溫度采集與控制課程設(shè)計報告

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　課程設(shè)計名稱： 單片機(jī)原理與應(yīng)用 </p><p>　　課程設(shè)計題目： 溫度采集與控制（二） </p><p>　　學(xué) 院 名 稱： 信息工程學(xué)院 </p><p>　

2、　2013年 6 月25日</p><p>　　電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　2012－2013學(xué)年 第2 學(xué)期　分散1周 第17周－19周集中 </p><p>　　注：1、此表一組一表二份，課程設(shè)計小組組長一份；任課教師授課時自帶一份備查。</p><p>　　2、課程設(shè)計結(jié)束后與“課程設(shè)計小結(jié)”、“學(xué)生成績

3、單”一并交院教務(wù)存檔。</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　溫度的采集與控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，例如溫室、水池、發(fā)酵缸、電源等場所的溫度控制，特別是利用單片機(jī)技術(shù)的溫度測控系統(tǒng)更是以其體積小、可靠性高而被廣泛采用。</p><p>　　本設(shè)計主要采用單片機(jī)技術(shù)并用小規(guī)模集成電路設(shè)計實(shí)現(xiàn)溫度實(shí)時采集

4、與控制。根據(jù)模塊化設(shè)計思想，本電路主要分為四大部分：其一是測量放大電路模塊，它主要由電橋和三運(yùn)放差分放大電路實(shí)現(xiàn)；其二是A/D轉(zhuǎn)換模塊，主要使用ADC0804A/D中速8位轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)模擬溫度數(shù)字化；其三是51單片機(jī)控制模塊，由STC單片機(jī)編程控制AD轉(zhuǎn)換及報警及溫度顯示；其四是報警電路模塊，由PNP、繼電器控制LED報警實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　本設(shè)計最終實(shí)現(xiàn)了溫度實(shí)時采集與控制功能，溫度每變化一度，顯示數(shù)據(jù)更

5、新一次，溫度測量范圍是0至255℃，并且當(dāng)溫度超過200℃時，LED燈亮，實(shí)現(xiàn)報警，是一個經(jīng)濟(jì)實(shí)用的控制系統(tǒng)，為研發(fā)更精確、功能更強(qiáng)大的溫度采集控制系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　關(guān)鍵字：鉑熱電阻、A/D轉(zhuǎn)換、模擬信號數(shù)字化、單片機(jī)技術(shù)</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，溫度采集

6、與控制系統(tǒng)在社會生產(chǎn)生活中扮演著一個越來越重要的角色，它對人們的生活具有很大的影響，所以溫度采集控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究有十分重要的意義。</p><p>　　從目前溫度控制的產(chǎn)品現(xiàn)狀及國內(nèi)外的市場前景來看，溫度采集與控制課題是一個成熟的有市場潛力的研究項目。該課題的研究不僅能夠解決國內(nèi)在這方面研究的弱勢，而且能夠迅速適應(yīng)市場發(fā)展，滿足國內(nèi)外市場的需求。目前我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)占很大比例，而溫控系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中顯得尤為重要，

7、并且由過去單因素控制向利用環(huán)境計算機(jī)進(jìn)行多因子動態(tài)控制的展，以后更趨于智能化、網(wǎng)絡(luò)化和節(jié)能化發(fā)展。</p><p>　　由于所學(xué)理論知識和學(xué)校所提供器件都有限，本次設(shè)計采用單片機(jī)技術(shù)完成，控制功能比較簡單，很容易就能實(shí)現(xiàn)，其他的模塊電路采用的是最基本電子技術(shù)。本設(shè)計最重要的是用單片機(jī)軟件編程實(shí)現(xiàn)功能，它的編程思想方法仍值得學(xué)習(xí)和研究，為溫控系統(tǒng)的進(jìn)一步研究奠定基礎(chǔ)。</p><p>　　第

8、一章 溫度采集與控制設(shè)計要求</p><p>　　1.1設(shè)計任務(wù)及要求</p><p><b>　　基本要求</b></p><p>　?。?）、采用PT－100溫度傳感器測溫</p><p>　　（2）、采用0804 A/D轉(zhuǎn)換器</p><p>　?。?）、測溫范圍：0℃ - 255℃，分辨

9、率為±1℃</p><p>　　（4）、當(dāng)采集溫度超過200℃時能能用繼電器控制LED發(fā)光管亮。</p><p><b>　　設(shè)計任務(wù) </b></p><p>　?。?）畫出原理圖，并分析電路各部分電路元件的功能。 </p><p>　?。?）熟悉電路中所用到的ADC0804芯片、電橋電路的測試，單片機(jī)的應(yīng)

