智能溫控器課程設(shè)計(jì)--溫度控制器設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p>　　題 目 名 稱 溫度控制器設(shè)計(jì) </p><p>　　課 程 名 稱 電氣測量技術(shù) </p><p>　　學(xué) 生 姓 名

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　系 、專 業(yè) 電氣工程系、測控技術(shù)與儀器 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師

3、 </p><p>　　2013年 12月 21 日</p><p>　　注：1．此表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導(dǎo)教師、學(xué)生簽字后生效；</p><p>　　2．此表1式3份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各1份。</p><p>　　指導(dǎo)教師（簽名）：

4、 學(xué)生（簽名）：</p><p><b>　　摘 要 </b></p><p>　　溫度控制系統(tǒng)對(duì)溫度進(jìn)行檢測和控制，任何工廠在生產(chǎn)過程中如果沒有合適的溫度環(huán)境，很多的器件甚至是電子設(shè)備都不能正常的工作，從而多生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響，所以各行各業(yè)對(duì)溫度的要求的愈來愈高，所以，溫度控制系統(tǒng)的作用非常重要。</p><p

5、>　　溫度控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)是溫度，在我們?nèi)粘Ｉ钪?，溫度控制使非常重要的，在溫室、水池、電源等場所不能?duì)溫度有效的控制，則會(huì)出現(xiàn)很多事故，所以為了避免此類事故的發(fā)生，溫度控制應(yīng)當(dāng)受到重視。</p><p>　　本設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的檢測，還實(shí)現(xiàn)了溫度控制、顯示功能，當(dāng)溫度大于設(shè)定的溫度時(shí)，報(bào)警器報(bào)警；當(dāng)溫度小于設(shè)定的值時(shí)，報(bào)警器不報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制，并且還可以實(shí)現(xiàn)按鍵復(fù)位功能。</p>

6、;<p>　　關(guān)鍵詞: 8051單片機(jī)；溫度； ADC0809數(shù)模轉(zhuǎn)換器；</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案1</p><p>　　1.1智能溫控器的功能設(shè)計(jì)1</p>&

7、lt;p>　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1 單片機(jī)概述2</p><p>　　2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路2</p><p>　　2.3 溫度采樣電路3</p><p><b>　　2.4按健開關(guān)4</b></p><p>　　2.5溫度顯示電路4</p>

8、<p>　　2.6熱電阻驅(qū)動(dòng)電路5</p><p>　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1軟件設(shè)計(jì)思路7</p><p>　　3.2 程序內(nèi)容編寫7</p><p>　　總結(jié).......................12</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：13

9、</b></p><p><b>　　附錄14</b></p><p>　　1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　智能溫控器主要單片機(jī)，時(shí)序電路，溫度采樣電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，溫度顯示電路，溫度輸入電路，驅(qū)動(dòng)電路等組成。系統(tǒng)原理圖見圖1.1所示。</p><p>　　圖1.1 智能溫控器控制系統(tǒng)框圖&l

10、t;/p><p>　　1.1智能溫控器的功能設(shè)計(jì)</p><p>　　以MCS-51系列單片機(jī)為核心，采用常用電子器件設(shè)計(jì)，一個(gè)電源開關(guān)，兩個(gè)控制溫度 設(shè)定按鍵（增大/減?。?，四位數(shù)碼管分別顯示設(shè)定溫度和實(shí)際溫度，量程為0~99度，打開電源開關(guān)后設(shè)定溫度初始化為26度。1，按鍵輸入采用中斷方式，兩個(gè)按鍵分別接INT0和INT1。2，采用鉑電阻（Pt100)溫度傳感器進(jìn)行溫度測量，模數(shù)轉(zhuǎn)換采

11、用ADC0809。3，單片機(jī)根據(jù)設(shè)定溫度S和實(shí)測溫度P控制繼電器R的動(dòng)作，死區(qū)設(shè)為2度： 當(dāng)P<=S-1時(shí)，控制R接通電加熱回路； 當(dāng)P>S+1時(shí)，控制R斷開電加熱回路； 當(dāng)S-1<P<=S+1時(shí)，R保持原狀態(tài)不變。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1 單片機(jī)概

12、述</b></p><p>　　由于智能溫度控制器的核心就是單片機(jī)，單片機(jī)的選擇將直接關(guān)系到控制系統(tǒng)的工作是否有效和協(xié)調(diào)。本設(shè)計(jì)采用MCS-51系列的8051單片機(jī)，因?yàn)?051單片機(jī)應(yīng)用廣泛，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比高。</p><p>　　8051包含了8位CPU，片內(nèi)振蕩器，4K字節(jié)ROM,128字節(jié)RAM,2個(gè)16位定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，中斷結(jié)構(gòu)，I/O接口等。可進(jìn)行計(jì)

