《单片机原理及应用课程设计单片机温度控制器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理及应用课程设计单片机温度控制器（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课 程 设 计 课程名称 单片机原理及应用课程设计 题目名称 单片机温度控制器 学生学院 专业班级 号 学生姓名 指导教师 2007 年 06 月 29 日题目名称单片机温度控制器学生学院专业班级姓 名学 号一、课程设计的内容制冷/热电专业本科学生学习了“单片机原理与接口”课程后，通过本课程设计巩固、活化所学的专业理论知识，基本掌握单片机测控系统的设计方法，为今后的学习和工作奠定良好的实验基础。课程教学目的及基本要求为：1.了解单片机测控系统的组成、作用与原理；2.掌握并且应用单片机测控系统的分析方法；3.掌握并且应用单片机测控系统的设计方法；4.完成一个完整的单片机温度测控系统的分析、设计过
2、程；二、课程设计的要求与数据学生在本课程设计中，完成以下的设计内容：1单片机温度控制器的总体设计及设计流程，包括系统数学模型的建立、硬件设计、软件设计、调试等。要求具有温度采集、显示，控制值输入以及温度定值控制功能。2数字量输入输出通道接口设计（开关量输入/输出）。3模拟量输入输出通道接口设计（A/D、D/A接口）；4人机接口设计（键盘、显示）；5测量数据处理及与控制算法（数字滤波、控制算法）。三、课程设计应完成的工作单片机温度控制器的方案设计，包括功能设计、硬件设计、软件设计；1应用嵌入式系统仿真开发平台PROTEUS完成单片机温度控制器的硬件和软件设计及仿真，提交实验项目电子版；2 制作单
3、片机温度控制器样机，实现设定功能；3 编写系统的设计说明书编写。设计说明书内容包括：（1）系统总体设计；（2）设计原理图；（3）软件流程图；（4）软件清单及注释；（5）主要元件资料摘要： 单片机温度控制器，是应用单片机对温度进行分析，判断，和控制的自动控制器，根据设备的用途、特点和要求，利用单片机基本原理进行工况分析，拟定合理、完善的单片机控制器系统原理图，写出详细的系统工作原理。再经过必要的计算确定各元件有关参数，然后按照所得参数选择元件。进行软件程序设计：主程序，显示程序，键盘程序，采样程序等，进行软件设计时应考虑程序布局合理、紧凑、美观、调试方便。再焊接电路。关键词：单片机，温度控制，目
4、 录1课程设计目的 12课程设计内容 121课程设计题目及简介 122设计说明 1221设计任务的分析 1222 系统总体设计 1223设计电路图 723软件设计 8231程序框图 8232程序设计 1024系统功能介绍 1925 元件清单 203心得体会 20参考文献21附件：1.课程设计目的：课程教学目的及基本要求为：1.了解单片机测控系统的组成、作用与原理；2.掌握并且应用单片机测控系统的分析方法；3.掌握并且应用单片机测控系统的设计方法；4.完成一个完整的单片机温度测控系统的分析、设计过程；2.课程设计内容：21课程设计题目及简介制冷/热电专业本科学生学习了“单片机原理与接口”课程后，
5、通过本课程设计巩固、活化所学的专业理论知识，基本掌握单片机测控系统的设计方法，为今后的学习和工作奠定良好的实验基础。22设计说明：221设计任务的分析电路设计总体思路：在温度测量控制系统中，实际温度值由电阻恒流工作调理电路进行测量。为了克服其非线性特点，在信号调理电路中加入负反馈非线性校正网络；调理电路的输出电压经ADC0808转换后送入单片机AT89S51；对采样数据进行滤波及标度变换处理后。由3位7段数码管显示。输入的设定值则由4位的独立式键盘电路进行调整，可分别对设定值的十位和个位进行加一减一操作，送入单片机AT89S51后，由3位7段数码管显示。数码管的码段由74LS05进行驱动，而位
6、码由三极管2N222A进行驱动。为了使两组数码管实时现实，对两组数码管显示器进行动态扫描。本系统的模糊控制由单片机AT89S51的程序来实现。首先由温度采样值与设定值之差求出温度误差，进一步求出误差变化率，经量化及限幅子程序处理，得到误差语言变量E和误差变化率语言变量Ec，直接查询模糊控制表就可以获得控制量U，然后由定时子程序处理，发出控制信号，控制加热片及风扇工作。加热片及风扇的控制电路采用晶体管驱动的直流电磁继电器，通过输出可以改变占空比的PWM波信号。若系统温度偏高，则控制风扇电路工作，进行降温；若温度未达到设定值，则输出温度控制信号，控制加热电路，进行加热。从而实现自动控制温度的目的。
