2432.水温控制系统设计 单片机课程设计论文包含源码

1、 摘要本例是一个典型的检测、控制型应用系统，它要求系统完成从水温检测、信号处理、输入、运算到输出、控制电炉加热以实现水温控制的全过程。因此，应以单片微型计算机为核心组成一个专用计算机应用系统，以满足检测、控制应用类型的功能要求。本设计采用80c51单片机通过对前向通道的分析，控制电路的加热过程，该过程用到ad590温度传感器，通过8279可编程的键盘显示接口芯片来设定温度范围，由led显示控制温度，到达所设定的温度后由蜂鸣器和报警灯发出警报信号。本设计采用的是以单片机为核心的直接数字控制系统（ddc）。关键字：水温；控制；单片机；8051；ad590 ；8279；adc0809 远程通信sum

2、marya whole process for is a typical examination, control type applying system, it requesting system completing from the water temperature examining, signal handles, input, carries calculating exportation, control electric stove heating to realizing water temperature controling.therefore, at the req

3、uest of regard single a microcomputer as the core constitute an appropriation calculator application system, to satisfy examination, control application the function of the type.this design adopts an analysis for the single a machine passes to ex-ly facing the passage, the heating process of the con

4、trol electric circuit, that process uses to spreads to feel to the temperature of ad590 machine, pass 8279 programmable keyboard manifestations connect a temperature for setting up temperature scope, from led manifestation control temperature, arriving setting up empress from the machine of 蜂鸣 with

5、report to the police the light send out the alert signal.this design adoption of regard single a machine as the direct arithmetic figure control system of the core.( ddc)key word:water temperature;control;single a machine;8051;ad590;8279;adc0809目 录摘要 3 1、绪论. . 32、设计任务与要求 32.1、基本要求 32.2、主要性能指标 3 2.3、

6、创新部分 43、方案比较. 4 3.1、比例控制（p控制） 43.2、比例积分控制（pi控制） 43.3、比例积分加微分控制（pid）控制 44、系统设计. 54.1、单片机系统 54.2、前向通道 54.3、后向通道 54.4、人机对话通道 54.5、远程通讯 65、硬件开发. 65.1、系统配置与接口扩展 65.2、本设计所用的主要的芯片和器件 106、软件开发、划分程序模块、编写程序流程图 . 186.1、主程序 186.2、键盘输入中断服务程序 186.3、修改pid参数子程序 186.4、设定温度子程序 19 6.5、运行子程序 196.6、定时中断服务程序 196.7、连机调试 1

7、97、心得体会. 208、参考文献 20附录 ：水温控制系统原理总图 1、绪论普通热水器的加热常常需要较长的时间。该作品设计有远程通讯的能力，可实现远程的控制与检测。利用此项功能人们在下班回家之前，便可进行洗浴用水的提前加热，回到家即可洗上舒服的热水澡。避免了长时间的等待。如果长时间不用水，恰巧本人又不在家，可利用此远程通讯的功能通过因特网、手机短信和移动固定电话等网络，在任何时间、任何地点远程操作家里的热水器，实现远程关断，以达到科学合理用电，节约能源的目的。另外，该作品还具有随环境温度变化，能自动的进行水温调整的功能，使水温能长时间保持一定的稳定性。满足了人们日常生活和生产过程中对水温的特

8、定要求。总之，该产品既能有助于人们生活和生产条件的改善，又能有效的节约电能，也迎合了建设节约型社会的要求，有着良好的市场前景。2、设计任务与要求2.1、基本要求一升水由1kw的电热炉加热，要求水温可以人为设定,并能够自动保持设定温度。2.2、主要性能指标2.2.1温度设定范围：0100。2.2.2控制精度：0.1。2.2.3良好的人机交互界面：用十进制数码管显示实际温度，键盘设定要求的温度值，声光报警系统。2.2.4良好的通讯能力,可接受其他数据设备发来的命令以实现远程控制，或将结果传送到其它数据设备。3、方案比较由于水温控制系统的对象具有热储存能力大，惯性也较大的特点，水在容器内的流动或传送

