基于單片機的溫度控制器設計-資料下載頁

【導讀】在20世紀90年代中期最早推出的智能溫度控制器，采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測溫精度較低，分辨力只能達到2℃。目前，國外已相繼推出多種高精度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是9～12位A/D轉(zhuǎn)換器，～℃。為了提高多通道智能溫控器的轉(zhuǎn)換速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。新型溫度控制器的測試功能也在不斷增強。它是在芯片上集成一個系統(tǒng)或子系統(tǒng)，其集成度將高達108～109元件/片，這將給IC產(chǎn)業(yè)及IC應用帶來劃時代的進步。目前，國際上一些著名的IC廠家已開始研制單片機測溫系統(tǒng)，所以單片機控制下的溫度控制器具有很好的發(fā)展空間。要求具有對環(huán)境溫度進行實時測量，當外界溫度高于設定最高溫度時，啟動風扇降溫；當外界溫度低于指定最低溫度時，將發(fā)出報警聲。溫控器采用AT89C52作為核心處理器件，把經(jīng)過DS18B20現(xiàn)場實時采集到的溫度數(shù)據(jù)，存入AT89C52的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，送數(shù)碼管顯示，并與預先設定值進行比較，然后由單片機輸出信號去控制蜂鳴器和風扇。

　　

【正文】 S: PUSH 00 PUSH 01 MOV R0,20DLY10MS1: MOV R1,0FFH DJNZ R1,$ DJNZ R0,DLY10MS1 POP 01 POP 00 RET DELAY 480USDELAY602US: PUSH 00 PUSH 01 MOV R0,0FFH DJNZ R0,$ MOV R1,40 DJNZ R1,$ POP 01 POP 00 RETDELAY 300USDELAY300US: PUSH 00 MOV R0,8FH DJNZ R0,$ POP 00 RETDELAY 60USDELAY92US: PUSH 00 MOV R0,2AH DJNZ R0,$ POP 00 RET DELAY 62USDELAY62US: PUSH 00 MOV R0,27 DJNZ R0,$ POP 00 RETTABLE:DB 40H,79H,24H,30H,19H,12H,02H,78H,00H,10H END本章在硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上討論系統(tǒng)軟件的設計，主要包括溫度控制器的各個芯片和外圍設備程序編寫。為便于程序的使用與維護，系統(tǒng)全部程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，由一個主程序和若干子程序組成。主程序通過調(diào)用各個子程序來完成所有的溫度控制器功能。5 仿真軟件簡介與仿真結(jié)果 仿真軟件簡介 Proteus ISIS軟件簡介Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：（1）實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。（2）支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。（3）提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2等軟件。（4）具有強大的原理圖繪制功能。 Keil軟件簡介單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用于MCS51單片機的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS51系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。Keil 51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 仿真結(jié)果 源程序在Keil C51環(huán)境下的軟件調(diào)試圖、鏈接成功示意圖。整個程序全部使用匯編語言來完成設計，包括初始化程序，DS18B20初始化、讀、寫程序，溫度值轉(zhuǎn)換程序，鍵盤掃描程序和顯示子程序。 程序加載項設計中設定的溫度值下限值為10℃，上限值為30℃。 proteus isis環(huán)境下溫度值為5℃時的硬件仿真圖。 proteus isis環(huán)境下溫度值為32℃時的硬件仿真圖。圖中單片機是AT89C52型號的，LED數(shù)碼管顯示所測溫度值。℃低于指定最低溫度10℃時，則發(fā)出報警聲。℃高于設定最高溫度時，則啟動風扇降溫。從硬件中斷調(diào)試來看，傳送的數(shù)據(jù)準確，控制器穩(wěn)定性良好。總結(jié)該溫度控制器以AT89C52單片機作為內(nèi)核，采用DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器采集溫度，將采集到的溫度直接以數(shù)字形式輸出到單片機，無須經(jīng)過變換電路，具有精度高、穩(wěn)定性好和抗干擾性能強等特點。本文的工作就是設計一個能很好滿足要求的溫度控制器，主要工作包括以下兩方面：首先，設計溫度控制器的硬件。溫度控制器的硬件設計共分為五個部分：溫度采集電路、鍵盤接口、單片機、顯示電路、報警電路、驅(qū)動電路。其次，在溫度控制器硬件的基礎(chǔ)上，設計了溫控器的軟件。主要包括溫度采集程序，鍵盤掃描程序、顯示子程序等，并完成了整個軟、硬件系統(tǒng)的調(diào)試。而主程序則通過調(diào)用各個子程序來完成所有的溫度控制功能。