單片機智能溫控器課程設計

1、<p><b>　　單片機課程設計</b></p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　專業(yè)：機械設計制造及其自動化</p><p>　　設計題目：智能溫控器</p><p><b>　　設計者： </b></p><p>

2、<b>　　指導老師：</b></p><p><b>　　設計時間：</b></p><p>　　一、課題名稱：一個基于51單片機的智能溫控器課程設計</p><p>　　二、主要技術指標及工作內容和要求：本設計以MCS-51系列單片機為核心，采用常用電子器件設計，一個電源開關，兩個控制溫度 設定按鍵（增大/減?。奈?/p>

3、數碼管分別顯示設定溫度和實際溫度，量程為0~99度，打開電源開關后設定溫度初始化為26度。1，按鍵輸入采用中斷方式，兩個按鍵分別接INT0和INT1。2，采用鉑電阻（Pt100)溫度傳感器進行溫度測量，模數轉換采用ADC0809。3，單片機根據設定溫度S和實測溫度P控制繼電器R的動作，死區(qū)設為2度： 當P<=S-1時，控制R接通電加熱回路; 當P>S+1時，控制R斷開電加熱回路； 當S-1<

4、P<=S+1時，R保持原狀態(tài)不變。</p><p><b>　　目錄6</b></p><p>　　1.系統(tǒng)總體設計方案1</p><p>　　1.1智能溫控器的功能設計1</p><p>　　2．系統(tǒng)硬件設計2</p><p>　　2.1 單片機概述2</p><

5、;p>　　2.2 A/D轉換電路2</p><p>　　2.2.1 ADC0808介紹2</p><p>　　2.2.2 A/D轉換電路工作原理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熱電阻驅動電路6</p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件設計7</p><p>　　3.1軟件設計思路7</p><p>　　3.2

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

8、lt;/p><p>　　智能溫控器主要單片機，時序電路，溫度采樣電路，A/D轉換電路，溫度顯示電路，溫度輸入電路，驅動電路等組成。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計</p><p>　　以MCS-51系列單片機為核心，采用常用電子器件設計，一個電源開關，兩個控制溫

9、度 設定按鍵（增大/減?。?，四位數碼管分別顯示設定溫度和實際溫度，量程為0~99度，打開電源開關后設定溫度初始化為26度。1，按鍵輸入采用中斷方式，兩個按鍵分別接INT0和INT1。2，采用鉑電阻（Pt100)溫度傳感器進行溫度測量，模數轉換采用ADC0809。3，單片機根據設定溫度S和實測溫度P控制繼電器R的動作，死區(qū)設為2度： 當P<=S-1時，控制R接通電加熱回路; 當P>S+1時，控制R斷開電加

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

11、，單片機的選擇將直接關系到控制系統(tǒng)的工作是否有效和協(xié)調。本設計采用MCS-51系列的8051單片機，因為8051單片機應用廣泛，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強，性價比高。</p><p>　　8051包含了8位CPU，片內振蕩器，4K字節(jié)ROM,128字節(jié)RAM,2個16位定時器，計數器，中斷結構，I/O接口等?？蛇M行計算，定時等一系列功能。</p><p>　　2.2 A/D轉換電路</p

12、><p>　　2.2.1 ADC0808介紹</p><p>　　ADC0808是8位全MOS中速A/D 轉換器、它是逐次逼近式A/D 轉換器，片內有三態(tài)數據輸出鎖存器，可以和單片機直接口接。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：時鐘脈沖輸入端，上升有效

13、。</p><p>　　（3）DB0—DB7是輸入信號。</p><p>　　（4）CLKR：內部時鐘發(fā)生器外接電阻端，與CLKIN端配合可由芯片自身產生時鐘脈沖，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轉換器被選中，可啟動。</p><p>　?。?）WR：寫信號輸入，接

