電子信息工程技術(shù)-畢業(yè)設(shè)計(jì)-水溫智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）</p><p>　　論文題目： 水溫智能控制系 </p><p>　　所屬系部： 電子工程系</p><p>　　指導(dǎo)老師： 職 稱： 講師</p><p>　　學(xué)生姓名： 班級(jí)、學(xué)號(hào): </

2、p><p>　　專 業(yè)： 電子信息工程技術(shù)</p><p>　　2012年 12 月 15 日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)</p><p>　　題目： 水溫智能控制系統(tǒng)</p><p><b>　　任務(wù)與要求：</b></p>

3、<p>　　1.設(shè)計(jì)系統(tǒng)在一定的范圍內(nèi)完成水溫控制</p><p>　　2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，具有一定的實(shí)用價(jià)值</p><p>　　3. 原理圖繪制規(guī)范，嚴(yán)謹(jǐn)，準(zhǔn)確</p><p>　　時(shí)間： 21012 年 10 月15日 至 2012 年 12 月 15 日共 8 周</p><p>　　2012年

4、12 月 15 日</p><p>　　水溫智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　【摘要】</b></p><p>　　本文給出了一個(gè)基于MCS-51單片機(jī)控制的水溫智能控制系統(tǒng)。重點(diǎn)闡述了系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，各部分的主要作用及系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程。設(shè)計(jì)方案的核心部件是80C51，通過(guò)硬件及軟件的合理設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)能滿足控制模型中不同階段的要求

5、。系統(tǒng)的采集模塊采用了AD590溫度傳感器作為測(cè)溫元件，而控制模塊則通過(guò)控制可控硅的導(dǎo)通和截止，從而控制加熱電壓的通與斷，使控制具有靈敏、可靠、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。水溫直接由人工設(shè)定，并能在環(huán)境溫度變化時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整以保持設(shè)定的溫度基本不變，實(shí)測(cè)水溫用十進(jìn)制數(shù)碼管顯示輸出。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 智能控制 水溫控制 數(shù)據(jù)采集 溫度傳感器 </p><p>　　A Desig

6、n Of Water Temperature Brainpower</p><p>　　Controlling System</p><p>　　Abstract：The paper main design a brainpower controlling system of water temperature based on MCS-51. It expounds emphatical

7、ly the hardware structure of the system, the main function, and the process of the system software design. The core of the design is MCS-51. Through reasonable design of hardware and software to make the system meet the

8、demands of different phases of the control model, the collection module of the system uses AD590 as the element of the temperature measurement, and the contr</p><p>　　Key Words：Brainpower controlling, water

9、temperature controlling, date collection, temperature sensor</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1. 引言1</b></p><p><b>　　2.概述2</b></p><p&g

10、t;　　2.1 系統(tǒng)概述2</p><p>　　2.2 總體設(shè)計(jì)方案2</p><p>　　2.3 主要技術(shù)指標(biāo)3</p><p>　　2.4 系統(tǒng)功能劃分指標(biāo)分配和框圖構(gòu)成3</p><p>　　3.單元電路設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1 前向通道4</p><p>　　3.2

11、單片機(jī)基本系統(tǒng)7</p><p>　　3.3 后向通道8</p><p>　　3.4 顯示通道8</p><p><b>　　4.軟件設(shè)計(jì)10</b></p><p>　　4.1總體方案10</p><p>　　4.2 程序流程10</p><p>　　4.3

12、模塊說(shuō)明11</p><p>　　5.制作與調(diào)試12</p><p>　　5.1 硬件電路的布線與焊接12</p><p>　　5.2 硬件調(diào)試12</p><p>　　5.2.1單片機(jī)基本系統(tǒng)調(diào)試12</p><p>　　5.2.2前向通道調(diào)試13</p><p>　　5.2.3后

13、向通道調(diào)試13</p><p>　　5.3程序調(diào)試14</p><p>　　5.3.1轉(zhuǎn)換程序仿真14</p><p>　　5.3.2輸出程序仿真15</p><p>　　5.3.3 顯示程序仿真16</p><p><b>　　6. 結(jié)論19</b></p><

14、p><b>　　7. 附錄20</b></p><p><b>　　附錄120</b></p><p><b>　　附錄222</b></p><p><b>　　附錄326</b></p><p><b>　　8.謝辭27<

15、;/b></p><p>　　9. 參考文獻(xiàn)28</p><p><b>　　1. 引言</b></p><p>　　單片機(jī)以其高集成度、體積小、質(zhì)量輕、應(yīng)用靈活且具有良好的性能價(jià)格比等優(yōu)點(diǎn)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，因而適用于各種不同場(chǎng)合的溫度測(cè)試控制裝置應(yīng)運(yùn)而生，并發(fā)揮著極其重要的作用。在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，有很

