《毕业设计论文基于单片机的温度控制系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文基于单片机的温度控制系统设计（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、前言二十一世纪是科技高速发展的信息时代,电子技术,微型单片机技术的 应用更是空前广泛,伴随着科学技术和生产的不断发展,需要对各种参数进 行温度测量.因此温度一词在生产生活之中出现的频率日益增多,与之相对 应的,温度控制和测量也成为了生活生产中频繁使用的词语,同时它们在各 行各业中也发挥着重要的作用.如在日趋发达的工业之中,利用测量与控制 温度来保证生产的正常运行.在农业中,用于保证蔬菜大棚的恒温保产等. 温度是表征物体冷热程度的物理量,温度测量则是工农业生产过程中一 个很重要而普遍的参数.温度的测量及控制对保证产品质量,提高生产效率, 节约能源,生产安全,促进国民经济的发展起到非常重要的作用.
2、由于温度 测量的普遍性,温度传感器的数量在各种传感器中居首位.而且随着科学技 术和生产的不断发展,温度传感器的种类还是在不断增加丰富来满足生产生 活中的需要. 在单片机温度测量系统中的关键是测量温度,控制温度和保持温度,温 度测量是工业对象中主要的被控参数之一.因此,单片机温度测量则是对温 度进行有效的测量,并且能够在工业生产中得到了广泛的应用,尤其在电力 工程,化工生产,机械制造,冶金工业等重要工业领域中,担负着重要的测 量任务.在日常生活中,也可广泛实用于地热,空调器,电加热器等各种家 庭室温测量及工业设备温度测量场合.但温度是一个模拟量,如果采用适当 的技术和元件,将模拟的温度量转化为数
3、字量虽不困难,但电路较复杂,成 本较高.目录1.设计要求2.设计理论基础2.1AT89C51单片机的介绍2.2 ADC0809模数转换器2.3 数码显示管 LED2.4运算放大器Lm3582.5温度传感器Ad5902.6 光电隔离器3.系统设计3.1组成系统的硬件模块3.2单片机的选择3.3温度采样部分3.4 模数转换部分3.5模数转换技术3.6显示部分4.系统主程序5总结6.参考文献1.设计要求培养目的、设计方法和功能要求本课题要求采用单片机控制技术、A/D转换技术和传感器技术等设计制作温度测控电路。使学生进一步熟悉数字电路、模拟电路、传感器、单片机编程等知识，提高实际动手和设计能力。主要技
4、术指标：测量范围：温度：0-100，精确度1%；电流输出：4-20mA，精度：1%，负载电阻500；4位数码显示；轮流显示和变送；交流供电。文献阅读文献阅读：应查阅中外文文献10篇以上；了解国内外研究现状、研究方向、进展情况、存在问题和参考依据等；论文或设计说明：8000字以上。2.设计理论基础1、AT89C51单片机的介绍AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单
5、片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。主要特性：1、与MCS-51 兼容2、4K字节可编程FLASH存储器3、寿命：1000写/擦循环4、数据保留时间：10年5、全静态工作：0Hz-24MHz6、三级程序存储器锁定7、1288位内部RAM8、32可编程I/O线9、两个16位定时器
6、/计数器10、5个中断源11、可编程串行通道12、低功耗的闲置和掉电模式13、片内振荡器和时钟电路管脚说明：1.VCC：供电电压。2.GND：接地。3.P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。4.P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被
7、外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。5.P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信
8、号。6.P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，
9、将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，
10、此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 振荡器特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。2.2 ADC0809模数转换器ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片1主要特性1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。 2）具有转换起停控制端。
11、 3）转换时间为100s(时钟为640kHz时)，130s（时钟为500kHz时） 4）单个+5V电源供电 5）模拟输入电压范围0+5V，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为-40+85摄氏度 7）低功耗，约15mW。2内部结构ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构如图所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。3外部特性（引脚功能）ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。下面说明各引脚功能。 IN0IN7：8路模拟量输入端。 2-12-8：8位数字量输出端。 ADDA、
12、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路 ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。 EOC： A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。 REF（+）、REF（-）：基准电压。 Vcc：电源，单一+5V。 GND：
13、地。2.3 数码显示管 LEDLED 显示器是单片机应用系统中常见的输出器件,而在单片机的应用上 也是被广泛运用的.如果需要显示的内容只有数码和某些字母,使用 LED 数 码管是一种较好的选择.LED 数码管显示清晰,成本低廉,配置灵活,与单 片机接口简单易行. LED 数码管作为显示字段的数码型显示器件,它是由若干个发光二极管 组成的.当发光二极管导通时,相应的一个点或一个笔画发亮,控制不同组 合的二极管导通,就能显示出各种字符,常用的 LED 数码管有 7 段和米字 段之分.这种显示器有共阳极和共阴极两种.共阴极 LED 显示器的发光二极 管的阴极连在一起,通常此共阴极接地.当某个发光二极
14、管的阳极为高电平 时,发光二极管点亮,相应的段被显示.同样,共阳极 LED 显示器的发光二 极管的阳极接在一起,通常此共阳极接正电压,当某个发光二极管的阴极接 低电平时,发光二极管被点亮,相应的段被显示.本次设计所用的 LED 数码 管显示器为共阳极. LED 数码管的使用与发光二极管相同,根据材料不同正向压降一般为 1.52V,额定电流为 10MA,最大电流为 40MA.静态显示时取 10MA 为宜, 动态扫描显示可加大脉冲电流,但一般不超过 40MA.2.4运算放大器Lm358LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于
15、双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。特性：内部频率补偿 直流电压增益高(约100dB) 单位增益频带宽(约1MHz) 电源电压范围宽：单电源(330V)； 双电源(1.5 一15V) 低功耗电流，适合于电池供电 LM358 低输入偏流 低输入失调电压和失调电流 共模输入电压范围宽，包括接地 差模输入电压范围宽，等于电源电压范围 输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V)2.5温度传感器Ad590AD590 电流输出型两端温度传感器 AD590 是 AD 公司利用 PN 结构正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器.(热敏器件) AD590 是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源.它的主要特性如下: 1,流过器件的电流(mA)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数,即:mA/K 式中: 流过器件(AD590) 的电流,单位为 mA; T热力学温度,单位为 K. 2,AD590 的测温范围为-55+150. 3,AD590 的电源电压范围为 4V30V.电源电压可在 4