10、用以及數(shù)碼管的顯示。</p><p>　?。?）進(jìn)行軟件的編程，實(shí)現(xiàn)溫度的轉(zhuǎn)換，使數(shù)碼管顯示溫度值。</p><p>　　（3）進(jìn)行電路的排版、焊接、分級調(diào)試、調(diào)試，直到電路能達(dá)到規(guī)定的要求。</p><p>　?。?）記錄實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)，并寫出完整、詳細(xì)的課程設(shè)計報告。</p><p><b>　　設(shè)計目標(biāo)</b><

11、;/p><p>　?。?）用橋式電路對信號進(jìn)行檢測，并用電位器模擬PT100使電橋電路產(chǎn)生電壓差。</p><p>　?。?）對產(chǎn)生的電壓差通過ADC0804進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并通過軟件控制單片機(jī)使數(shù)碼管顯示溫度值。</p><p>　?。?）當(dāng)轉(zhuǎn)換后的溫度超過200°時，通過繼電器控制LED燈報警。</p><p>　　第二章 設(shè)計方案

12、及系統(tǒng)設(shè)計概述</p><p><b>　　2.1設(shè)計方案</b></p><p>　　根據(jù)參考原理框圖，電路分成由被測量、傳感器、變換器組成的測量放大電路與AD轉(zhuǎn)換電路和單片機(jī)控制電路及報警電路四大部分，其中單片機(jī)控制還包括數(shù)碼顯示。主要參考元件有PT100、ADC0804、STC89C52、四位數(shù)碼管、繼電器。通過仿真，發(fā)現(xiàn)該方案能實(shí)現(xiàn)測溫、控溫基本要求。原理框圖

13、如圖2-1所示。</p><p><b>　　送數(shù) 控制</b></p><p>　　圖2-1 溫度采集與控制原理框圖</p><p><b>　　2.2硬件系統(tǒng)組成</b></p><p>　　本次設(shè)計需要設(shè)計一個具有溫度采集和控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，包括硬件電路和軟件編程兩部分內(nèi)容。下面分

14、別介紹下硬件系統(tǒng)組成和軟件編程流程。</p><p><b>　　測量放大電路</b></p><p>　　測量放大電路有很多方法，在模擬電路課程中學(xué)習(xí)過同相比例放大電路、反相比例放大電路和差分放大電路等等。</p><p>　　方案一：利用LM741組成兩個反相放大器，第一個的放大倍數(shù)為20倍，第二個為51倍，兩個方向放大電路使得負(fù)向電壓輸出

15、變?yōu)檎螂妷狠敵?，共放大約為100倍，其具體電路接法如圖2-2。</p><p>　　圖2-2 反向放大與電壓跟隨器夠成放大電路</p><p>　　方案二：由三個運(yùn)算放大器構(gòu)成的測量放大電路。放大器由二級串聯(lián)，前級是兩個同向放大器，對稱結(jié)構(gòu)，具有高抑制共模干擾的能力和高輸入阻抗。后級是差分放大電路，切斷共模干擾的傳輸，將雙端輸入方式變換成單端輸出方式，以適應(yīng)對地負(fù)載的要求，如圖2-3。&

16、lt;/p><p>　　圖2-3 三運(yùn)放差分放大電路</p><p>　　方案二與方案一相比，具有高輸入阻抗、高共模抑制比、閉環(huán)增益調(diào)整方便、低失調(diào)、低漂移、平衡差動輸入、輸出電阻小等優(yōu)點(diǎn)，因此在設(shè)計中利用更廣泛，本次設(shè)計采用方案二完成溫度測量放大功能。</p><p><b>　　A/D轉(zhuǎn)換電路</b></p><p>　

17、　A/D轉(zhuǎn)換是本次設(shè)計重要部分，它將測量放大后的溫度信號轉(zhuǎn)換數(shù)字信號，控制便于計算機(jī)處理以及單片機(jī)控制，起著承上啟下的重要作用，并且所選芯片決定溫度測量的范圍。常用的A/D轉(zhuǎn)換有ADCO8O4、ADCO809, 其中ADC0809為8路的AD轉(zhuǎn)換芯片，可以對8路模擬信號進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，ADC0804則為單路的AD轉(zhuǎn)換芯片。二者的分辨率都為八位，轉(zhuǎn)換誤差：±1LSB。由設(shè)計要求，選用ADCO8O4。</p><