在模塊化設計方面，(1)按每個要求的功能，從單片機、顯示器、到存儲器和傳感器，都盡量選擇市場上通用性最好的產(chǎn)品；(2)硬件電路設計方面，也預留了管腳空間，為以后的功能擴展做好準備。(3)軟件設計融入模塊化、通用化思想，核心的方法就是每個功能子程序化，主程序只是對各個功能的標志位進行判斷，依照標志位來決定程序的走向，不用的模塊進入休息狀態(tài)，以最大限度地降低功耗。通過本次設計，基本上了解單片機應用系統(tǒng)與外圍應用系統(tǒng)和部件的綜合設計、分析與調(diào)試方法。基本學會分析專用芯片的功能、控制方法和編程技巧，能根據(jù)專用芯片的技術(shù)資料、讀寫時序要求設計硬件接口及軟件編程，完成單片機應用系統(tǒng)的整個開發(fā)過程。參考文獻[1][M].北京：電子工業(yè)出版社，2000. [2][M] .北京:化學工業(yè)出版社,2002.[3][J].上海交通大學學報，2005，34（2）：1617.[4][M].北京：北京航空航天大學，2002.[5]JengRenyang and Juht Zeng microputerbased programmable temperature co troller[J].IEEE ,.[6]房小翠，[M].北京：北京航空航天大學出版社，1999.[7][M].軟件導刊,2008.[8]肖洪兵，胡輝，[M].北京：北京航空航天大學出版社，2002.[9][M].北京：電子工業(yè)出版社，.[10] CS51系列單片微型計算機及其應用[M].東南大學出版社，1999.[11][M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.[12]Classem TACM et al The Wigner DistributionA Tool for TimeFrequency Signal Analy[J].Philips Journal of Research,1980(35).[13][J].電測與儀表, 1999，17(3):5054.[14] Element Bearing Vibration Transfer Characteristics Effect[J].Journal of Applied ,677684.[15][M].北京:機械工業(yè)出版社,2005.[16][M].清華大學出版社，1999.[17][M].北京：北京航空航天大學出版社，1999.[18]曹琳梨，[M].長沙：國防科技大學出版社，2000.[19]張淑清，[M].北京：國防工業(yè)出版社，2001.[20] 12Bit Serial Input DigitalToAnalog[J].Converter Description，2003：1/56.[21]于永，浪佳，[M].北京:電子工業(yè)出版社，2007.[22] A X7219與M CS51單片機接口及應用[J].山西機械增刊,2001.[23]施仁，劉文江，[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.[24][M].北京：清華大學出版社，1993. [25]王樹青等編著．先進控制技術(shù)及應用[J]．化學工業(yè)出版社，2001：131.[26]張毅剛，[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1997.[27]、接口及應用[M].南京：南京大學出版社，1999.[28]Lin extraction based on morlet wavelet and its application for faule mechanical diagnosis[J].Journal of Sound and Vibration,2000,234(1):135148.[29]徐仁貴，[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.[30] and ,Jr,Digital Control System Analysisand Design[M]. Englewood Cliffs,NJ:PrenticeHall,1984.[31], and ,Digitaltemperature programmer for isothermal and thermal desorptione n t s[J]. , ,1985,.[32]. 基于Proteus的電路及單片機系統(tǒng)設計與仿真[M] .北京：清華大學出版社,2006.附錄 硬件原理圖致謝經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)論文設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)論文，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。我之所以能夠順利完成大學階段的學業(yè)，并順利完成本科畢業(yè)論文，首先要感謝各位老師的誠摯指導，感謝他們對我的教誨與幫助。論文的研究工作自始至終都是在老師的悉心指導下進行的，他們嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，馮老師和王老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。他們不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩老師們的專業(yè)水平外，他們的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向馮老師和王老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。同時在論文撰寫期間，同學和朋友積極給予我很大的幫助，在此論文完成之際，謹向他們表示崇高的敬意和真誠的感謝。最后，最應該感謝的是千里之外的父母家人對我的容忍、堅定支持和無言奉獻。45