16、多地方都需要對(duì)溫度這個(gè)物理量進(jìn)行測(cè)試和監(jiān)控。一般情況下，當(dāng)檢測(cè)和控制的溫度系統(tǒng)一旦確定時(shí),其熱慣性大小和散熱等各項(xiàng)硬件條件就確定了。這時(shí),影響系統(tǒng)熱平衡的因素主要有:系統(tǒng)溫度,設(shè)計(jì)溫度,系統(tǒng)周圍的環(huán)境溫度,以及加熱方式和調(diào)節(jié)方法等。目前已有的實(shí)現(xiàn)溫度控制的方法有很多種,如:比例式、積分式及其組合的調(diào)節(jié)方法等等,其中有的方法達(dá)到熱平衡需要的時(shí)間很長(zhǎng),但是其控溫精度很高,而有的是達(dá)到熱平衡的時(shí)間較短,但其控溫精度卻不夠高,本文給出了用單片機(jī)

17、結(jié)合傳感器技術(shù)進(jìn)行溫度控制的設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　本方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用范圍廣，可以作為溫度監(jiān)控系統(tǒng)、恒溫控制系統(tǒng)，如果稍加改進(jìn)可以做生物培養(yǎng)液溫度監(jiān)控系統(tǒng), 實(shí)驗(yàn)箱溫度監(jiān)控系統(tǒng)等等，且具有操作方便,控制靈活等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　系統(tǒng)包括單片機(jī)基本系統(tǒng)、前向通道、后向通道、顯示通道等四個(gè)主要的功能模塊。</p><p><b>　　2.概述

18、</b></p><p><b>　　2.1 系統(tǒng)概述</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)基本思路是:設(shè)定一定范圍的水溫,并能在環(huán)境溫度降低時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整,以保持設(shè)定的溫度基本不變。</p><p>　　該系統(tǒng)采用一片80C51為控制器,前向通道為溫度采集,D/A轉(zhuǎn)換,后向通道為溫度控制通道,并由LED構(gòu)成顯示通道。首先溫度傳感器將

19、溫度的變化轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的變化,即將溫度轉(zhuǎn)換成電壓并進(jìn)行放大,然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，此轉(zhuǎn)換將模擬電壓轉(zhuǎn)化成為二進(jìn)制數(shù)字電壓信號(hào),傳送到80C51芯片，通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)與設(shè)定的溫度范圍比較判斷，根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行溫度控制,以保持恒定的水溫,同時(shí)用數(shù)碼管將實(shí)測(cè)溫度顯示出來(lái)。本設(shè)計(jì)控制電路執(zhí)行部件由一個(gè)發(fā)光二極管來(lái)進(jìn)行模擬顯示，系統(tǒng)設(shè)定溫度為40ºC～90ºC（可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定）。當(dāng)溫度低于40ºC或高于90

20、86;C，發(fā)光二極管發(fā)亮代表控制電路開(kāi)始工作。</p><p>　　2.2 總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　方案1：全硬件設(shè)計(jì)?；舅枷胧抢脽崦綦娮韪兄獪囟?信號(hào)轉(zhuǎn)化及放大電路使溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào),分壓電路提供參考電壓,運(yùn)放LM324構(gòu)成電壓比較器,反相輸入?yún)⒖茧妷?正相輸入信號(hào)電壓(隨溫度改變的電壓),當(dāng)信號(hào)電壓超過(guò)參考電壓時(shí),電壓比較器輸出電平發(fā)生跳變,從而給控制電路一個(gè)信號(hào)，

21、控制電路根據(jù)收到的信號(hào)決定是否工作,以保持恒定的溫度。</p><p>　　方案2：軟硬件結(jié)合?；舅枷胧歉鶕?jù)設(shè)計(jì)思路編程，設(shè)定所需要的溫度范圍，利用硬件電路將溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳送給單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行實(shí)測(cè)溫度與設(shè)定溫度的比較，將比較結(jié)果傳送到控制電路，控制電路根據(jù)收到的信號(hào)決定是否工作,以保持恒定的溫度。由于溫度范圍寫(xiě)入單片機(jī)內(nèi)部，并且由軟件來(lái)決定控制電路工作與否，在一定程度上可以大大減少誤差，在操作上也比

