單片機(jī)智能溫控器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　單片機(jī)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：智能溫控器</p><p><b>　　設(shè)計(jì)者： </b></p><p>

2、<b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)時(shí)間：</b></p><p>　　一、課題名稱：一個(gè)基于51單片機(jī)的智能溫控器課程設(shè)計(jì)</p><p>　　二、主要技術(shù)指標(biāo)及工作內(nèi)容和要求：本設(shè)計(jì)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?。奈?/p>

3、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<

4、P<=S+1時(shí)，R保持原狀態(tài)不變。</p><p><b>　　目錄6</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><p>　　2．系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1 單片機(jī)概述2</p><

5、;p>　　2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路2</p><p>　　2.2.1 ADC0808介紹2</p><p>　　2.2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路工作原理3</p><p>　　2.3 溫度采樣電路3</p><p>　　2.3.1 鉑電阻（Pt100)溫度傳感器3</p><p><b>　　2.4

6、按健開關(guān)4</b></p><p>　　2.5溫度顯示電路5</p><p>　　2.5.2 溫度顯示工作原理5</p><p>　　2.6熱電阻驅(qū)動電路6</p><p>　　第3章 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

7、 程序流程7</p><p>　　3.3 程序內(nèi)容編寫9</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：13</b></p><p><b>　　附錄14</b></p><p>　　基于MCS-51單片機(jī)的智能溫控器的設(shè)計(jì)與開發(fā)</p><p>　　1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案&

8、lt;/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)動電路等組成。系統(tǒng)原理圖見圖1所示：</p><p>　　圖1智能溫控器控制系統(tǒng)框圖</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

9、度 設(shè)定按鍵（增大/減小），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

10、熱回路； 當(dāng)S-1<P<=S+1時(shí)，R保持原狀態(tài)不變。</p><p><b>　　1</b></p><p><b>　　2．系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1 單片機(jī)概述</b></p><p>　　由于智能溫度控制器的核心就是單片機(jī)

11、，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?？蛇M(jìn)行計(jì)算，定時(shí)等一系列功能。</p><p>　　2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路</p

12、><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：讀選通信號和選通信號（低電平有效）。</p><p>　?。?）CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端，上升有效

13、。</p><p>　?。?）DB0—DB7是輸入信號。</p><p>　?。?）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>　?。?）CS：片選信號輸入端，低電平有效，一旦CS有效，表明A/D轉(zhuǎn)換器被選中，可啟動。</p><p>　?。?）WR：寫信號輸入，接

14、受微機(jī)系統(tǒng)或其它數(shù)字系統(tǒng)控制芯片的啟動輸入端，低電平有效，</p><p>　　CS、WR同時(shí)為低電平時(shí)，啟動轉(zhuǎn)換。</p><p>　　(7)INTR：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號，低電平有效，輸出低電平表示本次轉(zhuǎn)換已完成。該信號常作為向微機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的中斷請求信號。</p><p>　?。?）CLK:為外部時(shí)鐘輸入端，時(shí)鐘頻率高，A/D轉(zhuǎn)換速度快。允許范圍為10-1280KH

15、Z，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><b>　　2</b></p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換電路工作原理</p>

16、<p>　　ADC0808的兩模擬信號輸入端，用以接受單極性、雙極性和差摸輸入信號，與WR同時(shí)為低電平A/D轉(zhuǎn)換器被啟動切在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)字信號送出，而在RD高電平到來后三態(tài)門處于高阻狀態(tài)</p><p>　　圖2 A/D轉(zhuǎn)換電路圖</p>&

17、lt;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，它的阻值會隨著溫度上升而3</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&l

18、t;t<0℃ Rt=R0[1+At+Bt+C(t-100)t] （1） 　　0<t<850℃ Rt=R0（1+At+Bt2） （2） 　　Rt為t℃時(shí)的電阻值，R0為0℃時(shí)的阻值。公式中的A,B,系數(shù)為實(shí)驗(yàn)測定。標(biāo)準(zhǔn)的系數(shù)為：A=3.90802*10-3℃；B=-5.802*10-7℃； C=-4.27350*10-12℃ 2.4按健開關(guān)</p><p>　　設(shè)