18、p><b>　　報警電路</b></p><p>　　報警電路是由三極管驅(qū)動及單片機(jī)控制，使得溫度達(dá)到200℃繼電器有電流時二極管發(fā)光，實(shí)現(xiàn)報警功能。</p><p><b>　　單片機(jī)控制電路</b></p><p>　　單片機(jī)通過硬件電路和軟件編程控制A/D轉(zhuǎn)換、控制溫度報警以及數(shù)碼管顯示，是整個設(shè)計的核心部分。

19、</p><p><b>　　軟件編程</b></p><p>　　軟件編程是本次設(shè)計的靈魂，就算硬件電路萬無一失，沒有正確的程序也是無濟(jì)于事，整個設(shè)計也是功虧一簣。本設(shè)計編程是用C語言更簡便明了，主要包括延時、數(shù)碼管顯示、控制ADC0804讀寫子程序，控制模擬信轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并由數(shù)碼管顯示。</p><p><b>　　2.3 工作

20、原理</b></p><p>　　PT100傳感器感知外界溫度后其自身電阻發(fā)生變化，導(dǎo)致電橋失去平衡，產(chǎn)生電壓差，經(jīng)過三運(yùn)放組成的差分放大電路將電壓放大一定的倍數(shù)得到相應(yīng)的電壓信號，再將其作為ADC0804的輸入信號，通過AD轉(zhuǎn)換后，得到溫度數(shù)字量，最后采用單片機(jī)控制技術(shù)使數(shù)碼管顯示相應(yīng)的溫度，并且要判斷溫度是否超過上限，若超過就啟動報警功能。</p><p><b>

21、;　　第三章 電路設(shè)計</b></p><p>　　溫度采集與控制原理電路圖簡單易懂，根據(jù)模塊化設(shè)計思想，現(xiàn)在將其分為以下幾個模塊單元進(jìn)行設(shè)計，不僅降低設(shè)計難度，而且便于調(diào)試，單元電路設(shè)計如下：</p><p><b>　　3.1測量放大電路</b></p><p>　　測量放大電路在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中有

22、些基本要求。比如說，測量放大電路的輸入阻抗應(yīng)與傳感器輸出阻抗匹配，需要穩(wěn)定的放大倍數(shù)，噪聲低，和低的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流以及溫漂。而且要求要有足夠高的共模輸入范圍和高共模抑制比。本設(shè)計所采用的放大電路是三運(yùn)放差分放大電路，由三個運(yùn)算放大器構(gòu)成的測量放大電路。放大器由二級串聯(lián)，前級是兩個同向放大器，對稱結(jié)構(gòu)，具有高抑制共模干擾的能力和高輸入阻抗。后級是差分放大電路，切斷共模干擾的傳輸，將雙端輸入方式變換成單端輸出方式，以適應(yīng)對地負(fù)載

23、的要求，如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 測量放大電路</p><p>　　該電路不僅滿足上述要求，而且由圖可以看出，它的輸入信號是由前面電橋輸出的差模信號，當(dāng)PT100溫度傳感器感知到外界溫度變化時，其電阻會產(chǎn)生相應(yīng)的變化使得差模信號電壓 發(fā)生相應(yīng)變化。而電路對差模信號的放大倍數(shù)為： (式3-1)</p>&l

24、t;p>　　式中，RV1為用于調(diào)節(jié)放大倍數(shù)的外接電阻。通常RV1采用電圈電位計，并應(yīng)靠近組件。若距離較遠(yuǎn)，應(yīng)將連線絞合在一起。改變RV1，可使放大倍數(shù)在1―1000范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。理論上，不管選用哪種型號的運(yùn)算放大器，組成前級差動放大器的U1A和U1B兩個芯片必須要匹對，即兩塊芯片的溫度漂移符號和數(shù)值盡量相同或接近，以保證模擬輸入為零時，放大器的輸出接近為零。</p><p>　　當(dāng)測量放大電路前端的兩個運(yùn)放的

25、特性完全對稱時，加在兩個輸入端的共模電壓信號將以1:1的增益比例出現(xiàn)在前級差動放大器的U1A和U1B兩個芯片的輸出端。放大電路的輸出電壓與共模電壓信號的比值推導(dǎo)得： 式（3-2）</p><p>　　可見，差分放大器對其共模信號的增益是與電路的匹配電阻的大小成正比的，如果電路中對稱的電阻匹配得很好，放大器對共模信號的抑制就會很強(qiáng)。</p><p>　　