9、都存在一定的阻力，因而可以将它归于具有纯滞后的一阶大惯性环节，所以它对任何信号的响应都会延迟一些时间，故可采用以下方案控制：3.1、比例控制（p控制）比例控制的特点是控制器的输出与偏差成比例，输出量的大小与偏差之间有对应关系。当负荷变化时，抗干扰能力强，过渡过程时间短，但过程终了存在余差。因此它适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大，允许被控量在一定范围内变化的系统。应用时还应注意经过一段时间后需将累积误差消除。3.2、比例积分控制（pi控制）由于比例积分控制的特点是控制器的输出与偏差的积分成比例，积分的作用使过渡过程结束时无余差，但系统的稳定性降低。虽然加大比例度可使稳定性提高，但又使过渡过程

10、时间加长。因此，pi控制适用于滞后较小，负荷变化不大，被控量不允许有余差的控制系统，它是工程上应用最广泛的一种控制方法。3.3、比例积分加微分控制（pid）控制比例积分加微分控制的特点是微分的作用使控制器的输出与偏差变化的速度成例，它对克服对象的惯性有显著的效果。在比例基础上加入微分作用，使稳定性提高，再加上积分作用，可以消除余差。因此，pid 控制适用于负荷变化大、惯性较大、控制品质要求又很高的控制系统。在pid三种作用中，微分作用主要用来减少超调，克服震荡，使系统趋向稳定，加快系统的动作速度，减少超调时间，用来改善系统的动态特性；积分作用主要用来消除静差，改善系统的静态特性；比列作用可对偏

11、差做出及时响应。若能将三种作用的强度配合适当，可以使控制器快速，平稳，准确，从而获得满意的控制效果。但实际pid在控温中，只能精确的控制一个温度点，它克服了传统控温中的热惯性问题，有效的解决了系统温度的在控温点的温度的漂移。对于复杂的系统，要求系统温度可设定，设定温度范围较大，控温精度较高的条件下。有效的解决一上问题还有一定的难度。也就是说单只用pid调节，在可设定的系统中，pid只解决了控温中的热惯性问题，没有解决掉准确性的问题，为了提高准确性，必须在系统中添加不同的补充参数，补充参数要与系统可设定的参数有一定关系，实际编程中，如果温度点超过200点，可采用查表的补偿方式，超过两百，就需要分

12、段查表，当然还有更好的办法，如果系统的工作环境温度变化较大，引起系统散热性异同，就需要进行温度补偿。4、系统设计根据系统总体方案，系统由4个主要功能模块组成，总体框图如图4.1所示。 图4.1水温控制系统总体框传感器电热炉 信号放大a/d单片机基本系统键盘声光报警 功率放大显示通讯 4.1、单片机系统单片机系统是整个控制系统的核心，它完成整个系统的信息处理及协调控制功能，由于系统对控制速度、精度及功能要求都无特别之处，因此可选用目前广泛使用mcs-51系列单片80c51。80c51可以提供系统控制所需的中断、定时及存放中间运算结果的ram电路，因此单片机基本系统中还有复位电路和晶振电路。4.2

13、、前向通道前向通道是信息采集的通道，主要包括传感器、信号放大、a/d转换等电路。由于水温变化是一个相对缓慢的过程，因此前向通道中没有使用采样保持电路。另外，信号的滤波可由软件实现，以简化硬件、降低硬件成本。4.3、后向通道后向通道是用以实现控制信号输出的通道，单片机系统产生的控制信号经功率放大电路控制电热炉的输入功率，以实现控制水温的目的。4.4、人机对话通道人机对话通道主要由键盘、led显示、报警灯和蜂鸣器组成。为了完成设定水温、修改pid运算参数和报警等功能，键盘可由10个数字键及6个功能键组成。led显示由3位数码管组成，分别显示给定温度和实测温度，显示范围为0.099.9。4.5、远程

