课程设计报告基于DVCC实验箱的电热锅炉水温控制仪的设计

1、课 程 设 计 报 告学生姓名:学 号：学 院:自动化工程学院班 级:题 目:微型计算机原理及接口技术基于dvcc实验箱的电热锅炉水温控制仪的设计指导教师： 职称: 2011 年 12 月 29 日目 录1设计目的12设计内容12.1总体设计12.2工作原理分析22.3功能模块电路设计32.4原理图设计42.5软件设计42.6 元器件介绍53设计心得和体会9【参考文献】91 设计目的1了解并掌握单片机的原理、结构、指令、输入输出接口及应用。2熟悉dvcc实验系统的软、硬件结构，并能利用此系统进行开发设计。3掌握汇编语言程序设计和调试。4. 掌握温度传感器的特性及输出信号特点并能实现信号的转换及

2、最终的温度的显示。2 设计内容指标：范围0-99。1、基于dvcc实验箱，调通a/d转换器，并能实现对输入的信号进行转换。2、根据温度传感器输出的信号特点，进行量纲的转换和数据的显示。3、并最终将测出的温度数值实现远传（即具有和上位机pc机通讯的能力）。在微型计算机原理及接口设计的课程设计中，代表湿度测量信号的05v的标准电信号由dvcc实验箱上的模拟发生器产生。将该电信号送入a/d转换单元进行模数转换，再将转换后的数据送入单片机进行标度转换和相应的显示操作。这就是此次微型计算机原理及接口设计的课程任务。在实现控制的软件可使用计算机汇编语言、c语言。假设物理量a，范围为a0am，实时物理量为x

3、，标准信号为b0bm，实时电信号为y，a/d转换后的数字量为c0cm，实时的数字量为c。则有： 最后使用两位数码管显示的时候，只要求取整来显示，小数点后的位数全省略。2.1 总体设计测控系统设计由传感器、变送器、显示器组成。传感器是感知环境中湿度变化的重要部分，是系统的基础部分。在基于dvcc实验箱上实现微机原理及接口设计的课程设计的时候，我们使用实验箱上模拟量发生器输出的05v可调电压值的功能模块来提供，以此充当传感器测量的代表被测量的信息的电信号。05v的标准电信号经过adc0809的模数转换，将标准电信号转换为二进制的数，送入单片机，单片机根据采集的数据进行标度转换，并进行相关湿度的显示

4、。所谓的标度转换是在测量通道中被测量经历了多次转换，即多次量纲变化，为了使操作人员能从显示上直接读取带有被测量单位的数值，就必须进行的必要的变换。线性通道的标度变换，对于那些不包含任何非线性环节的数字化测量通道，a/d转换结果与被测量存在如下线性关系：式中：s为传感器灵敏度（即被测量转换成电压的转换系数）； e为a/d转换器满量程输入电压； 为a/d转换器满量程输出数字。2.2 工作原理分析dvcc实验箱是学生进行单片机程序仿真的重要教学工具，可以完成此次设计任务。图1 dvcc试验箱基于8051单片机的最小系统，我们设计此次课程设计。单片机最小系统使单片机可以完成控制任务，其中复位电路是系统

5、上电复位的要求，可以使系统实现初始化，以免程序跑飞或者导致系统运行失败。单片机的晶振电路提供给单片机时钟脉冲，是单片机工作的基本前提。adc0809是模拟量输入通道的重要环节，在adc0809的模拟量输入端我们需要进行a/d转换的模拟量，在此我们输入代表湿度测量信息的标准电信号，利用adc0809的模数转换功能，在adc0809的数据输出端输出2.3 功能模块电路设计 adc0809的模拟数字转换电路设计 图2 adc0809连接图两位数码管显示电路设计图3 数码管显示 2.4 原理图设计图4总原理图2.5 软件设计#include reg51.h#include absacc.h#defin

6、e uchar unsigned char#define uint unsigned int#define adc0809 xbyte0x9000uchar code b17=0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6,0xee,0x3e,0x9c,0x7a,0x9e,0x8e,0x00;void delay(uint d)uint c;for(;d0;d-)for(c=0;c5;c+) ; void main()uchar idata j,i,f;char g;float e;p1_0 = 0;sp=0x53;sbuf=b16;dela