13、算，定時(shí)等一系列功能。</p><p>　　2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　2.2.1 ADC0808介紹</p><p>　　ADC0808是8位全MOS中速A/D 轉(zhuǎn)換器、它是逐次逼近式A/D 轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，可以和單片機(jī)直接口接。其主要引腳功能如下：</p><p>　?。?）RD，WR：讀選通信號(hào)和選通信

14、號(hào)（低電平有效）。</p><p>　?。?）CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端，上升有效。</p><p>　　（3）DB0—DB7是輸入信號(hào)。</p><p>　　（4）CLKR：內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器外接電阻端，與CLKIN端配合可由芯片自身產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，其頻率為1/1.1RC。</p><p>　　（5）CS：片選信號(hào)輸入端，低電平有效，一旦CS有效，表

15、明A/D轉(zhuǎn)換器被選中，可啟動(dòng)。</p><p>　?。?）WR：寫信號(hào)輸入，接受微機(jī)系統(tǒng)或其它數(shù)字系統(tǒng)控制芯片的啟動(dòng)輸入端，低電平有效，CS、WR同時(shí)為低電平時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。</p><p>　　(7)INTR：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)，低電平有效，輸出低電平表示本次轉(zhuǎn)換已完成。該信號(hào)常作為向微機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào)。</p><p>　?。?）CLK:為外部時(shí)鐘輸入端，時(shí)

16、鐘頻率高，A/D轉(zhuǎn)換速度快。允許范圍為10-1280KHz，典型值為640KHz，此時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為10us。通常由MCS—51單片機(jī)ALE端直接或分頻后與其相連。當(dāng)MCS單片機(jī)與讀寫外，RAM操作時(shí)，ALE信號(hào)固定為CPU時(shí)鐘頻率的1/6，若單片外接的晶振為6MHz，則1/6為1MHz，A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為64us。</p><p>　　2.2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路工作原理</p><p>

17、;　　ADC0808的兩模擬信號(hào)輸入端，用以接受單極性、雙極性和差摸輸入信號(hào)，與WR同時(shí)為低電平A/D轉(zhuǎn)換器被啟動(dòng)切在WR上升沿后100 模數(shù)完成轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器，同時(shí)，INTR自動(dòng)變?yōu)榈碗娖剑硎颈敬无D(zhuǎn)換已結(jié)束。如CS、RD同時(shí)來低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器三態(tài)門打開，數(shù)字信號(hào)送出，而在RD高電平到來后三態(tài)門處于高阻狀態(tài)，轉(zhuǎn)換圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 A/D轉(zhuǎn)換電路圖</p&g

18、t;<p>　　2.3 溫度采樣電路</p><p>　　2.3.1鉑電阻（Pt100)溫度傳感器</p><p>　　當(dāng)PT100在0攝氏度的時(shí)候他的阻值為100歐姆，它的阻值會(huì)隨著溫度上升而</p><p>　　成近似勻速的增長。但他們之間的關(guān)系并不是簡單的正比的關(guān)系，而更應(yīng)該趨于一條拋物線。 鉑電阻的阻值隨溫度的變化而變化的計(jì)算公式： -200

19、<t<0℃ Rt=R0[1+At+Bt+C(t-100)t]。電阻仿真程序如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 電阻部分仿真</p><p><b>　　2.4 按鍵開關(guān)</b></p><p>　　設(shè)定按鍵（增大/減?。?，四位數(shù)碼管分別顯示設(shè)定溫度和實(shí)際溫度，量程為0~99度，打開電源開關(guān)后設(shè)定溫度初始化為26度。按鍵

20、輸入采用中斷方式，兩個(gè)按鍵分別接INT0和INT1</p><p>　　2.5 溫度顯示電路</p><p>　　2.5.1 LED驅(qū)動(dòng)</p><p>　　74LS47介紹：74LS47是一塊BCD碼轉(zhuǎn)換成7段LED數(shù)碼管的譯碼驅(qū)動(dòng)IC，74LS47的主要功能是輸出低電平驅(qū)動(dòng)的顯示碼，用以推動(dòng)共陽極7段LED數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字。相應(yīng)引腳功能如下。</p&

21、gt;<p>　?。?）QA,QB,QC,QD,QE,QF,QG:7段LED數(shù)碼輸出引腳。</p><p>　　（2）A，B，C，D：輸入引腳。</p><p>　?。?）RBO，BT，LI:高電平輸出有效。</p><p>　　2.5.2 溫度顯示工作原理</p><p>　　溫度顯示電路如圖2.3所示。由2片TTL74LS