14、通讯为了使系统能够实现远程显示和控制。我们采用串行通讯的方式，并通过rs-232接口线路与微机系统进行连接，以实现远程通讯的任务。5、硬件开发5.1、系统配置与接口扩展5.1.1单片机基本系统单片机基本系统以mcs-51系列单片机80c51为核心，它的好处在于不需要扩展内存，可以减少连线的麻烦。(80c51的简介) 5.1.2前向通道部分（1）温度传感器根据本设计的要求，我们选用美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源ad590。它的主要特性如下：流过器件的电流（ma) 等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：ir/t=1ma/k式中：ir流过器件（ad590）的电流，单位为mat

15、热力学温度，单位为k ad590的测温范围为55+150。ad590的电源电压范围为4v30v。电源电压可在4v6v范围变化，电流变化1a，相当于温度变化1k。ad590可以承受44v正向电压和20v反向电压，因而器件反接也不会被损坏。输出电阻为710m。精度高。ad590共有i、j、k、l、m五档，其中m档精度最高，在-55+150范围内，非线性误差为0.3。（2）ad590的应用电路摄氏温度测量电路如图5.1所示，电位器r2用于调整零点，r4用于调整运放lf355的增益。调整方法如下：在0时调整r2，使输出=0，然后在100时调整r4使=100mv。如此反复调整多次，直至0时，=0mv，1

16、00时，=100mv为止。最后在室温下进行校验。例如，若室温为25，那么应为25mv。冰水混合物是0环境，沸水为100环境。图5.1 前向通道原理图 前向通道中电阻值的计算：按照设计的要求，信号转换和放大电路应将0100的温度信号转化为0v5v的电压信号。查得ad590在0和100的电流分别是273.2a和373.2a，于是电阻值可按如下进行确定：取r1=30k，r2=10 k（滑变）。取r3=47k，r4=10k（滑变）。5.1.3后向通道为了实现水温的pid控制，功率放大电路的输出不能是个简单开关量，输入电热炉的加热功率必须连续可调。一般来说，改变输入电路的电压平均值就可以改变电路的输入功

17、率，而比较简单的调压方法有相位控制调压和通断控制调压法。本例采用通断控制调压法控制电热炉的输入功率。后向通道原理图如图5.2所示。图5.2 后向通道原理图 mc3041是耐压为400v的光电耦合器，它的输出经由过零触发的双向晶闸管构成，它控制着主电路双向晶闸管的导通与关断。1k电阻与0.01uf电容组成双向晶闸管的保护电路。5.1.4人机对话通道系统人机对话通道主要由行列式键盘、led显示器等组成，键盘的扫描输入和显示的输出可以直接由单片机承担，但考虑到键盘与显示接口需要较多的i/o线，如直接由单片机控制，一方面必须扩充i/o口，另一方面键盘与led显示的扫描处理需要占用大量的机时，增加软件编

18、程负担，为此在组成系统人机对话通道时，采用了可编程键盘、显示接口芯片8279，由8279负责键盘的扫描、消抖处理和显示输出工作，减轻了cpu在扫描键盘或刷新显示时的负担，也减轻了编程。键盘面版布置图如图所示：467567 确定设定温度10432取消参数修改声光报警系统如图5.4所示：57运行689数据发送图5.3 键盘面版布置图图5.4 声光报警原理图当水温到达设定温度时，声光报警系统启动，以提示人们可以对加热后的水进行使用。用声音或灯光报警时，连续的声响或常亮的灯光往往不易引起人们的注意，只有断续的声音或闪烁的灯光才能取得最佳的报警效果。本设计规定：灯光闪烁频率为1hz,周期约1s。采用金属

19、氧化物半导体场效应晶体管（mossfet）irf540（最大负载100 v，3a）驱动报警灯。声音报警振荡频率为1khz。由定时器t1输出1khz的方波，由驱动器7407驱动蜂鸣器发出断续的“滴、滴”报警声。按取消键可停止报警。5.1.5远程通讯随着工控技术的发展，搭建工控系统逐渐走向标准化、通用化、多元化，降低成本、提高性能是设计系统时所遵循的基本原则。在系统中，作为下位机的单片机通常用来完成数据的采集和上传，因为51子系列单片机价格低、功能强、抗干扰能力强、适应温度范围宽和丰富的控制端口等优点。由pc、网络设备、数据库服务器组成的后台应用部分组成的上位机，对下位机的上传数据进行分析并处理,