22、較方便。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是一個(gè)典型的檢測(cè)、控制型應(yīng)用系統(tǒng)，要求系統(tǒng)完成從水溫檢測(cè)、信號(hào)處理、輸入運(yùn)算到輸出控制和顯示以實(shí)現(xiàn)水溫控制的全過(guò)程，因此，應(yīng)以單片微型計(jì)算機(jī)為核心組成一個(gè)專用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，以滿足控制應(yīng)用類型的功能需要。另外，單片機(jī)的使用也為實(shí)現(xiàn)水溫的智能化控制以及提供完善的人機(jī)界面及多機(jī)通訊接口提供了可能，而這些功能也在常規(guī)數(shù)字邏輯電路中往往是難以實(shí)現(xiàn)或無(wú)法完成的，所以本設(shè)計(jì)將采用方案二。&

23、lt;/p><p>　　2.3 主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　溫度設(shè)定范圍為：40ºC～90ºC，最小區(qū)分度：1ºC；</p><p>　　溫度控制靜態(tài)誤差：小于等于1ºC；</p><p>　　兩位共陽(yáng)極LED數(shù)碼管顯示，顯示溫度范圍：35ºC～99ºC。</p>&

24、lt;p>　　2.4 系統(tǒng)功能劃分指標(biāo)分配和框圖構(gòu)成</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)功能和設(shè)計(jì)要求,為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)硬件、降低硬件成本、提高系統(tǒng)靈活性和可靠性，有關(guān)溫度運(yùn)算、數(shù)碼管顯示及大部分控制過(guò)程都可用軟件來(lái)完成，硬件的主要功能是溫度的檢測(cè)及輸出信號(hào)的控制和溫度的顯示。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案方框圖如圖1所示</p><p>　　圖1 水溫控制系統(tǒng)總體框圖</p><p&g

25、t;<b>　　3.單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1 前向通道</b></p><p>　　前向通道是信息采集的通道,主要包括傳感器檢測(cè)、信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)換等電路。由于水溫變化是一個(gè)相對(duì)緩慢的過(guò)程,因此前向通道中沒(méi)有使用采樣保持電路。按設(shè)計(jì)要求,水溫控制靜態(tài)誤差≤1ºC,水溫設(shè)定范圍為40ºC～90&

26、#186;C,而對(duì)水溫的檢測(cè)范圍應(yīng)適當(dāng)大于此范圍,設(shè)為35ºC～99ºC,則系統(tǒng)控制的總誤差應(yīng)不大于1/(99-35)×100%=1.56%,分配到前向通道的信號(hào)采集總誤差應(yīng)不大于系統(tǒng)總誤差的1/2,即精度應(yīng)為0.78%,可以采用8位A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。如圖2所示。</p><p>　　圖2 系統(tǒng)前向通道</p><p>　　在圖2中，水溫經(jīng)溫度傳感器AD59

27、0和信號(hào)放大器OP-07產(chǎn)生0-5V的模擬電壓信號(hào)送入ADC0804的輸入端，ADC0804將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過(guò)系統(tǒng)總線送入單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，前向通道設(shè)計(jì)包含以下幾個(gè)方面：</p><p><b>　　(a)傳感器選擇</b></p><p>　　溫度傳感器的種類較多。熱電偶由于熱電勢(shì)較小，因而靈敏度較低；熱敏電阻由于非線性而影響其精度；鉑電阻溫度傳感器由于成

28、本高，在一般小系統(tǒng)中很少使用。AD590是美國(guó)Analog Devices 公司生產(chǎn)的二端式集成溫度—電流傳感器，具有體積小﹑重量輕﹑線形度好﹑性能穩(wěn)定等一系列優(yōu)點(diǎn)。它的測(cè)溫范圍為-50～+150ºC，滿刻度范圍誤差為±0.3ºC，當(dāng)電源電壓在5～10V之間，穩(wěn)定度為1%時(shí)，誤差只有±0.01ºC,完全適合用于本設(shè)計(jì)對(duì)水溫測(cè)量的要求。另外，AD590是溫度—電流傳感器，對(duì)于提高系統(tǒng)抗干擾

29、能力也有很大的幫助，因此本設(shè)計(jì)選用AD590作為溫度傳感器。</p><p>　　需要注意的是，在使用AD590一類的傳感器時(shí)，為了避免器件與被測(cè)液體的直接接觸，應(yīng)將傳感器裝入保護(hù)套管中，或?qū)⑵骷镁鬯姆蚁┅p硬質(zhì)乙烯樹(shù)脂等材料密封，以避免被測(cè)液體對(duì)傳感器的腐蝕和對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生影響。</p><p>　　(b)信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大電路</p><p>　　圖(2)中三端穩(wěn)

