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1、实训目的熟悉常用温度传感器实训目的熟悉常用温度传感器 AD590 的特性及接口电路的设计方法的特性及接口电路的设计方法一、实训目的熟悉常用温度传感器 AD590 的特性及接口电路的设计方法;学会模块化程序设计方法二、课题要求制作一个水温自动控制系统,要求如下:温度设定范围 4090,最小区分度 1,标定误差1.用十进制数码显示水的实际温度.环境温度降低时,温度控制的静态误差1.第 10 章 综合实训课题一 水温控制系统设计三、背景知识 1、AD590 温度传感器简介 AD590 是美国 AD 公司生产的单片集成两端感温电流源.它的测温范围为-55+150,工作电压范围为 4V30V,可以承受
2、44V 正向电压和 20V 反向电压,输出电阻为 710M.它产生的电流与绝对温度成正比,非线性误差为0.3.图 101 为 AD590 的引脚图,表 101 为 AD590 温度与电流的关系表.a)引脚 (b)封装 (c)图形符号 图 101 AD590 引脚、封装及图形符号表 101 各温度与电流、电压参考关系表FAH4.90 V3.732 V373.2A100oCE1H4.41 V3.632 V363.2A90oCC8H3.92 V3.532 V353.2A80oCAFH3.43 V3.432 V343.2A70oC96H2.94 V3.332 V333.2A60oC7DH2.45 V3
3、.232 V323.2A50oC64H1.96 V3.132 V313.2A40oC4BH1.47 V3.032 V303.2A30oC32H0.98V2.932 V293.2A20oC19H0.49V2.832V283.2A10oC00H0V2.732V273.2A0oCADC0809 的输出放大器输出 V0(ADC0809 的 VIN)经 10k 电压 VAD590 电流温度值AD590 是电流输出型器件,必须利用接口电路将 AD590 输出的电流信号转换成电压信号,再经 A/D 转换器转换成数字信号,2、AD590 接口电路提供给单片机处理.在表 101 中,列出了在不同温度值下的 AD
4、590的输出电流,通过图 102 的放大电路可将输出电流转换成 05V 的模拟电压.图 102 温度采集电路四、硬件电路 硬件电路由单片机、温度检测模块、加热控制模块、键盘设定模块及数据显示模块构成. 1、单片机选择由于系统对控制精度的要求不高,所以选用内部具有程序存储器芯片的 AT89C51 就可以满足要求了. 2、温度检测模块温度检测模块由温度传感器、信号放大器及 A/D 转换器组成.由 AD590 将温度转换成电流信号再经信号放大器得到对应的模拟电压,再经ADC0809 转换后接入单片机.如图 103 所示.3、加热控制模块 加热控制信号经反相器反相后,驱动固态继电器(SSR)工作,从而
5、接通或断开加热丝两端电源,实现对水的加热控制.加热控制电路如图 103 所示.为了使加热控制更加精确,系统采用了三组加热电炉丝组合实现,当温差小于 5oC 时,仅 A 组加热丝工作;当温差在 5oC10oC 之间时,采用 A、B 两组加热控制;当温差大于 10oC时,采用 A、B、C 三组加热控制.4、键盘设定及数据显示模块 键盘扫描由 11 个按键及 3 位 LED 共阳极显示器组成.通过 P1、P2 口直接驱动键盘,为了简化显示接口,这里采用了串行口扩展 LED 显示器.如图 103 所示.图 103 水温控制系统硬件原理图五、软件设计 1、程序结构设计(1)主程序 用于进行初始化处理,包