26、在本次設(shè)計中，要求將所測溫度進(jìn)過測量放大電路得到0至5V的電壓。而電橋部分輸出差模信號理論值在0至50mv，所以差分放大電路的放大倍數(shù)應(yīng)該為100左右。根據(jù)式3-1，可選擇參數(shù)都為10KΩ,為4.7KΩ,RV1選用200Ω電位器，這樣理論上最低放大倍數(shù)為48，只要調(diào)試過程中將電位器調(diào)節(jié)至合適電阻使得電路放大倍數(shù)為100，即可實(shí)現(xiàn)溫度的測量放大功能，進(jìn)而進(jìn)入下一步設(shè)計。</p><p>　　上述電路不僅能夠滿足上述

27、要求，而且PT100線性好，精度比較高，而且成本低，是本次課設(shè)的不二選擇，且運(yùn)放選用的是TL084，具有高轉(zhuǎn)換率，低輸入偏置和偏置電流，低失調(diào)電壓溫度系數(shù)的特點(diǎn)，它的放大倍數(shù)比LM324更大。</p><p>　　3.2 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換是單片機(jī)技術(shù)的重要運(yùn)用，它將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，是數(shù)據(jù)采集的重要通道和信號轉(zhuǎn)換的主要方式。本設(shè)計選用ADC0804轉(zhuǎn)換器，

28、這是一個具有20引腳8位CMOS逐次A/D轉(zhuǎn)換器，是一個具有高阻抗?fàn)顟B(tài)輸出，分辨率為8位且轉(zhuǎn)換值介于0至255之間、存取時間為135us，轉(zhuǎn)換時間為100us、總誤差為-1至+1LSB特征的轉(zhuǎn)換器。工作時，模擬電壓輸入范圍為0至5V,參考電壓為2.5V,工作電壓為5V，它的最小電壓轉(zhuǎn)換值為5/256,約為0.01953V，是一個性價比高的A/D轉(zhuǎn)換器。芯片引腳圖如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 AD

29、C0804引腳圖</p><p>　　如圖3-2，引腳說明如下：</p><p>　　:芯片片選信號，低電平有效，芯片正常工作。</p><p>　?。鹤x控制信號，當(dāng)和皆為低電平時，ADC0804會將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號經(jīng)由DB7-DB0輸出至其他處理單元。</p><p>　?。簡愚D(zhuǎn)換控制信號。當(dāng)和皆為低電平時，芯片清零，系統(tǒng)重置。當(dāng)出現(xiàn)上升

30、沿時，芯片開始轉(zhuǎn)換信號，此時設(shè)定為高電平。</p><p>　　CLKIN、CLKR:頻率輸入/輸出,在兩引腳之間加上RC電路可產(chǎn)生ADC工作所需時序。其頻率約為： ，RC不同轉(zhuǎn)換率不同，頻率越高，轉(zhuǎn)換越快，但是應(yīng)注意頻率范圍在100KHz至1460KHz之間。</p><p>　?。褐袛嗾埱?。轉(zhuǎn)換期間為高電平。轉(zhuǎn)換完畢為低電平，此時可以讀取數(shù)字信號。</p><p&g

31、t;　　、:差動模擬信號的輸入端，輸入電壓為—，通常使用單輸入，將接地。</p><p>　　AGND:模擬電壓接地端。</p><p>　?。耗M參考電壓輸入端。為模擬電壓的上限值，若其空接，則的上限值為VCC。</p><p>　　DGND:數(shù)字電壓接地端。</p><p>　　DB7—DB0：轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)輸出端。</p>&

32、lt;p>　　VCC：驅(qū)動電壓輸入端。</p><p>　　ADC0804轉(zhuǎn)換過程時序圖和數(shù)據(jù)信號流向分別如下圖3-3和3-4所示。</p><p>　　圖3-3 信號轉(zhuǎn)換時序圖</p><p>　　S0:=0、=0、=1，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　S1：=1、=1、=1，轉(zhuǎn)換完畢后將高電位將至低電位</p>

33、<p>　　S2:=0、=1、=0，啟動讀數(shù)</p><p>　　S3:=1、=1、=1，讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)</p><p>　　圖3-4 信號流向圖</p><p>　　本設(shè)計A/D轉(zhuǎn)換原理如圖3-5所示，它的頻率約為606KHz，6引腳輸入的是圖3-1中輸出電壓，由單片機(jī)P3口控制芯片的片選和讀寫，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號數(shù)據(jù)傳至P2口。</p>