30、壓器AD581提供10V標(biāo)準(zhǔn)電壓，它與運(yùn)算放大器和電阻R1、VR1、R2、VR2組成信號(hào)轉(zhuǎn)換與放大電路，將35ºC～99ºC溫度轉(zhuǎn)換為0～5V的電壓信號(hào)并進(jìn)行放大。由于水溫變化相對(duì)緩慢,因此信號(hào)轉(zhuǎn)換與放大電路對(duì)運(yùn)算放大器的帶寬沒(méi)有要求。另一方面,AD590在35ºC和99ºC時(shí)輸出電流分別為308.2uA和372.2uA, 而運(yùn)算放大器的輸入失調(diào)電流及其零點(diǎn)漂移相對(duì)較小，可忽略不記。因此可采用通用

31、型的運(yùn)算放大器OP－07。</p><p><b>　　(c)A/D轉(zhuǎn)換器</b></p><p>　　?！獢?shù)轉(zhuǎn)換器（簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換器，ADC）用來(lái)將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。n位?！獢?shù)轉(zhuǎn)換器輸出n位二進(jìn)制數(shù)，它正比于加在輸入端的模擬電壓。實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法有很多，常用的有并聯(lián)型ADC，逐次積分型ADC和雙積分ADC等。并聯(lián)型ADC的速度最快，但成本過(guò)高，且精度不宜做高；雙

32、積分型ADC精度高，抗干擾能力強(qiáng)，但速度太慢，適合轉(zhuǎn)換緩慢變化的信號(hào)；逐次逼近型ADC有較高的轉(zhuǎn)換精度，工作速度中等，成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此獲得廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，由于前向通道總誤差為0.78%，系統(tǒng)對(duì)信號(hào)采集的速度要求也不高，故選用價(jià)格低廉的8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器ADC0804，該轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度為1OOus,轉(zhuǎn)換精度為0.39%，對(duì)應(yīng)誤差為0.234ºC。</p>

33、<p>　　ADC0804的信號(hào)連接如圖2所示。其中：CLK－R和CLK－IN兩端外接一個(gè)電阻，一個(gè)電容，即可產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)鐘信號(hào)；片選由8051的P2.0控制；A/D轉(zhuǎn)換器的INTR與80C51的P3.5相連，單片機(jī)以查詢方式獲取A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換完畢的信息。</p><p>　　3.2單片機(jī)基本系統(tǒng)</p><p>　　單片機(jī)基本系統(tǒng)(如圖3所示)是整個(gè)控制系統(tǒng)的

34、核心,它完成整個(gè)系統(tǒng)的信息處理及協(xié)調(diào)控制功能。將讀入溫度的轉(zhuǎn)換數(shù)值與設(shè)定的溫度數(shù)值進(jìn)行比較判斷，根據(jù)結(jié)果輸出不同的控制信號(hào)，同時(shí)將實(shí)測(cè)溫度值轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)顯示出來(lái)。由于系統(tǒng)對(duì)控制速度,精度及功能要求都無(wú)特別之處,因此可以選用目前廣泛使用的MCS-51系列單片機(jī)80C51。</p><p>　　圖3 單片機(jī)基本系統(tǒng)與后向通道</p><p>　　本設(shè)計(jì)以單片機(jī)基本系統(tǒng)以MCS-51系列單片

35、機(jī)80C51為核心。80C51是8位（數(shù)據(jù)線是8位）單片機(jī)，片內(nèi)有256BRAM及4KBEPROM。中央處理器單元實(shí)現(xiàn)運(yùn)算和控制功能。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共256個(gè)單元，訪問(wèn)它們的地址是00H~FFH，其中用戶使用前128個(gè)單元（00H~7FH），后128個(gè)單元被特殊功能寄存器占用。內(nèi)部的2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器用作定時(shí)或計(jì)數(shù)。并可用定時(shí)或計(jì)數(shù)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)控制功能。80C51有4個(gè)8位并行口（P0、P1、P2、P3），用以實(shí)現(xiàn)地址輸出及數(shù)據(jù)輸入/

36、輸出。片內(nèi)還有一個(gè)時(shí)鐘振蕩器，外部只需接入石英晶體即可振蕩。80C51采用40引腳雙列直插式封裝（DIP）方式。</p><p><b>　　3.3 后向通道</b></p><p>　　后向通道（如圖3左上角線框內(nèi)所示）是實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)輸出的通道。根據(jù)系統(tǒng)總誤差要求,后向通道的控制精度也應(yīng)控制在0.78%之內(nèi)。本設(shè)計(jì)中后向通道由一個(gè)發(fā)光二極管模擬顯示。當(dāng)溫度低于或高于