6、括各端口的初始化,定时/计数器的设定、中断允许的设定等.同时进行键盘的扫描输入.图 104 为主程序流程图.(2)定时中断服务程序 通过单片机内部的定时器 T0 进行 50ms 定时,再通过寄存器 R6 进行计数,以实现 1s 定时中断的要求.进入中断服务程序后,可进行当前温度的检测及显示,根据所测值与设定值比较进行温度控制等.图 105 为中断服务程序流程图.图 104 主程序流程图 图 105 定时中断服务程序流程图(3)温度检测程序 温度检测采用每 1s 定时采样的方式,为了实现温度的准确检测,采用了平均值滤波法抗干扰.即连续 4 次启动 ADC0809进行 A/D 转换,求取转换结果的
7、平均值,存入指定单元,以得到检测温度值.图 106 为温度检测程序流程图.(4)温度控制程序 通过比较键盘设定值与温度检测值的差别,按照一定的控制规律,控制输出口线的状态,实现三组加热丝的控制.图 107 为温度控制程序流程图.(5)温度显示程序 在每次温度检测后,进行一次温度显示刷新;在进行温度设定时,显示设定温度值.2、主要程序模块清单主程序:ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP T0INT ORG 0030H MAIN: MOV SP,#60H MOV P1,#0FFH;关电炉,开显示 MOV SCON,#00H ;设置串行口工作 ;方式 0,发送 MOV
8、 TMOD,#01H;定时器初始化 MOV TH0,#3CH;50ms 定时初值MOV TL0,#0B0H MOV R6,#14H;1s 定时用(50ms20 次)MOV 5DH,#00H;显示缓冲区清零 MOV 5EH,#00H MOV 5FH,#00H ACALLDISP SETB ET0 SETB EA SETB TR0LM0:ACALL KEYSCAN;调用键盘扫描子程序(略)用于设定温度值 AJMP LM0图 106 温度检测程序流程图图 107 温度控制程序流程图定时中断服务程序:T0INT:MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HDJNZ R6,T0END;1s 未到,中断
9、返回 CLRTR0CLREA MOVR6,#14H;恢复 R6 初值 ACALLTADC;调用温度检测子程序 ACALLXSCL;调用标度转换子程序 ACALLDISP;调用显示子程序 ACALLTCONT;调用温度控制子程序 SETBTR0SETBEAT0END:RETI温度检测子程序:TADC:MOV50H,#00H;清存检测值单元 MOVB,#00HMOVR7,#04H ;设置转换次数 MOVDPTR,#7FFFH;送 ADC0809地址 TT0:MOVX DPTR,A;启动 A/D 转换 JBP3.2,$;等待转换结束MOVX A,DPTR;读 A/D 转换数据 ADDA,50HMOV
10、50H,AJNCTT1;是否超出 8 位二进制范围 INCBTT1:DJNZR7,TT0;4 次转换是否完成 CLRC;求 4 次 A/D 转换的平均值 XCHA,BRRCAXCHA,BRRCACLRCXCHA,BRRCAXCHA,BRRCAMOV50H,A;平均值存 50HRET温度控制子程序:TCONT:MOVA,51HCLRCSUBBA,50H;设定值实测值 MOVR0,AJNCCCPR;小于设定温度,接通相应加热器 MOVP1,#0FFH;否则,关闭加热器 AJMPCONENDCCPR:MOVA,R0SUBBA,#19HJCCCPR1MOVP1,#0F8H;开三组加热器 AJMP CO
11、NENDCCPR1:MOV A,R0SUBB A,#0CHJCCCPR2MOVP1,#0FCH;开两组加热器 AJMP CONENDCCPR2:MOVP1,#0FEH;开一组加热器 CONEND:RET显示子程序:DISP:MOVR2,#03H;显示数据的个数 MOVR1,#5DH;显示缓冲区首址 SETBP1.3DL0:MOVA,R1;取要显示的数 MOVDPTR,#TABMOVC A,A+DPTR;查字型码 MOVSBUF,A;送出数据 DL1:JNBTI,DL1;是否输完一个字节 CLRTI;清发送完标志 INCR1DJNZR2,DL0;三个数是否都显示完?RETTAB:DB0C0H,0