7、222 系统总体设计22.2.1主控制器 单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计的需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。22.2.2时钟电路 AT89S51单片机芯片内部设有一个反向放大器所构成的振荡器，XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的输入端和输出端，时钟可以又内部或者外部产生，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元器件，内部振荡电路就会产生自激荡。本系统采用的定时元器件为石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶振频率选择12MHz，C1，C2的电容值取22pF，电容的大小可起频率微调作用。22.2.3复位电路 单片
8、机具有多种复位电路，本系统采用电平式开关复位与上复位方式，具体电路如图所示。当上电时，C1相当于短路，使单片机复位，在正常工作时，按下开关使单片机复位，当系统时钟频率为12MHz时，C1=4.7uF,R1=100欧姆,R2=1000欧姆。其缺点是干扰易于串入复位端，在大多数条件下，不会造成单片机错误复位，但会引起内部某些寄存器错误复位，这时可以在RESET端加一个去藕电容。22.2.4键盘输入电路 在本系统中，采用独立式键盘。本键盘完成的功能为输入控制系统的设定值，以便与系统的采样值比较，求出系统的误差与误差变化率，供以后的模糊控制子程序使用。其中第一个键和第二个键为位选开关，为后续键盘处理字
9、程序的分支程序提供便利。第三个键与第四个键选用按钮开关。本系统编写的键盘处理字程序，主要注重三个问题：如何减少开关的使用次数，以提高开关的使用寿命。如何更快捷，更方便的给出设定值。如何有利于总程序的整体调度。 为此，采用4个键来搭建键盘电路，如图所示，第一个键用来判断是转入控制字程序运行，还是转入键盘处理子程序运行。若未按下则转入控制处理子程序运行，按下则转入键盘处理子程序运行；如第一个键按下，则第二个键开始起作用，用第二键来判断是十位进行加减操作，还是个位进行加减操作。如第二键未按下，转十位进行加减操作，否则转个位进行加减操作；第三个键为加一操作，第四个键为减一操作。为了进一步解决上面提出的
10、两个问题，将个位与十位的设定值均设置为5，如果加一操作结果等于11，给加一单元重赋5，如果减一操作结果等于0FFH，给减一单元重赋5。这样，考虑最坏情况，即用键盘设置离初始设定值的最远的值，第三键最多按5次，第四键最多按5次。从而大大减少了按键次数，且更方便给出了设定值；第一个键和第二个键的加入，也充分考虑了总程序的整体调度。22.2.5显示电路 显示电路采用4位共阴LED数码管，从P34口RXD,TXD串口输出段码。LED显示器：LED显示器内部由发光二极管组成，其外形如图所示： a f g b e c d hhgfedcba共阳极 LED结构显示字型和字段码关系： 当发光二极管导通时，它就
11、会发光。每个二极管就是一个笔画。若干个发光二级管发光时，就构成了一个显示字符，不同的发光段落，可组成不同的字型。 输入到数码管h, a , b , c , d , e , f , g 的二进制码称为字形码，数码管的结构为字形。 本设计选择4位共阳极LED数码显示器，采用动态显示工作方式。 所谓动态显示方式就是一位一位轮流的点亮各位数码关，其特点为：每一时刻只能有一位数码管被点亮，并各位依次轮流被点亮；对于每一位来说，每隔一段时间点亮一次。数码管的点亮既与点亮时的电流有关，也与点亮时间和间隔比例有关，通过调整电流和时间常数，可实现较高较稳定的显示。22.2.6温度传感器 DS18B20温度传感器
12、是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；无须外部器件；可通过数据线供电，电压范围为3.05.5；零待机功耗；温度以或位数字；用户可定义报警设置；报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作； DS18B20采用脚PR35封装或脚SOIC封装，其内部结
13、构框图如图所示。64位ROM的结构开始位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器和，可通过软件写入户报警上下限。DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为字节的存储器，结构如图3所示。头个字节包含测得的温度信息，第和第字节和的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图3所示。低位一直为，是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时