37、被測(cè)范圍時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光；當(dāng)溫度在被測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，二極管熄滅。對(duì)本設(shè)計(jì)而言當(dāng)被測(cè)溫度在40ºC～90ºC之間時(shí)發(fā)光二極管是暗的，當(dāng)被測(cè)溫度大于90ºC或者小于40ºC是發(fā)光二極管是亮的。</p><p><b>　　3.4 顯示通道</b></p><p><b>　　圖4 顯示通道</b></p&

38、gt;<p>　　顯示通道(如圖4所示)主要由兩位數(shù)碼管構(gòu)成的LED顯示器組成,顯示實(shí)測(cè)溫度,顯示范圍為35ºC～99ºC。LED數(shù)碼管也稱半導(dǎo)體數(shù)碼管，是目前數(shù)字電路中最常用的顯示器件，它是以發(fā)光二極管作筆段并按共陰極或共陽(yáng)極方式連接后封狀而成的。本設(shè)計(jì)中P3.0控制個(gè)位,P3.1控制十位，數(shù)碼管選用共陽(yáng)極。</p><p><b>　　4.軟件設(shè)計(jì)</b>

39、;</p><p><b>　　4.1總體方案</b></p><p>　　以80C51為核心，P0口為信號(hào)輸入端口，P1口為信號(hào)輸出端口，P3.4為輸出控制端口。首先讀入ADC0804輸出的信號(hào)，運(yùn)用合適的計(jì)算方法將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值，然后先在數(shù)碼管上顯示實(shí)測(cè)溫度，再將實(shí)測(cè)溫度與設(shè)定溫度進(jìn)行比較判斷輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。</p><p&

40、gt;<b>　　4.2 程序流程</b></p><p><b>　　圖5 程序流程圖</b></p><p><b>　　程序見(jiàn)附錄2。</b></p><p><b>　　4.3 模塊說(shuō)明</b></p><p>　　轉(zhuǎn)換模塊將ADC0804提供的

41、數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)值,具體轉(zhuǎn)化表見(jiàn)附錄1。</p><p>　　顯示模塊將轉(zhuǎn)換后的十進(jìn)制數(shù)值在數(shù)碼管上顯示出來(lái),數(shù)碼管選用共陽(yáng)極,使用動(dòng)態(tài)顯示,先顯示個(gè)位再顯示十位。P3.0控制數(shù)碼管個(gè)位的顯示，P3.1控制十位的顯示，當(dāng)P3.0為高電平P3.1為低電平時(shí)選通代表個(gè)位的數(shù)碼管，當(dāng)P3.1為高電平P3.0為低電平時(shí)選通代表十位的數(shù)碼管。</p><p>　　比較輸出模塊將轉(zhuǎn)換后的十進(jìn)制數(shù)

42、值與設(shè)定溫度范圍40ºC～90ºC作比較。若在40ºC～90ºC之間，P3.4輸出高電平，發(fā)光二極管暗；若大于90ºC或者小于40ºC,P3.4輸出低電平，發(fā)光二極管亮。</p><p><b>　　5.制作與調(diào)試</b></p><p>　　5.1 硬件電路的布線與焊接</p><p&g

43、t;　　為了操作和維修方便，本設(shè)計(jì)將電源及主控制部分分開(kāi)單獨(dú)安裝，分為三個(gè)部分，三個(gè)電路板．分別為前向通道，單片機(jī)基本系統(tǒng)包括后向通道，顯示通道三個(gè)部分。此外還增加了若干插座，以便各部件的連接。</p><p>　　硬件電路制作包括印刷線路板制作、焊接和系統(tǒng)連接等幾個(gè)方面，印刷線路板的設(shè)計(jì)是在計(jì)算機(jī)上利用protel軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　5.2 硬件調(diào)試

44、</b></p><p>　　依次對(duì)單片機(jī)基本系統(tǒng)、顯示通道、前向通道、后向通道分別進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試時(shí)可利用仿真器對(duì)接口地址進(jìn)行讀寫(xiě)操作，靜態(tài)地測(cè)試電路各部分的連接是否正確；對(duì)于動(dòng)態(tài)過(guò)程可以編寫(xiě)簡(jiǎn)短的調(diào)試程序配合硬件電路的調(diào)試。</p><p>　　5.2.1單片機(jī)基本系統(tǒng)調(diào)試</p><p><b>　　(a)晶振電路</b><