14、受微機系統(tǒng)或其它數字系統(tǒng)控制芯片的啟動輸入端，低電平有效，</p><p>　　CS、WR同時為低電平時，啟動轉換。</p><p>　　(7)INTR：轉換結束輸出信號，低電平有效，輸出低電平表示本次轉換已完成。該信號常作為向微機系統(tǒng)發(fā)出的中斷請求信號。</p><p>　　（8）CLK:為外部時鐘輸入端，時鐘頻率高，A/D轉換速度快。允許范圍為10-1280KH

15、Z，典型值為640KHZ，此時，A/D轉換時間為10us。通常由MCS—51單片機ALE端直接或分頻后與其相連。當MCS單片機與讀寫外，RAM操作時，ALE信號固定為CPU時鐘頻率的1/6，若單片外接的晶振為6MHZ，則1/6為1MHZ，A/D轉換時間為64us。</p><p><b>　　2</b></p><p>　　A/D轉換電路工作原理</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同時為低電平A/D轉換器被啟動切在WR上升沿后100 模數完成轉換，轉換結果存入數據鎖存器，同時，INTR自動變?yōu)榈碗娖?，表示本次轉換已結束。如CS、RD同時來低電平，則數據鎖存器三態(tài)門打開，數字信號送出，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PT100在0攝氏度的時候他的阻值為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。但他們之間的關系并不是簡單的正比的關系，而更應該趨于一條拋物線。 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℃時的電阻值，R0為0℃時的阻值。公式中的A,B,系數為實驗測定。標準的系數為：A=3.90802*10-3℃；B=-5.802*10-7℃； C=-4.27350*10-12℃ 2.4按健開關</p><p>　　設

19、定按鍵（增大/減小），四位數碼管分別顯示設定溫度和實際溫度，量程為0~99度，打開電源開關后設定溫度初始化為26度。按鍵輸入采用中斷方式，兩個按鍵分別接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驅動</p

20、><p>　　74LS47 介紹：74LS47是一塊BCD碼轉換成7段LED數碼管的譯碼驅動IC，74LS47的主要功能是輸出低電平驅動的顯示碼，用以推動共陽極7段LED數碼管顯示相應的數字。相應引腳功能如下：</p><p>　?。?）QA,QB,QC,QD,QE,QF,QG:7段LED數碼輸出引腳。</p><p>　?。?）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顯示數據由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熱電阻驅動電路</p><p>　　熱電阻驅動控制，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ULN2003到達電

23、磁繼電器，驅動熱電阻的運行和停止。</p><p>　　ULN2003是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點,適應于各類要求高速大功率驅動的系統(tǒng)。</p><p>　　其中ULN2003是由7個NPN具有用共陰二極管夾緊來轉換電感負載的高壓輸出特征的達林頓晶體管組成。當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

24、用軟件包括繼電器驅動器、顯示驅動器，線驅動器和邏輯緩沖器等。在本驅動電路中的作用是增大電流驅動能力。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)軟件設計</p&

25、gt;<p><b>　　3.1軟件設計思路</b></p><p>　　軟件設計的任務包括啟動A/D轉換、讀A/D轉換結果、設置溫度、溫度控制等，其中啟動A/D轉換、讀A/D轉換結果、溫度控制等工作在主程序中完成，設置溫度在中斷服務程序中完成，根據對比結果給出控制信號，令熱電阻運行或停止，實現溫度調控。</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增加鍵中斷服務子程序流程圖</

27、p><p><b>　　8</b></p><p>　　圖8 減小鍵中斷服務程序流程圖</p><p><b>　　程序內容編寫</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; 設定溫度初值</p><p>　　LCALL START;調用AD轉換程序</p><p>　　LCALL C1;調用溫度控制程序</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;保護現場</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</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十進制調整</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轉化器開始轉換</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)境溫度是否高于預設溫度</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; 判斷預設溫度是否等于(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)境溫度減預設溫度是否小于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;二進制轉化為十進制子程序</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：</b></p><p>　　《新編單片機原理及應用》 汪

50、貴平 李登峰 龔賢武 雷旭 編著</p><p>　　《電工電子技術》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