34、<p>　　圖3-5 A/D轉(zhuǎn)換原理圖</p><p><b>　　3.3報警電路</b></p><p>　　報警電路如圖3-6所示，它是由三極管驅(qū)動及單片機(jī)控制，使得溫度達(dá)到200℃，讓P1.4引腳輸出低電平，讓Q5和Q6同時導(dǎo)通，使得繼電器有電流通過，銜鐵吸附至另一邊，二極管導(dǎo)通發(fā)光，實(shí)現(xiàn)報警功能。</p><p><

35、b>　　圖3-6 報警電路</b></p><p>　　3.4單片機(jī)控制電路</p><p>　　本設(shè)計使用的是單片機(jī)是STC89C52，它是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12M時鐘和6M時鐘可以任意選擇。5V單片機(jī)的工作電壓為5.5V～3.3V，3V單片機(jī)的3.8V～2.0V，工作頻率范圍為0～40MHz，相當(dāng)

36、于普通8051的0～80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz。它的用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)，片上集成512字節(jié)RAM。與8051單片機(jī)一樣，通用I/O口（32個），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻。具有EEPROM功能和看門狗功能，可在系統(tǒng)編程和在應(yīng)用編程無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1

37、）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。共3個16位定時器/計數(shù)器。即定時器T0、T1、T2。外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒，具有通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實(shí)現(xiàn)多個UART，工作溫度范圍：-40～+</p><p>　　由單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示包括串行顯示與并行顯示，串行顯示通過單片機(jī)自帶的串行口輸出；行顯示，運(yùn)用單片機(jī)的4個并行

38、端口輸出。仿真采用的是由單片機(jī)直接將處理后的數(shù)字信號送至四位數(shù)碼管顯示。在實(shí)物制作時由下面兩種方案。</p><p>　　方案一：采用74ls164串行顯示。電路圖如圖3-7</p><p>　　圖3-7 74ls164串行顯示</p><p>　　單片機(jī)工作在方式0，當(dāng)輸出SBUF時，RXD位字節(jié)，同時TXD輸出移位，具有固定的波特率，為Fosf/12。靜態(tài)顯示三

39、位溫度值。</p><p>　　方案二：通過P口并行輸出。借助74HC573將三位溫度動態(tài)顯示在數(shù)碼管上。如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-8 P口并行輸出</p><p>　　方案比較：方案一具有電路簡單，實(shí)現(xiàn)方便的特點(diǎn)，不過容易受到波動影響。方案二則具有較強(qiáng)的抗干擾能力，但所需控制端口較多。本次設(shè)計直接使用開發(fā)板上的數(shù)碼管顯示電路方便簡單，所以采用方案

40、二。</p><p>　　STC89C52芯片引腳圖如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9 STC89C52芯片引腳圖</p><p>　　由圖3-6可以看出，STC89C52與8051的主要區(qū)別是多了一個定時器/計數(shù)器T2,中斷源使用方法基本類似，這里不再贅述。</p><p>　　在本次設(shè)計中，單片機(jī)的作用是通過硬件電路和軟件編程

41、控制A/D轉(zhuǎn)換、控制溫度報警以及數(shù)碼管顯示。由P3口控制ADC0804的讀寫工作狀態(tài)；P2口獲取A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號；P1口的P1.0和P1.1用于控制數(shù)碼管顯示的段選和位選，P1.4用于控制報警電路，當(dāng)溫度超過200℃后使得P1.4輸出低電平讓二極管發(fā)亮；P0口用于輸出經(jīng)過單片機(jī)處理后的數(shù)字信號到數(shù)碼管用于顯示實(shí)時溫度。單片機(jī)控制連接如圖3-10所示，接下來分析如何通過軟件編程實(shí)現(xiàn)上述電路。</p><p&g

42、t;　　圖3-10 單片機(jī)控制連接圖</p><p><b>　　3.5 軟件編程</b></p><p>　　本設(shè)計編程是用C語言更簡便明了，主要包括延時、數(shù)碼管顯示、控制ADC0804讀寫子程序，控制模擬信轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并由數(shù)碼管顯示。程序流程圖如圖3-11所示。</p><p>　　圖3-11 程序流程圖</p><

43、p>　　根據(jù)程序流程圖和開發(fā)板原理圖，要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制功能，先做如下位定義和函數(shù)聲明：</p><p>　　sbit cs=P3^4; //控制ADC0804片選；</p><p>　　sbit wr=P3^6; //控制ADC0804寫；</p><p>　　sbit rd=P3^7; //控制ADC0804讀；</p><p>