20、现在的pc普及、功能强，采用视窗操作系统，具有多任务自动内存管理，硬盘容量大，应用软件丰富等特点。分布式控制系统能充分发挥了单片机在实时数据和pc对图形处理、显示以及数据库管理上的优势。使的单片机的应用不局限于自动检测或控制，形成了向以pc为网络核心的的分布式多点工控系统发展。在实际的工作中，计算机的cpu与外部设备之间常常要进行信息交换，一台计算机与其他计算机之间也往往要交换信息，:所有这些信息交换均可称为通信。串行通信是指:数据是一位一位按顺序传送的通信方式.它的突出优点是只需一对传输线(利用电话线就可以作为传输线)，这样就大大降低了成本，特别适用与远距离通信:其缺点是传送速度低。远程通讯

21、原理如图5.5所示：图5.5 远程通讯原理图5.2、本设计所用的主要的芯片和器件5.2.1、80c51的简介80c51引脚如图5.6 图5.6 80c51内部引脚排列图（1)、主电源引脚vcc和vssvcc接+5v电压； vss接地。 （2）、外接晶体引脚xtal1和xtal2（晶振引脚） xtal1接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器时，对hmos单片机，此引脚应接地；对chmos单片机，此引脚作为驱动端。 xtal2接外晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对hmos单片机，

22、该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对xhmos，此引脚应悬浮。 （3）、控制或与其它电源复用引脚rst/vpd、ale/prog、psen和ea/vpp rst/vpd当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。推荐在此引脚与vss引脚之间连接一个约8.2k的下拉电阻，与vcc引脚之间连接一个约10f的电容，以保证可靠地复位。 vcc掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证内部ram的数据不丢失。当vcc主电源下掉到低于规定的电平，而vpd在其规定的电压范围（50.5v）内，vpd就向内部ram提供备用电源。 ale/prog：当访

23、问外部存贮器时，ale（允许地址锁存）的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ale端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ale脉冲。ale端可以驱动（吸收或输出电流）8个ls型的ttl输入电路。 psen：此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。在从外部程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次psen有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的psen信号将不出现。psen同样可以驱动（吸收或输出）8个ls型的ttl输入。 ea/vp

24、p：当ea端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在pc（程序计数器）值超过0fffh（对8051/8751/80c51）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当ea保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器。对于eprom型的单片机（如8751），在eprom编程期间，此引脚也用于施加21v的编程电源（vpp）。 （4）、输入/输出（i/o）引脚p0、p1、p2、p3（共32根） mcs-51单片微型芯片有32根输入/输出线，组成4个8位并行输入/输出接口，分别称为p0口、p1口、p2口、p3口。这4个接口可以并行输入或输出8位数据也可可按位使用，既每一根输入/输出线都

25、能独立的用作输入或输出，各个口在结构和用途上又有一定的差别。 p0口p0口中的v1、v2构成输出驱动器，与门3、倒相器4及模拟开关构成输出控制电路，三态门1是输入缓冲器。p0口有两种功能：地址/数据分时复用总线和通用i/o接口。 地址/数据分时复用总线：单片机系统扩展片外存储器时，p0口作为地址/数据分时复用总线使用。在访问片外存储器时，cpu送来的控制信号为高电平，模拟开关打在上方。如果执行输出数据的指令，分时输出的地址/数据经倒相器4、驱动器v1、v2送到因脚上。当地址和数据信号为1时，v1截止而v2导通，管脚上出现高电平；当地址数据信号为0时，v1导通而v2截止，管脚上出现低电平。如果执

