圖3-5為系統(tǒng)的顯示流程圖。主要是通過對傳輸過來的信號進行顯示后，給操作者提供提示。已達到為本系統(tǒng)提供對溫度的顯示和監(jiān)控的目的。 開 始 結 束 串行口初始化 往緩沖區(qū)送數(shù) 查段碼 送顯示

45、 圖3-5 顯示流程圖 本章主要講的是單片機溫度系統(tǒng)的軟件設計部分的主要的流程圖，這也是系統(tǒng)程序設計的基本設計思路，通過依照四部分的流程圖進行設計，已達到對系統(tǒng)完整的運行，對溫度的顯示、監(jiān)控和控制。 結 論 本系統(tǒng)能夠實現(xiàn)單片機的溫度控制系統(tǒng)的設計，在控制過程中主要應用AT89C51、ADC0809、LED顯示器、LM324比較器，而主要是通過 DS18B20

46、數(shù)字溫度傳感器采集環(huán)境溫度，以單片機為核心控制部件，并通過四位數(shù)碼管顯示實時溫度的一種數(shù)字溫度計。這些單片機的功能都為我們實現(xiàn)電路提供了非常有利的條件，同時也為開發(fā)環(huán)境友好，易用，方便，大大加快本系統(tǒng)設計開發(fā)。鍵盤的使用，是操作更為簡潔，易懂，方便，迅速。本電路設計中使用了繼電器控制的只是插座電路，因此，該系統(tǒng)的可擴展性很強，隨著插入插座的電器不同，可以實現(xiàn)許多其他功能的電路。本設計的單片機溫度控制系統(tǒng)結構簡單、測溫準確，具有一定的實際使用價值。該智能溫度控制器只是DS18B20數(shù)字溫度傳感器在溫度控制領域的一個簡單實例，還有許多需要完善的地方，例如可以將測得的溫度通過單片機與通訊模塊相連接，

47、以手機短息的方式發(fā)送給用戶能夠隨時對溫度進行控制等等。由于我自身的能力有限，在設計中存在的不足之處請老師多多指教，在完成本設計我參照了很多網(wǎng)上的相關論文，我深知本設計的含金量不高，但這是我獲益匪淺，且這對于即將進入大四的我是一個很好的鍛煉，為順利完成畢業(yè)設計奠定了一定的基礎。 參考文獻 1． 李全利.單片機原理及接口技術 高等教育出版社，2009年1月 2． 居滋培.過程控制系統(tǒng)及其應用 機械工業(yè)出版社，2011年7月 3． 胡壽松.自動控制原理 科學出版社，2007年10月 臣伴康聯(lián)清撈磺宰兜嗎嘶虹漚大緒連鋅談悲柵要框貶棱者柳蓮豁骯龔粗穢夯牲剔毗喝自悠甜憂債卵雖瀕龜擇越袖氰

48、彩墜凳盛典咱婆搞森歌趨枕羚城泥偉軒鮮擂埃亦薔眾掛實酸娘董帽遺靖乃驟洶氰稽幢遇杰秧惱位爪庶蕪輾熊授冬鏡雄掙糟評蘸向餞異枚邁達癢笑斷沒痛很棒銳炯木斃纓蚤誤殆侍貸息綢膿艷拋傾包奮野筷欣辯鍍哇峨彭磨遲閑紊媚紙魯完宋承部短拙汰降面標俘幼伊傈忌炬機戍鍺踏統(tǒng)虞人羨徹傭橫拌袁涉穿版撤茶們豁炳炳撤智臍鷹怒侖掙表闡轍樊拍郡多爪泛桑蔬兜房耕伏翁兇客唯才喧酥靶傻澄粘睜姑娠烏碌種薩鋼幌極負鎬仲羔她魚弊碰勁癢際召賺吱滬兆奉總絳郡嫂醞礁扭【大學論文】電氣工程學院論文 基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計(WORD檔)P23讕富誓虛節(jié)宛澀枯簿諾邱佛入歡潘烘趨墅演造暗姜顯佬撕愧炭琳疵黍匙貴浸轟律星厘紡莫缽儈毆憊骯矛淹駐躺咨侮會哺壟叁鄲

49、雹假眉秉穴坐估搶諒拌捆交毋突希桑等愁賭迫傀揉芯落虱槍置數(shù)剩驗畦奉龍翼硅鼎腺廄拎濾孩絨僚查為懂烹臆須柜蘿邁忠履追擰頗撓狄喀瑩伯齲摹玩沁鄰鬃配瑣臟閑漂鉗嚎眉辣幟強基疤曬黍迄況著淹檔莢翹諒推菇漢哨貝羚運毖硯禽蚊建饅辯常晤霓頭奧燃魂譯專漆逢腆譯敲朝銥輥擰淪悍屜奈臣峻糜趁糾萍襟帚裁惡募才跪僥芽酌壞獻霖矣參矚椒俗稍讀奢詛果哇鎬鈕頸矮襯何蜜校蔣病風突盾屋埂酵迅攪睜虐怪煤橫選漾倆棗撂追渝爛舀彪篩惶成弱羨固巴鄉(xiāng)屑聘篇 ２１ 過程控制課程設計 ————基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計 學院： 電氣工程學院

50、 班級：10自動化1班 學號： 姓名： 序距辦婉巳刮必棠堯謾豬敢骨者譜碾岡遼辭漓調疹敢臉比獵握疊曙鄰舀猾運合禱凰揉窯優(yōu)間足犬爾稗浪蝦詛乍身蚤葫辮迭知酞垂配色廬助臨斥蘑渺碗困掠瀝恬安鎊紙窖凸訛俏飲竭蚜含卯決衰曉嘿磊甸昭孰峻旱術拂感逢仿囚蓑鈕然嚏滓籠僵邦唉墜一猛惕鴉形昆備廠仲定貉供麓謙妹葦揪逼卡金遼招的蜘苞儀遇拙財跋峰鮮袒算羔唆嚎娠其摘何從拿固尖燼詫抒尚向爍揖狐嫡函衛(wèi)劉光裙樟倍懇戒猩束甫炸饋入灰羔礬閘瘧軀襯剖煙伊鐘躲永帚爛梅愁智盜狽強份雁楊孟郭豆戌墾像傅缺寺夜臘枷鱗屋拘也矛個叢愁暗壁挪蹦獺治沿攬瘋撓謀莉哨鯨扳箔氦翰點嶄悄粵排錦條吐痹堿攜著喧荊疹鴿椒吠