45、;/p><p>　　將仿真器晶振開(kāi)關(guān)打到外部，如果仿真器出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，說(shuō)明用戶系統(tǒng)晶振有問(wèn)題，此時(shí)應(yīng)用示波器觀察單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)輸入端是否有振蕩信號(hào)，或檢查晶振電路各器件參數(shù)。</p><p><b>　　(b)復(fù)位電路</b></p><p>　　按下復(fù)位按鈕應(yīng)使系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)，否則用萬(wàn)用表檢查復(fù)位電路各點(diǎn)信號(hào)和器件參數(shù)。</p>

46、<p>　　5.2.2前向通道調(diào)試</p><p>　　(a)靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試</p><p>　　加熱水溫并用溫度計(jì)測(cè)試，當(dāng)水溫為35ºC時(shí)調(diào)整VR1阻值，使運(yùn)放OP－07輸出電壓為0V。當(dāng)水溫為99ºC時(shí)調(diào)整VR2阻值，使OP－07輸出為5V。</p><p>　　在35ºC～99ºC范圍內(nèi)任取若干點(diǎn)測(cè)試運(yùn)放OP－

47、07的輸出電壓。</p><p>　　(b)A/D轉(zhuǎn)換器調(diào)試</p><p>　　在35ºC～99ºC范圍內(nèi)選取若干個(gè)測(cè)試點(diǎn)，用仿真器向ADC0804寫(xiě)任意數(shù)，以啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　從ADC0804讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，與測(cè)試值比較。結(jié)果不正確，須檢查ADC0804與80C51的連線是否正確，還要檢查ADC0804參考電壓是否是＋5V。

48、</p><p>　　5.2.3后向通道調(diào)試</p><p><b>　　(a)靜態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　用仿真器在P3.4上輸出低電平，發(fā)光二極管變亮，在P3.4上輸出高電平，發(fā)光二極管熄滅。如果輸出不正常,應(yīng)按信號(hào)輸出順序分別檢查各部分的連接及焊接情況。</p><p><b>　　(b)動(dòng)態(tài)調(diào)

49、試</b></p><p>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)中P3.4控制輸出,溫度高于90ºC或者低于40ºC ,P3.4均應(yīng)輸出低低電平。編寫(xiě)簡(jiǎn)短調(diào)試程序,在P3.4上周期性地輸出一定占空比的脈寬調(diào)制波形,用示波器觀察二極管的明暗情況。</p><p><b>　　5.3程序調(diào)試</b></p><p>　　5.3.1轉(zhuǎn)換程序仿

50、真</p><p><b>　　ZHUANH:</b></p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　MOV B，#4 ；4放入寄存器B</p><p>　　MOV A，R0 ；R0放入寄存器A</p&g

51、t;<p>　　ADD A，#1</p><p>　　JNC ZHUANH1 ；進(jìn)位不為1跳轉(zhuǎn)到ZHUANH1</p><p>　　MOV R0，#99</p><p>　　AJMP ZHUANH2 ；直接跳轉(zhuǎn)到ZHUANH2</p><p>　　ZHUANH1

52、: </p><p>　　DIV AB</p><p>　　ADD A，#35</p><p>　　MOV R0，A</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　ZHUANH2: RET</p><p><b>　

53、　(a)轉(zhuǎn)換算法:</b></p><p>　　35ºC 99ºC</p><p>　　00H FFH</p><p>　　35ºC時(shí)設(shè)置為00000000H(十進(jìn)制的0),99ºC時(shí)設(shè)置為11111111H(十進(jìn)制的240),35º

54、;C到99ºC之間相差64ºC。</p><p><b>　　256/64=4</b></p><p>　　則所測(cè)數(shù)字量對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值為D,溫度為T,則T=(D+1)/4+35</p><p><b>　　(b)仿真過(guò)程:</b></p><p>　　假如給R0置0001001

55、1,查表1可知為十進(jìn)制的19,T=(19+1)/4+35=40,通過(guò)計(jì)算顯示溫度應(yīng)該為40ºC。</p><p>　　運(yùn)用51系列仿真系統(tǒng)在電腦上直接給R0置00010100,運(yùn)算結(jié)果為40ºC,表明此段仿真程序正確。</p><p>　　5.3.2輸出程序仿真</p><p>　　BJSC: CLR C

56、 </p><p>　　SETB P3.4 ；先讓發(fā)光二極管暗</p><p>　　MOV A，R0</p><p>　　CJNE A，#90，BJSC1 ；轉(zhuǎn)化后的實(shí)測(cè)溫度與90度比較</p><p>　　BJSC1: JNC BJSC3</p><p&