26、行取指操作或输入数据的指令，地址仍经v1、v2输出，而输入的数据经输入缓冲器1进入内部总线。通用i/o接口：假如系统未扩展片外存储器，p0口作为准双向通用i/o口使用。此时控制信号为0，开关打在下方。输入时v1、v2截止，管脚处在悬浮状态，如果输入由集电极开路或漏极开路驱动，应外加上拉电阻。输出时由于v2截止，如果负载是mos电路，应当外加上拉电阻。p0口输出时能驱动8个ls ttl负载，输出电流不小于800a。p1口结构：p1口中的锁存器起输出锁存作用。p1口的8个锁存器组成特殊功能寄存器，该寄存器也用符号p1表示。场效应管v1与上拉电阻组成输出驱动器，以增大负载能力。三态门1是输入缓冲器，

27、三态门2在端口操作时用。功能：8031单片机的p1口只有一种功能通用输入输出接口。通用i/o接口有输出、输入、端口操作3种工作方式。输出方式：计算机执行写p1口的指令如mov p1，#data时，p1口工作于输出方式。此时写锁存信号使内部总线的数据经锁存器锁存， 状态经v1输出。输入方式：计算机执行读p1口的指令如mov a，p1时，p1口工作于输出方式。控制器发出的读信号打开三态门1，引脚上的数据经三态门进入芯片的内部总线，并送到累加器a，因此输入时无锁存功能。在执行输入操作时如果锁存器原来寄存的数据q=0，那么由于=1将使v1导通，引脚始终被嵌位在低电平上，不可能输入高电平。为此，用做输入

28、前，必须先用输出指令置q=1，使v1截止。正因为如此，p1口称为准双向接口。单片机复位后，p1口线的状态都是高电平，可以直接用做输入。输入操：。mcs51单片机有不少指令可以直接进行端口操作，例如，anl p1，#data orl p1, #data xrl p1, a inc p这些指令的执行过程分为“读修改写”三步。先将p1口的数据读入cpu，在alu中进行运算，运算结果再送回p1。进行“读修改写”类指令时，cpu通过三态门2读锁存器q端的数据。假如通过三态门1从引脚上读回数据，有时会发生错误。例如，用一根口线去驱动一个晶体管的基极在向此口线输出1时，锁存器q=1，但晶体管导通后，引脚上的

29、电平以拉到低电平（0、7v），从引脚读数据会错读为0。8032/8052单片机p1口中的p1、0和p1、1具有两重功能，除了用做通用i/o接口外p1、0（t2）还作为定时器/计数器2的外部计数脉冲输入端，p1、1还作为定时器/计数器2的外部控制输入端（t2ex）。能力：p1口输出时能驱动4个lsttl负载。通常把100a的输入电流定义为一个ttl负载的输入电流，所以p1口输出电流不小于400a。p1口内部有上拉电阻，因此在输入时，即使由集电极开路或漏极开路电路去驱动，也无须外接上拉电阻。 p2口p2口有两种用途：通用i/o接口或高8位地址总线。p2口中的模拟开关受内部控制信号控制，用于选择p2

30、口的工作状态。地址总线状态：计算机从片外rom中取指令，或者执行访问片外ram指令时，模拟开关打在右边，p2口上出现程序计数器pc的高8位地址或数据指针dptr的高8为地址（a15-a8）。上述情况下，锁存器的内容不受影响。所以，取指或访问外部程序存储器结束后，由于模拟开关打向左边，使输出驱动器与锁存器q端相连，引脚上将恢复原来得数据。 一般地说，如果系统扩展了外部rom，取指的操作将连续不断，p2口不断送出高8位地址，这时p2口不断就不应再作通用i/o口使用。如果系统仅仅扩展外部ram，情况应具体分析：当片外ram容量不超过256字节时，可以使用寄存器间接寻址方式的指令由p0口送出低8位地址

31、，p2口引脚上原有的数据在访问片外ram期间不受影响，故p2口仍可用做通用i/o接口；当片外rap2口m较大需要有p2口、p0口送出16位地址时，p2口不在用作i/o接口；当片外ram的地址大于8位而小于16时，可以通过软件从p1、p2、p3口中的某几根地址线送出高位地址，从而保留p2的全部或部分口线作为通用i/o接口。通用i/o接口状态：p2作准双向通用i/o接口使用时，其功能与p1口相同，有输入输出及端口操作3种工作方式，负载能力也相同。p3口p3口除了作为准双向通用i/o口使用外，每一根线还具有第二功能。p3口用作i/o接口时，其功能与p1口相同。p3口作为第二功能使用时，其锁存器q端必