44、;　　sbit duan=P1^0; //控制數(shù)碼管段選；</p><p>　　sbit wei=P1^1; //控制數(shù)碼管位選；</p><p>　　sbit bj=P1^4; //控制報警電路；</p><p>　　uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x

45、6f,0x00};//存放字型碼</p><p>　　void init(); //聲明初始化函數(shù)</p><p>　　void ad_start(); //聲明啟動A/D轉(zhuǎn)換函數(shù)</p><p>　　uchar ad_read(); //聲明讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果函數(shù)</p><p>　　void display(uchar bai,uc

46、har shi,uchar ge ); //聲明數(shù)碼管顯示函數(shù)</p><p>　　設(shè)計主程序如下，啟動A/D轉(zhuǎn)換后讀數(shù)再通過除法和求余得到溫度的個、十、百位，最后由P0口并行輸出顯示</p><p>　　void main(){</p><p>　　uchar adout,a1,a2,a3;</p><p>　　init(); //調(diào)用初

47、始化函數(shù)</p><p><b>　　while(1) </b></p><p>　　{ ad_start(); //啟動A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　Delay(10); //延時</p><p>　　adout=ad_read(); //讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果</p><p><b>　　b

48、j=1;</b></p><p>　　if (adout>=200) //判斷結(jié)果是否超過200</p><p>　　bj=0; //超過200啟動報警</p><p>　　P2=ad_read(); </p><p>　　a1=adout/100; //求所測溫度的百位</p><p>　　a2=

49、adout%100/10; //求所測溫度的十位</p><p>　　a3=adout%100%10; //求所測溫度的個位</p><p>　　display(a1,a2,a3) </p><p><b>　　}</b></p><p>　　現(xiàn)介紹幾個模塊子程序：</p><p>　　1.

50、延時,通過for循環(huán)實(shí)現(xiàn),延時1ms</p><p>　　void Delay(uint t) { </p><p><b>　　uint i;</b></p><p>　　for(;t>0;t--)</p><p>　　for(i=110;i>0;i--);</p><p>&

51、lt;b>　　} </b></p><p>　　2.初始化，給P1、P2、P3口置一，作為I/O口使用</p><p>　　void init() {</p><p><b>　　P1=0xff;</b></p><p><b>　　P2=0xff;</b></p>

52、<p>　　P3=0xff; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.啟動A/D轉(zhuǎn)換，將置零使芯片能工作，再將、置零啟動芯片讀寫功能</p><p>　　void ad_start() {</p><p><b>　　cs=0;</b></p>

53、<p>　　_nop_(); //空操作，時間為1us</p><p><b>　　wr=0;</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　wr=1;</b></p><p><b>　　_nop_();<

54、;/b></p><p><b>　　cs=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.讀轉(zhuǎn)換結(jié)果，經(jīng)P2口送給無符號字符temp，并返回到主函數(shù)中</p><p>　　uchar ad_read(){</p><p>　　uchar

55、 temp;</p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p><b>　　cs=0;</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　rd=0;</b></p><p>

56、;<b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　temp=P2; </b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　rd=1;</b></p><p><b>　　_nop_();&l

57、t;/b></p><p><b>　　cs=1; </b></p><p><b>　　wr=0;</b></p><p>　　return(temp);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　5.數(shù)碼管送數(shù)顯示，將溫度的百

58、、十、個位字型碼分別送至P0口，再由并行輸出至數(shù)碼管，用74HC573控制數(shù)碼管段選位選顯示溫度</p><p>　　void display(uchar bai,uchar shi,uchar ge ){</p><p><b>　　duan=1;</b></p><p>　　P0=table[bai];</p><p&g

59、t;<b>　　duan=0;</b></p><p><b>　　duan=0;</b></p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　wei=1;</b></p><p><b>　　P0=0xfe;<

60、;/b></p><p><b>　　wei=0;</b></p><p><b>　　wei=0;</b></p><p><b>　　Delay(1);</b></p><p><b>　　duan=1;</b></p><p

61、>　　P0=table[shi];</p><p><b>　　duan=0;</b></p><p><b>　　duan=0;</b></p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　wei=1;</b><

62、/p><p><b>　　P0=0xfd;</b></p><p><b>　　wei=0;</b></p><p><b>　　wei=0;</b></p><p>　　Delay(1);</p><p><b>　　duan=1;</

63、b></p><p>　　P0=table[ge];</p><p><b>　　duan=0;</b></p><p><b>　　duan=0;</b></p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　

64、　wei=1;</b></p><p><b>　　P0=0xfb;</b></p><p><b>　　wei=0;</b></p><p><b>　　wei=0;</b></p><p><b>　　Delay(1);</b></p