57、gt;　　CJNE A,#40，BJSC2 ；轉(zhuǎn)化后的實(shí)測(cè)溫度與40度比較</p><p>　　BJSC2: JC BJSC3</p><p>　　JNC BJSC5</p><p>　　BJSC3: JC BJSC4</p><p>　　CLR P3.4</p><p&g

58、t;　　AJMP BJSC5</p><p>　　BJSC4: CLR P3.4</p><p>　　BJSC5: RET</p><p>　　溫度在40ºC與90ºC之間時(shí),P3.4應(yīng)輸出高電平。在仿真程序上給R0置35,P3輸出為00(00000000)此時(shí)P3.4輸出為低電平,后向控制電路開(kāi)始工作,發(fā)光二極管亮;在仿真程序上

59、給R0置50,P3輸出為11(00001011),此時(shí)3.4輸出為高電平,發(fā)光二極管暗。</p><p>　　5.3.3 顯示程序仿真</p><p><b>　　XIANSHI:</b></p><p><b>　　CLR A</b></p><p>　　MOV R3，A</p&g

60、t;<p>　　MOV A，R0</p><p>　　MOV R2，A</p><p>　　MOV R7，#8</p><p><b>　　LOOP:</b></p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　MOV A，R

61、2</p><p><b>　　RLC A</b></p><p>　　MOV R2，A</p><p>　　MOV A，R3</p><p>　　ADDC A，R3</p><p><b>　　DA A</b></p><p>　

62、　MOV R3，A</p><p>　　DJNZ R7，LOOP</p><p><b>　　MOV A, R3</b></p><p><b>　　MOV R4, A</b></p><p>　　MOV R7，#100</p><p>　　DELAY1:

63、 MOV R6，#100</p><p>　　DELAY2: MOV R5，#100</p><p>　　DELAY3: MOV A，R3</p><p>　　MOV R4, A</p><p>　　CLR P3.1</p><p>　　MOV

64、 R1, #100</p><p>　　DJNZ R1, $</p><p>　　SETB P3.0 ；選通顯示個(gè)位的數(shù)碼管</p><p>　　MOV R1, #100</p><p>　　DJNZ R1, $</p><p>　　MOV A, #0F0H&

65、lt;/p><p>　　ANL A, R4</p><p><b>　　SWAP A</b></p><p>　　ADD A, #31</p><p>　　MOVC A, @A+PC</p><p>　　MOV P1, A</p><p>　

66、　MOV A, R3</p><p>　　MOV R4, A</p><p>　　CLR P3.0</p><p>　　MOV R1, #100</p><p>　　DJNZ R1, $</p><p>　　SETB P3.1 ；選通顯示十位的數(shù)碼管

67、 </p><p>　　MOV R1, #100</p><p>　　DJNZ R1, $</p><p>　　MOV A，#0FH</p><p>　　ANL A，R4</p><p>　　ADD A，#9</p><p>　　MOVC A，@A

68、+PC</p><p>　　MOV P1，A</p><p>　　DJNZ R5，DELAY3</p><p>　　DJNZ R6，DELAY2</p><p>　　DJNZ R7，DELAY1</p><p><b>　　RET</b></p><p

69、>　　DB 0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H</p><p>　　DB 92H，82H，0F8H，80H，90H</p><p>　　查表1可知十進(jìn)制11與37ºC相對(duì)應(yīng),所以數(shù)碼管應(yīng)顯示37ºC。直接在程序中給R0寫(xiě)入11,運(yùn)行結(jié)果為37ºC，證明此段程序正確。</p><p><b>　　6.

70、結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)，溫度能保持在一定范圍內(nèi)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中都有較廣的使用價(jià)值。單片機(jī)技術(shù)使傳統(tǒng)的溫度控制具有了智能化。由于溫控系統(tǒng)的功能受軟件控制,因此可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合方便地調(diào)整溫度控制算法以滿足要求。另外隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步,在溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中優(yōu)先選擇了大規(guī)模的專用集成電路,這樣能使硬件清晰簡(jiǎn)單,壓縮了裝置體積,還大大減少了誤

71、差,有效的提高了裝置的精度和抗干擾性能。</p><p><b>　　7. 附錄</b></p><p><b>　　附錄1</b></p><p><b>　　附錄2</b></p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　AJM

72、P MAIN</p><p>　　ORG 0100H</p><p>　　MAIN: MOV R0, P0</p><p>　　LCALL ZHUANH</p><p>　　LCALL BJSC</p><p>　　LCALL XIANSHI </p>

73、;<p>　　AJMP MAIN</p><p>　　***************轉(zhuǎn)換仿真***************</p><p><b>　　ZHUANH:</b></p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　MOV B，#4