32、须为高电平，否则v1管导通，引脚被嵌位在低电平，也无法输入或输出第二功能信号。单片机复位时，锁存器输出端为高电平。p3口第二功能中输入信号rd、int0、int1、t0、t1经缓冲器3输入，可直接进入芯片内部。p3各口线的第二功能定义： p3.0 10 rxd（串行输入口） p3.1 11 txd（串行输出口） p3.2 12 int0（外部中断0） p3.3 13 int1（外部中断1） p3.4 14 t0（定时器0外部输入） p3.5 15 t1（定时器1外部输入） p3.6 16 wr（外部数据存储器写脉冲） p3.7 17 rd（外部数据存储器读脉冲）（5）、复位电路图5.780c5

33、1复位电路图8051的复位引脚（reset）是第9引脚，当此引脚连接高电平超过2个机器周期（1个机器周期为6个时钟脉冲），即可产生复位的动作。以12mhz的时钟脉冲为例，每个时钟脉冲1s，两个机器周期为2s ，因此，在第9脚上连接一个2s以上的高电平脉冲，即可产生复位动作。电源接上瞬间，电容c上没有电荷，相当于短路，所以第9脚直接连接到vcc，即8051执行复位动作。随着时间的增加，电容上的电压逐渐增加，而第9脚上的电压逐渐下降，当第9脚上的电压降至低电平时，8051恢复正常，称之为“power on reset”在此使用10k左右的电阻，10f电容，其时间常数为1ms，所以第9脚上的电压可保

34、持2s 以上的高电平，足以使系统复位。而约1ms（一个时间常数）的时间内系统处于复位状态。通常还会在电容两端并连一个按钮开关，此按钮开关是手动的reset开关（强制reset）。5.2.2.adc0809 adc0809是典型的8位8通道逐次逼近式a/d转换器，可以和微机直接接口。（1）adc0809的内部结构和外部引脚（2）adc 0809共有28引角。各引脚功能如图5.8:引脚in0in7，8路模拟电压输入端。a、b 、c：模拟输入通道的地址选择线。这3根地址线用于对8路模拟通道进行选择。ale：地址锁存信号。该端接高电平时有效，仅当该信号有效时，才能将地址信号锁存，经译码后选中一个通道。

35、图5.8 adc 0809芯片引脚图start：转换启动信号。在其上跳沿时，adc所有片内寄存器清零，在其下降沿时，开始进行转换，在此期间，start保持高电平。d0d7：数据输出线，该输出线为三态缓冲输出方式，可以和单片机的数据总线直接相连。oe：输出允许信号。用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换后的数据，oe=1，输出允许。clock：时钟信号，所需时钟信号由外界提供。eqc：转换结束状态信号。v（+）、v（-）：参考电压正端和负端。5.2.3.芯片82798279是可编程的键盘和显示接口器件。单个芯片可以实现键盘输入和led显示控制两种功能。使用它可以简化系统的软、硬件设计，充分提高c

36、pu的工作效率。（内部管脚排列图如图5.9）（1）与cpu总线接口部分d0d7：双向、三态数据总线，与系统数据总线相连，用于cpu与8279之间传送、状态和数据信息。clk：系统的时钟输入线，用于产生内部时钟。reset：复位信号，输入线，高电平有效。：片选信号，低电平有效。a0：数据选择输入线。当a0=0，表示数据传送的是数据；当a0=1，表示i/o命令或状态。：读控制信号，低电平有效。:写控制信号，低电平有效。irq：中断请求信号，高电平有效。在键盘工作方式中，当fifo/传感器ram 存有数据时，irq为高电平。cpu每次从ram中读出数据时，irq变为低电平。gnd：地线。（2）、数据