65、><p><b>　　duan=1;</b></p><p>　　P0=table[10];</p><p><b>　　duan=0;</b></p><p><b>　　duan=0;</b></p><p><b>　　P0=0xff;<

66、;/b></p><p><b>　　wei=1;</b></p><p><b>　　P0=0xf7;</b></p><p><b>　　wei=0;</b></p><p><b>　　wei=0;</b></p><p&g

67、t;<b>　　Delay(1);</b></p><p><b>　　duan=1;</b></p><p>　　P0=table[10];</p><p><b>　　duan=0;</b></p><p><b>　　duan=0;</b></

68、p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　wei=1;</b></p><p><b>　　P0=0xef;</b></p><p><b>　　wei=0;</b></p><p><b>

69、;　　wei=0;</b></p><p><b>　　Delay(1);</b></p><p><b>　　duan=1;</b></p><p>　　P0=table[10];</p><p><b>　　duan=0;</b></p><

70、p><b>　　duan=0;</b></p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　wei=1;</b></p><p><b>　　P0=0xdf;</b></p><p><b>　　wei=0;&

71、lt;/b></p><p><b>　　wei=0;</b></p><p><b>　　Delay(1);</b></p><p><b>　　duan=1;</b></p><p>　　P0=table[10];</p><p><b&

72、gt;　　duan=0;</b></p><p><b>　　duan=0;</b></p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　wei=1;</b></p><p><b>　　P0=0xbf;</b>&

73、lt;/p><p><b>　　wei=0;</b></p><p><b>　　wei=0;</b></p><p><b>　　Delay(1);</b></p><p><b>　　duan=1;</b></p><p>　　P0

74、=table[10];</p><p><b>　　duan=0;</b></p><p><b>　　duan=0;</b></p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　wei=1;</b></p>&

75、lt;p><b>　　P0=0x7f;</b></p><p><b>　　wei=0;</b></p><p><b>　　wei=0;</b></p><p>　　Delay(1); }</p><p>　　第四章 制作、調(diào)試、結(jié)果分析</p><

76、;p><b>　　4.1制作部分</b></p><p>　　理論設(shè)計部分完成后，先借助Proteus仿真軟件來驗(yàn)證方案的正確性。理論上設(shè)計要求能夠完全實(shí)現(xiàn)，并將方案給指導(dǎo)老師檢查確認(rèn)無誤后，整理出元件清單，按照設(shè)計思路分模塊焊接各個部分電路。利用開發(fā)板的單片機(jī)和數(shù)碼管可以減少工作量，剩余各模塊電路相對簡單，且在實(shí)踐中，用200Ω電位器代替PT100溫度傳感器，焊接實(shí)物圖如圖4-1所示

77、。其中左半部分為測量放大電路，右上部分為A/D轉(zhuǎn)換部分，右下部分為報警電路。</p><p><b>　　圖4-1模塊實(shí)物圖</b></p><p><b>　　4.2系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　各模塊電路焊接完成后，就進(jìn)行功能測試。</p><p>　　先調(diào)試測量放大電路，給模塊板接上+

78、5V電源后，先進(jìn)行調(diào)零，將電橋部分的2個200Ω的電位器都調(diào)至將近100Ω，測得差分信號基本為零，保持RV2電阻不變，測得輸出電壓為1.28V,改變另一個電位器至最大阻值，并且調(diào)節(jié)電位器RV1，電壓始終為1.28V。檢查焊接電路并未出現(xiàn)問題，測試TL084芯片沒有燒壞。通過查閱相關(guān)資料及分析，設(shè)計要求輸出0至5V電壓，明顯給芯片供電5V電壓不足，而且TL084可以達(dá)到。所以改變部分電路，給TL084提供雙電源后，再調(diào)試電路，測得差分信號

79、在2mV至48.9mV之間，調(diào)整RV1，使得輸出電壓最大達(dá)到5V，此時RV1阻值約為86Ω，理論值為95Ω，存在一定的誤差，但是測量結(jié)果基本滿足設(shè)計要求，說明測量電路完全能夠作為模塊使用。</p><p>　　接下來是調(diào)試報警電路，先檢查電路是否存在焊接錯誤，確認(rèn)無誤后，給電路提供+5V電源，將Q5的b極懸空，電路不能導(dǎo)通，二極管滅，提供大約0.7至1V左右電壓，二極管亮，證明報警電路功能實(shí)現(xiàn)。</p>