22、47和2片七段LED組成，LED采用共陽級(jí)接法。74LS47的QA-QG接BCD段選信號(hào)由P1口提供,</p><p>　　LED顯示數(shù)據(jù)由74LS47的輸出決定,即由P1口信號(hào)的取值決定。</p><p>　　圖2.3 TTL74LS47 BCD顯示電路</p><p>　　2.6熱電阻驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　熱電阻驅(qū)動(dòng)控制，8051

23、的P3.0的引腳與ULN2003A的引腳相連接，從P3.0發(fā)出的控制信號(hào)經(jīng)ULN2003到達(dá)電磁繼電器，驅(qū)動(dòng)熱電阻的運(yùn)行和停止。</p><p>　　ULN2003是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn),適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。</p><p>　　其中ULN2003是由7個(gè)NPN具有用共陰二極管夾緊來轉(zhuǎn)換電感負(fù)載的高壓

24、輸出特征的達(dá)林頓晶體管組成。當(dāng)前一對(duì)單精度型的額定電流為500mA，有比較高的電流容量，它的應(yīng)用軟件包括繼電器驅(qū)動(dòng)器、顯示驅(qū)動(dòng)器，線驅(qū)動(dòng)器和邏輯緩沖器等。在本驅(qū)動(dòng)電路中的作用是增大電流驅(qū)動(dòng)能力。該芯片采用16腳的DIP 封裝,其中第9為公共輸出端COM，有一個(gè)輸出端為高電平，COM就為高電平。如圖2.4。</p><p>　　圖2.4電磁繼電器和熱電阻電路</p><p><b>

25、;　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1軟件設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)包括啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換、讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果、設(shè)置溫度、溫度控制等，其中啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換、讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果、溫度控制等工作在主程序中完成，設(shè)置溫度在中斷服務(wù)程序中完成，根據(jù)對(duì)比結(jié)果給出控制信號(hào)，令熱電阻運(yùn)行或停止，實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)控。</p>

26、;<p><b>　　3.2程序內(nèi)容編寫</b></p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p>　　JMP START1</p><p><b>　　ORG 0003H</b></p><p>　　LJMP INTER1</p>

27、;<p><b>　　ORG 0013H</b></p><p>　　LJMP INTER2</p><p><b>　　ORG 0100H</b></p><p>　　START1:MOV SP,#60H; 設(shè)置堆棧指針</p><p><b>　

28、　SETB IT0</b></p><p><b>　　SETB IT1</b></p><p>　　MOV IE,#85H; 中斷0\中斷1開放</p><p>　　ANL P1,#00H</p><p>　　MOV P1,#26H; 設(shè)定溫度初值<

29、/p><p>　　LCALL START; 調(diào)用AD轉(zhuǎn)換程序</p><p>　　LCALL C1; 調(diào)用溫度控制程序</p><p><b>　　LJMP $</b></p><p>　　ORG 0200H; 增加鍵（中斷0）首地址</

30、p><p>　　INTER1:PUSH ACC; 保護(hù)現(xiàn)場</p><p><b>　　PUSH PSW</b></p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　LCALL DELAY; 按鍵延時(shí)</p><p>　　A1:

31、JB P3.2,A1; 判斷有無鍵按下</p><p>　　SET1:LCALL DELAY; 按鍵防抖</p><p><b>　　MOV A,P1</b></p><p>　　ANL A,#0FH</p><p><b>　　INC A</b></p>

32、;<p><b>　　MOV 30H,A</b></p><p><b>　　MOV A,P1</b></p><p>　　ANL A,#0F0H</p><p>　　ADDC A,30H</p><p>　　DA A; 對(duì)A十進(jìn)制調(diào)整</p>

33、<p><b>　　MOV P1,A</b></p><p><b>　　POP PSW</b></p><p><b>　　POP ACC</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　ORG 0300H;

34、 減小鍵(中斷1）首地址</p><p>　　INTER2:PUSH ACC</p><p><b>　　PUSH PSW</b></p><p><b>　　CLR PSW.6</b></p><p>　　A2:JB P3.3,A2; 判斷有

35、無鍵按下</p><p>　　SET2:LCALL DELAY; 按鍵防抖</p><p><b>　　MOV A,P1</b></p><p>　　ANL A,#0FH</p><p>　　SUBB A,#01H</p><p>　　JB PSW.6,Q0&