37、显示接口部分outa0 outa3：a组显示信号输出线。outb0outb3：b组组显示信号输出线。：显示器消隐指示输出线。用于在数字转换时指示消隐，或用于由显示消隐命令控制下的消隐指令图5.9 8279内部引脚排列图（3）、键盘接口部分sl0 sl3：用于键盘/传感器矩阵或显示器的扫描输出线，可编程设定编码方式或内部译码方式。rl0rl7：返回输入线，是键盘阵列或传感器阵列的列的输入线。平时保持为“1”，当矩阵结点上有开关闭合时变为0。shift：移位输入线。在键盘工作方式时，当按键按下闭合时，该输入信信时号8279键盘数据的次高位（d6），通常用来扩充键功能，可以用作键盘上、下挡功能键。c

38、ntl/stb：控制/选通输入线。在键盘工作方式时，该 控制信号是键盘数据的最高位，通常用来扩充键开关的控制功能，作为控制功能键使用。5.2.4光电耦合器mc3041光电耦合器，是近几年发展起来的一种半导体光电器件，由于它具有体积小、寿命长、抗干扰能力强、工作温度宽及无触点输入与输出在电气上完全隔离等特点，被广泛地应用在电子技术领域及工业自动控制领域中，它可以代替继电器、变压器、斩波器等，而用于隔离电路、开关电路等。光电耦合器是一种以光为控制信号的器件，在输入端由发光二极管组成，输出端为光敏三极管，因而，在电气上输入和输出是完全隔离的，所以输入信号与输出信号互无影响。光电耦合器目前已向集成化、

39、小型化方向发展，它把发光器件、光路和光敏期间匹配组合在同一封闭的管壳中，发光器件通常用砷化镓红外发光二极管；而光敏器件则可用光敏二极管、光敏三极管及复合三极管输出形式。5.2.5芯片rs-232c1）引脚定义rs-232c接口规定使用25针“d”型口连接器，连接器的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义。在微型计算机通信中，通常使用的有9根信号引脚，所以常用9针“d”型口连接器替代25针连接器。连接器引脚定义如图5.10 图5.10 rs-232c连接器引脚排列图rs-232c接口的主要信号线的功能定义如下表:插针序号信号名称功能1dcd载波检测2rxd接受数据（串行输入）3txd发送数据（串

40、行输出）4dtrdte就绪（数据终端准备就绪）5sgnd信号接地6dsrdce就绪（数据建立就绪）7rts请求发送8cts允许发送9ri振铃指示2）电气特性 rs-232c采用负逻辑电平，规定dc（-3-15v）为逻辑1，dc（+3+15v）为逻辑0。通常rs-232c的信号传输最大距离为30m，最高传输速率为20kbit/s。 rs-232c的逻辑电平与通常的ttl和mos电平不兼容，为了实现与ttl或mos电路的连接，要外加电平转换电路。3）rs-232c电平与ttl电平转换驱动电路如上所述，80c51单片机串行口与pc的rs-232c接口不能直接对接，必须进行电平转换。ttl到rs-23

41、2c的电平转换器用max2325.2.6芯片max232 max232芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的+5v电源电压变换为rs-232c输出电平所需的+-10v电压，所以，采用此芯片接口的此温度控制系统只需要单一的+5v电源即可。5.2.7 地址锁存器-74ls37374ls373是带有三态门的八d锁存器，当使能信号线oe为低电平时，三态门处于导通状态，允许1q-8q输出到out1-out8，当oe端为高电平时，输出三态门断开，输出线out1-out8处于浮空状态。g称为数据打入线，当74ls373用作地址锁存器时，首先应使三态门的使能信号oe为低电平，这时，当g端输入端为高电平时，

42、锁存器输出（1q-8q）状态和输入端（1d-8d）状态相同；当g端从高电平返回到低电平（下降沿）时，输入端（1d-8d）的数据锁入1q-8q的八位锁存器中。用74ls373作为地址锁存器时，它们的g端可直接与单片机的锁存控制信号端ale相连，在ale下降沿进行地址锁存.74ls373是一种8d锁存器，具有三态驱动输出，该锁存器由8个d门组成，有8个输入端1d一8d，八个输出端1q一8q，2个控制端g和oe，使能端g有效时，将d端数据打入锁存器中d门，当输出允许端前一单元有效时，将锁存器中锁存的数据送到输出端q。74ls373的功能为：当使能端g为高电平时，同时输出允许端 为低电平，则输出q等于