19、定按鍵（增大/減小），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。按鍵輸入采用中斷方式，兩個(gè)按鍵分別接INT0和INT1</p><p><b>　　4</b></p><p><b>　　2.5溫度顯示電路</b></p><p>　　2.5.1 LED驅(qū)動</p

20、><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IC，74LS47的主要功能是輸出低電平驅(qū)動的顯示碼，用以推動共陽極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><p>　　（1）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

21、><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4所示：由2片TTL74LS47和2片七段LED組成，LED采用共陽級接法。74LS47的QA-QG接BCD的a-g,段選信號由8051的P1口提供，</p><p>　　LED顯示數(shù)據(jù)由74LS47

22、的輸出決定,即由P1口信號的取值決定。</p><p><b>　　5</b></p><p>　　圖4 TTL74LS47 BCD顯示電路</p><p>　　2.6熱電阻驅(qū)動電路</p><p>　　熱電阻驅(qū)動控制，8051的P3.0的引腳與ULN2003A的引腳相連接，從P3.0發(fā)出的控制信號經(jīng)ULN2003到達(dá)電

23、磁繼電器，驅(qū)動熱電阻的運(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)載的高壓輸出特征的達(dá)林頓晶體管組成。當(dāng)前一對單精度型的額定電流為500mA，有比較高的電流容量，它的應(yīng)

24、用軟件包括繼電器驅(qū)動器、顯示驅(qū)動器，線驅(qū)動器和邏輯緩沖器等。在本驅(qū)動電路中的作用是增大電流驅(qū)動能力。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。</p><p><b>　　6</b></p><p>　　圖5 電磁繼電器和熱電阻電路</p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p&

25、gt;<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)對比結(jié)果給出控制信號，令熱電阻運(yùn)行或停止，實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)控。</p><p><b>　　3.2 程

26、序流程</b></p><p>　　主程序流程圖如圖6所示</p><p>　　中斷服務(wù)程序流程圖7、8所示</p><p><b>　　7</b></p><p><b>　　圖6主程序流程圖</b></p><p>　　圖7增加鍵中斷服務(wù)子程序流程圖</

27、p><p><b>　　8</b></p><p>　　圖8 減小鍵中斷服務(wù)程序流程圖</p><p><b>　　程序內(nèi)容編寫</b></p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p>　　JMP START1</p>

28、<p><b>　　ORG 0003H</b></p><p>　　LJMP INTER1</p><p><b>　　ORG 0013H</b></p><p>　　LJMP INTER2</p><p><b>　　ORG 0100H</b></p>

29、<p>　　START1:MOV SP,#60H;設(shè)置堆棧指針</p><p><b>　　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 P

30、1,#00H</p><p>　　MOV P1,#26H; 設(shè)定溫度初值</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 0200

31、H; 增加鍵（中斷0）首地址</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><b>　　9</b></p>

32、<p>　　LCALL DELAY;按鍵延時(shí)</p><p>　　A1: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>

33、<b>　　INC A</b></p><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

34、A;對A十進(jìn)制調(diào)整</p><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

35、>　　ORG 0300H ;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

36、斷有無鍵按下</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</p><p&g

37、t;<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 Q1</b></

38、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><p>　　ADD A,

39、#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>　　POP ACC</b>

40、</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　START:MOV R1,#20H</p><p><b>　　10</b></p><p>　　MOVX @DPTR,A; A/D轉(zhuǎn)化器開始轉(zhuǎn)換</p><p>　　WAIT1: J

41、B P3.1,WAIT1</p><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&l

42、t;/b></p><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>

43、<p><b>　　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>&l

44、t;b>　　MOV A,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>

45、<p>　　SUBB 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&

46、lt;/b></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><

47、;p><b>　　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>&

48、lt;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</b>

49、;</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　11</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　《新編單片機(jī)原理及應(yīng)用》 汪

50、貴平 李登峰 龔賢武 雷旭 編著</p><p>　　《電工電子技術(shù)》下冊 秦曾煌 主編</p><p>　　百度百科 http://baike.baidu.com/</p><p>　　http://www.google.com.hk/</p><p><b>　　電路圖：見附錄</b></p