36、lt;/p><p><b>　　MOV 35H,A</b></p><p><b>　　MOV A,P1</b></p><p>　　ANL A,#0F0H</p><p><b>　　ADD A,35H</b></p><p><b>　　JMP

37、 Q1</b></p><p>　　Q0:MOV A,P1</p><p>　　ANL A,#0F0H</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　SUBB A,#10H</p><p><b>　　JC Q2</b></p>

38、<p>　　ADD A,#09H</p><p><b>　　JMP Q1</b></p><p>　　Q2:MOV A,#99H</p><p>　　Q1:MOV P1,A</p><p><b>　　POP PSW</b></p><p><b>　

39、　POP ACC</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　START:MOV R1,#20H</p><p>　　MOVX @DPTR,A; A/D轉(zhuǎn)化器開始轉(zhuǎn)換</p><p>　　WAIT1: JB P3.1,WAIT1</p>

40、<p>　　WAIT2: JNB P3.1,WAIT2</p><p>　　MOVX A,@DPTR</p><p>　　LCALL BINBCD1</p><p><b>　　MOV @R1,A</b></p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><

41、p><b>　　RET</b></p><p>　　ORG 0400H; 控制溫度子程序</p><p><b>　　C1:CLR C</b></p><p>　　MOV A,20H; 將檢測溫度送到累加器A中</p><p><b>

42、　　SUBB A,P1</b></p><p>　　JNC GAO; 判斷環(huán)境溫度是否高于預(yù)設(shè)溫度</p><p><b>　　SJMP DI</b></p><p><b>　　DI:CLR C</b></p><p><b>　　MOV A

43、,20H</b></p><p>　　ADDC A,#01</p><p><b>　　MOV 20H,A</b></p><p><b>　　CLR C</b></p><p><b>　　MOV A,P1</b></p><p>　　SU

44、BB A,20H</p><p>　　JC Z1; 判斷預(yù)設(shè)溫度是否等于(檢測溫度+1)</p><p><b>　　SETB P3.0</b></p><p><b>　　SJMP Z1</b></p><p><b>　　Z1:RET</b><

45、;/p><p><b>　　GAO:CLR C</b></p><p>　　SUBB A,#02</p><p>　　JNC Z1; 判斷環(huán)境溫度減預(yù)設(shè)溫度是否小于2</p><p><b>　　CLR P3.0</b></p><p><b

46、>　　RET</b></p><p>　　DELAY:MOV R7,#06H; 延時(shí)子程序</p><p>　　D0:MOV R6,#0FAH</p><p><b>　　DJNZ R6,$</b></p><p>　　DJNZ R7,D0</p><p><

47、;b>　　RET</b></p><p>　　BINBCD1:MOV B,#10; 二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制子程序</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b>　　SWAP A</b></p><p><b>　　ADD A,B&

48、lt;/b></p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)使用的溫度控制器結(jié)構(gòu)簡單、測溫準(zhǔn)確，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。該溫度控制器只是DS18B20在溫度

49、控制領(lǐng)域的一個(gè)簡單實(shí)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(jī)與通訊模塊相連接，以手機(jī)短消息的方式發(fā)送給用戶，使用戶能夠隨時(shí)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控。此外，還能廣泛地應(yīng)用于其他一些工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，如建筑，倉儲(chǔ)等行業(yè)。本溫度控制系統(tǒng)可以應(yīng)用于多種場合，像育嬰房的溫度、水溫的控制。用戶可靈活選擇本設(shè)計(jì)的用途，有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。</p><p>　　在此次溫度控制器的設(shè)計(jì)過程中，讓我了解到了現(xiàn)代電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和工作

50、原理。以前在實(shí)際生活中看到的電子產(chǎn)品例如彩燈、交通燈、電磁爐、電飯煲等，就只會(huì)用他們并不知道他們的工作原理，通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)這些產(chǎn)品的原理有了深入的了解。同時(shí)這次課程設(shè)計(jì)大大提高了我的動(dòng)手能力，為我以后的工作和學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，在以后的生活中我也可以用我所學(xué)的知識(shí)和對(duì)芯片功能的了解來設(shè)計(jì)一些日常生活所需的電子產(chǎn)品。有了這一次的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們的動(dòng)手能力和思維能力也相應(yīng)的得到了的提高，這次實(shí)訓(xùn)進(jìn)一步鍛煉了自己的邏輯思維能力，并從中總結(jié)出寶貴

51、的經(jīng)驗(yàn)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王家楨.傳感器與變送器[M].北京:清華大學(xué)出版社,1996. [2]曾巧媛.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社.2002. [3]何力民.單片機(jī)高級(jí)教程[M].北京：北京航空大