80、;<p>　　A/D轉(zhuǎn)換電路很簡單，只要焊接RC電路提供時鐘即可。焊接時，選R為10KΩ,C為200pF。最后按照附錄三仿真原理圖所示，將各模塊連接好進(jìn)行整體測試。</p><p><b>　　4.3 結(jié)果分析</b></p><p>　　對電橋部分進(jìn)行調(diào)零及調(diào)滿后，就改變PT100的阻值，當(dāng)PT100在100Ω到200Ω時，理論上數(shù)碼管顯示其溫度在1到

81、255℃，分辨率為1℃。但是，由于元件精確度原因，調(diào)零電位器無法達(dá)到精確調(diào)零的效果，且代替PT100的電位器阻值最大為189Ω，實(shí)際顯示溫度在0到243℃，這在設(shè)計所要求的誤差范圍之內(nèi)，所以設(shè)計的結(jié)果是正確的可以說符合設(shè)計要求。同時，當(dāng)調(diào)節(jié)PT100使得數(shù)碼管顯示的溫度為200℃時，報警電路報警，即由繼電器所控制LED燈亮，且超過200℃時就一直亮，而當(dāng)調(diào)節(jié)PT100使得數(shù)碼管顯示值189℃時，LED燈滅，不報警。調(diào)試結(jié)果如圖4-2。&

82、lt;/p><p>　　圖4-2 調(diào)試結(jié)果圖</p><p>　　第五章 設(shè)計總結(jié)與展望</p><p>　　本次專業(yè)課程設(shè)計主要是學(xué)習(xí)使用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計實(shí)用性強(qiáng)的系統(tǒng)電路，是一個很好的理論與實(shí)踐結(jié)合的機(jī)會。在課堂上學(xué)習(xí)的單片機(jī)是使用匯編語言編程，邏輯性更強(qiáng)，需要考慮更細(xì)致，實(shí)驗(yàn)課程中大都學(xué)習(xí)些模塊設(shè)計使用，不夠全面。但是通過這次課程設(shè)計，收獲較多，比如說：</

83、p><p>　　學(xué)會使用Proteus仿真，現(xiàn)在可以很熟練的運(yùn)用；</p><p>　　學(xué)習(xí)了用C語言編程，現(xiàn)在可以熟練的寫出某些模塊程序設(shè)計，例如延時、數(shù)碼管顯示、控制A/D轉(zhuǎn)換等等，還參與調(diào)試了電子鐘的程序；</p><p>　　學(xué)會靈活使用開發(fā)板設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)電路，簡化電路；</p><p>　　深入學(xué)習(xí)了解了溫度采集這方面知識，掌握了多路數(shù)

84、據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計；</p><p>　　對單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用有了一個直觀的了解和接觸；</p><p>　　深刻體會到課堂知識不夠用，課外需要多加學(xué)習(xí)一些單片機(jī)技術(shù)的運(yùn)用和編程實(shí)例，實(shí)踐出真知。</p><p>　　總之，在這次實(shí)踐中，雖然不是一氣呵成，但在老師指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，最終成功完成課設(shè)任務(wù)，特別感謝。努力付出后的收獲給學(xué)生增添了一份成就感，也增加了學(xué)習(xí)的興趣

85、，這才是這次課程設(shè)計的意義所在。希望以后能夠有更多讓學(xué)生自我發(fā)揮的空間，課設(shè)題目也要適當(dāng)?shù)膭?chuàng)新。年年如此，歲歲今朝，期待專業(yè)課程設(shè)計能夠給學(xué)生帶來更高的挑戰(zhàn)！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]劉攀,俞杰.基于單片機(jī)的溫度測控系統(tǒng)[J]. 蘭州交通大學(xué)學(xué)報,2005,6-12: 103-106.</p><p&

86、gt;　　[2]夏曉南.基于單片機(jī)的溫箱溫度和濕度的控制[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2005,215-24: 117-118.</p><p>　　[3]趙娜,趙剛.基于51單片機(jī)的溫度測量系統(tǒng)[J].微計算機(jī)信息,2007,23-1:146-148. </p><p>　　[4]馮建華,趙亮.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)[M].北京：人民郵電出版社，2004 </p><

87、p>　　[5]譚浩強(qiáng).C語言程序設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版 1999 </p><p>　　[6]王德玉等.智能井控系統(tǒng)的控制研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報，2006,28-4:97-100.</p><p>　　附錄一 元器件清單</p><p>　　注：一套單片機(jī)開發(fā)板</p><p>　　附錄二 仿真原理圖</p>