7、y(1);sbuf=b16;delay(1);sbuf=b16;delay(1);while(1)adc0809=0x00;delay(1000);e=adc0809; /acc=e;f=(e*20)/51;adc0809=0x01;delay(1000);g=adc0809;if(f65) p1_0 = 1; else p1_0=0;i=f%100;j=i%10;sbuf=bj; /(显示个位）delay(1);i=f%100;j=i/10;/bj| =0x01;sbuf=bj; /(显示十位）delay(1);2.6元器件介绍74ls138 74138为3 线8 线译码器，共有 54/74

8、s138和 54/74ls138 两种线路结构型式。 其工作原理如下： 图5 74ls138当一个选通端（e1）为高电平，另两个选通端（(/e2)和/(e3)）为低电平时，可将地址端（a0、a1、a2）的二进制编码在y0至y7对应的输出端以低电平译出。比如：a2a1a0=110时，则y6输出端输出低电平信号。 利用 e1、e2和e3可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。 若将选通端中的一个作为数据输入端时，74ls138还可作数据分配器。 4.可用在8086的译码电路中，扩展内存7416474164是一款8位移位寄存器,串行输入并行输出,常用于端口扩展,

9、引脚排列如下:vcc 电源 gnd 地 cp时钟输入断 cr清除端,dsa,dsb数据输入端,当cr为低电平时q0q7 输出均为低电平, 当数据输入端任意一引脚为低电平时,禁止数据 输入并在cp上升沿作用下决定q0的状态.当任意一引脚为高电平的时候 允许另一引脚输入数据并且在cp上升沿的作用下决定q0的状态在使用的时候经常把其中的一个设置永久高电平简要说明: 393为两个 4 位二进制计数器异步清零端（1clear,2clear）为高电平时，不管时钟端 1a，2a 状态如何，即可以 完成清除功能。当 1clear,2clear 为低电平时，在 1a,2a 脉冲下降沿作用下进行计数操作。引出端符

10、号： 1a、2a 时钟输入端（下降沿有效）1clear,2clear 异步清零端 1qa1qd、2qa2qb 输出端adc0809adc0809是美国国家半导体公司生产的cmos工艺8通道，8位逐次逼近式a/d模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行a/d转换。是目前国内应用最广泛的8位通用a/d芯片 1主要特性1）8路输入通道，8位a/d转换器，即分辨率为8位。 2）具有转换起停控制端。 3）转换时间为100s(时钟为640khz时)，130s（时钟为500khz时） 4）单个+5v电源供电 5）模拟输入电压范围0+5v，不

11、需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为-40+85摄氏度 7）低功耗，约15mw。 2内部结构adc0809是cmos单片型逐次逼近式a/d转换器，内部结构如图所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型a/d转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。 3外部特性（引脚功能）adc0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。下面说明各引脚功能。 in0in7：8路模拟量输入端。 2-12-8：8位数字量输出端。 adda、addb、addc：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路 ale：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 start： a/d转换

12、启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动a/d转换）。 eoc： a/d转换结束信号，输出，当a/d转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 oe：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当a/d转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 clk：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640khz。 ref（+）、ref（-）：基准电压。 vcc：电源，单一+5v。 gnd：地。 adc0809的工作过程首先输入3位地址，并使ale=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。sta

13、rt上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 a/d转换，之后eoc输出信号变低，指示转换正在进行。直到a/d转换完成，eoc变为高电平，指示a/d转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当oe输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。 转换数据的传送 a/d转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认a/d转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采用下述三种方式。 （1）定时传送方式 对于一种a/d转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如adc0809转换时间为128s，相当于6mhz的mcs-5

14、1单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，a/d转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。 （2）查询方式 a/d转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如adc0809的eoc端。因此可以用查询方式，测试eoc的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。 （3）中断方式 把表明转换完成的状态信号（eoc）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。 不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，oe信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受3 设计心得和体会通过本次课程设计。我了解常用电子元器件基本知识（电阻、电容、电感、二极管、三极管、集成电路），增加了自己的知识面对自己所学的知识有了新的认识，并且运用到实践，对软件的掌握也更加熟练，了解了印刷电路板的设计和制作过程，掌握了电子元器件选型的基本原理和方法，了解了电路焊接的基本知识和掌握电路焊接的基本技巧，并利用仿真软件进行电路的调试，但是对于软件使用方面仍有不足，在今后应该加强.【参考文献】1 孙传友 孙晓斌.测控系统原理与设计. 北京：北京航空航天大学出版社.20022 付家才.单片机控制工程