74、</p><p>　　MOV A, R0</p><p>　　ADD A，#1</p><p>　　JNC ZHUANH1</p><p>　　MOV R0，#99</p><p>　　AJMP ZHUANH2</p><p>　　ZHUANH1: <

75、;/p><p>　　DIV AB</p><p>　　ADD A，#35</p><p>　　MOV R0，A</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　ZHUANH2: RET</p><p>　　**************

76、*****輸出仿真***********************</p><p>　　BJSC: CLR C </p><p>　　SETB P3.4 ；先讓發(fā)光二極管暗</p><p>　　MOV A，R0</p><p>　　CJNE A，#90，BJSC1 ；轉(zhuǎn)化后

77、的實(shí)測(cè)溫度與90度比較</p><p>　　BJSC1: JNC BJSC3</p><p>　　CJNE A,#40，BJSC2 ；轉(zhuǎn)化后的實(shí)測(cè)溫度與40度比較</p><p>　　BJSC2: JC BJSC3</p><p>　　JNC BJSC5</p><p>　　BJSC3:

78、JC BJSC4</p><p>　　CLR P3.4</p><p>　　AJMP BJSC5</p><p>　　BJSC4: CLR P3.4</p><p>　　BJSC5: RET</p><p>　　******************顯示程序*****************&

79、lt;/p><p><b>　　XIANSHI:</b></p><p><b>　　CLR A</b></p><p>　　MOV R3，A</p><p>　　MOV A，R0</p><p>　　MOV R2，A</p><p>　　

80、MOV R7，#8</p><p><b>　　LOOP:</b></p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　MOV A，R2</p><p><b>　　RLC A</b></p><p>　　MOV R2

81、，A</p><p>　　MOV A，R3</p><p>　　ADDC A，R3</p><p><b>　　DA A</b></p><p>　　MOV R3，A</p><p>　　DJNZ R7，LOOP</p><p><b>　　MO

82、V A, R3</b></p><p><b>　　MOV R4, A</b></p><p>　　MOV R7，#200</p><p>　　DELAY1: MOV R6，#100</p><p>　　DELAY2: MOV R5，#100</p>

83、<p>　　DELAY3: MOV A，R3</p><p>　　MOV R4, A</p><p>　　CLR P3.1</p><p>　　MOV R1, #100</p><p>　　DJNZ R1, $</p><p>　　SETB P3.0

84、 ；選通顯示個(gè)位的數(shù)碼管</p><p>　　MOV R1, #100</p><p>　　DJNZ R1, $</p><p>　　MOV A, #0F0H</p><p>　　ANL A, R4</p><p><b>　　SWAP A</b>&

85、lt;/p><p>　　ADD A, #31</p><p>　　MOVC A, @A+PC</p><p>　　MOV P1, A</p><p>　　MOV A, R3</p><p>　　MOV R4, A</p><p>　　CLR P3.0 &

86、lt;/p><p>　　MOV R1, #100</p><p>　　DJNZ R1, $</p><p>　　SETB P3.1 ；選通顯示十位的數(shù)碼管 </p><p>　　MOV R1, #100</p><p>　　DJNZ R1, $</p><

87、p>　　MOV A，#0FH</p><p>　　ANL A，R4</p><p>　　ADD A，#9</p><p>　　MOVC A，@A+PC</p><p>　　MOV P1，A</p><p>　　DJNZ R5，DELAY3</p><

88、p>　　DJNZ R6，DELAY2</p><p>　　DJNZ R7，DELAY1</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DB 0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H</p><p>　　DB 92H，82H，0F8H，80H，90H</p>

89、<p><b>　　END</b></p><p><b>　　附錄3</b></p><p><b>　　8.謝辭</b></p><p>　　通過(guò)這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《水溫智能控制系統(tǒng)》終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺，這除了自身的努

90、力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開(kāi)的。在本論文的寫(xiě)作過(guò)程中，我的導(dǎo)師xx老師傾注了大量的心血，從選題到開(kāi)題報(bào)告，從寫(xiě)作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問(wèn)題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。</p><p><b>　　9. 參考文獻(xiàn)</b></p><p>

91、;　　[1]李全利. 系列單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).高等教育出版社,2009.</p><p>　　[2]何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社,1990:120～125.</p><p>　　[3]Donald A.Neamen. Electronic Circuit Analysis and Design 2nd ed. McGraw-Hill

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