12、F9H,0A4H,0B0H,99H ;09 字型码 DB92H,82H,0F8H,80H,90H六、总结与提高设计、调试大型程序时,应先根据要求划分模块,优化结构;再根据各模块特点确定何为主程序,何为子程序,何为中断服务程序,相互间如何调用;接着根据各模块性质和功能将各模块细化,设计出程序流程图;最后根据各模块流程图编制具体程序.调试时应先调主程序,实现最基本最主要的功能,在此基础上再将各模块功能往主程序上堆砌,直至各模块联调、统调,实现全部功能.在这个课题中,采用了软件滤波方式提高检测环节的准确,并且采用了三组加热控制提高了温度变化的精度.在此基础上,还可以增加液面检测、缺水报警电路及打印电
13、路等其它辅助电路的设计,使这个控制系统更完善.课题二 用 8*8 点阵显示器制作电子显示屏一、实训目的熟悉 8*8 点阵显示器与单片机的接口电路及其设计方法;学会模块化程序设计方法.二、课题要求制作一个 8*8 点阵显示器.要求如下:1. 显示“电子设计“四个文字;2. 显示方式可由 K1、K2 和 K3三个键选择: K1 为逐字显示,K2 为向上滚动显示,K3 为向左滚动显示.三、硬件电路 显示器采用 AT89C51 单片机作控制器,时钟频率为 12MHz,8*8 点阵显示器采用共阳极结构,其电路如图 108 所示. 其中:P0 作为字符数据输出口,P2 为字符显示扫描输出口,P1.0P1.
14、2口分别接开关 K1、K2、K3,通过改变电阻(270)的大小可改变显示字符的亮度,驱动用 9012 三极管.图 108 硬件电路图四、软件设计 1、程序结构设计(1)主程序 主程序用于对系统进行初始化,扫描按键开关状态,由按键标志位值(00H、01H、02H)决定显示的方式.主程序流程图如图 109 所示.图 109 主程序流程图(2)初始化子程序 用于对端口进行复位操作,将显示用的字符数据从字符表中装入内存单元 50H6FH 中.字符表中的每个文字占用 8 个地址单元.(3)显示子程序 显示子程序由显示功能选择程序和显示控制程序组成.显示功能选择程序负责每次显示时的显示地址首址(在B 寄存
15、器中)、每个字的显示时间(由 30H 中的数据决定)和下一个显示地址的间隔(31H 中的数据决定)的处理.显示子程序则负责对指定8 个地址单元的数据进行输出显示,显示一个完整文字的时间约为 8ms.在显示子程序中,1ms 延时程序是用调用键扫描子程序的方法实现的.图 1010 为逐字显示及向上滚动显示方式时的显示控制程序流程图.(4)按键扫描程序 用于将按键的状态扫描至 20H 单元的低三位(20H.0、20H.1、20H.2)中.同时在程序中利用按键扫描程序代替显示程序中的 1ms 延时程序,既可以提高按键的快速响应,又可以提高动态显示的扫描频率,减少文字显示时的闪烁现象.图 1010 逐字
16、显示及上移显示程序流程图2、主要程序模块清单主程序:START:MOV 20H,#00H ;20H 内存单元清 0 SETB 00H ;20H.0 位置 1START1:LCALL CLEARMEN ;调用上电初始化子 ; 程序 JB 00H,FUN0;20H.0 位为 1,执行 FUN0 JB01H,FUN1;20H.1 位为 1,执行 FUN1 JB02H,FUN2;20H.2 位为 1,执行 FUN2 AJMPSTART1初始化程序:CLEARMEN: MOV A,#0FFH ;四端口置 1 MOVP1,A MOV P2,A MOVP3,A MOVP0,A MOVDPTR,#TAB;取“电子设计“字 ;符表首址 CLR A MOV21H,A ;21H-24H 内存单元清 0 MOV 22H,A MOV 23H,A MOV 24H,A MOV R3,A ;R3 寄存器清 0MOV R1,#50H ;设字符表移入内存 ;单元首址 MOV R2,#20H;设查表次