43、输入d；当使能端g为低电平，而输出允许端 也为低电平时，则输出q=qo(原状态，即使能端g由高电平变为低电平前，输出端q的状态，这就是“锁存”的意义)：当输出允许端 为高电平时，不论使能端g为何值。输出端q总为高阻态。 74ls373锁存器主要用于锁存地址信息、数据信息以及dma页面地址信息等。 三态输出：置数全并行存取；缓冲控制输入；74ls363与74ls373相似，只是具有与mos接口的较高的voh74ls373锁存器功能表输出控制允许g 输出lllhh l h x hlq0z表中h为高电平，l 为低电平， q0为原状态，z为高阻态，x表示任意值(即不论为“h”还是为“l”都一样)。6、

44、软件开发、划分程序模块、编写程序流程图6.1、主程序框图如图12，主要完成以下几项任务：初始化。设定可编程芯片的工作方式，对内存中的参数进行初始化，显示系统初始状态。在有键入操作时读取键值，并调用相应功能的子程序中去。nyn初始化开始有键入？调运行子程序调设定温度子程序调修改pid参数子程序输入键值 跳转到相应子程序图8 主程序图调发送子程序有远程数据送入送温度寄存器调运行子程序y子程序执行完毕返回主程序，等待下一次键入。 6.2、键盘输入中断服务程序当有键盘操作时8279通过int0引发80c51的图13中断流程图结束恢复现场设置键入标志读入键值初始化外部中断0的中断服务程序，中断流程图如图

45、13：6.3、修改pid参数子程序pid参数kc、ki、kd 可以依次修改，修改完的数据可以按“确认”键确认修改，或按“取消”键取消修改，流程图如下图14所示：nyynn图14 修改pid参数子程序流程图取消键？确认键？存储kc显示ki开始返回显示kc数字键？显示kd修改kc n y6.4、设定温度子程序设定温度子程序流程与修改pid参数子程序类似，只有显示参数的地址不同。6.5、运行子程序运行子程序将保持对水温的检测与控制作用，直到按下“取消”键，程序才退回到主程序循环中去。流程图如下图15所示：其中初始化包含对定时器工作方式和变量初值的初始化。6.6、定时中断服务程序图15 运行子程序流程

46、图返回有键入？关输出取消键？超过设温度？调用水温检测子程序调用pid算法子程序显示实测水温调用脉宽调制输出子程序定时时间到？初始化调用声光报警子程序采样定时由定时器0的定时操作完成，由t0溢出引发的中断服务程序用于设置定时标志。 6.7、数据发送子程序按下数据发送键，可实时发送现场温度，以备工作人员远程监视。用户还可根据自己的需求自己编写该程序，如：每搁一段时间发送一次数据而不必需要按键动作，如此一来可实现无人现场监视功能。流程图如图初始化接受数据送温度设定寄存器返回调运行子程序初始化将实测温度被备好发送返回6.8、数据接受子程序温度的设定除了可以通过现场按键设定外，还可以通过互联网、手机短信

47、等途径按照预先设定的格式进行设定。由此可实现无人现场远程控制功能。流程图如图6.7、连机调试连机调试就是在样机中全速运行系统软件，观察系统运行情况，并根据结果修改控制参数，或对软件、硬件方案作必要的修改，重复调试过程，直到系统能满足各项性能指标要求。7、致谢通过此次设计，我们受益匪浅，我们非常感谢陆翔老师在百忙之中给了我们极大的帮助，我们从中学习了许多东西，总结如下：（1）、通过参加本次设计，使我们熟悉了搞设计的整个流程，系统了所学知识，拓宽了对单片机的认识。（2）、能够更加熟练的运用 protel 99 se绘图软件绘制原理图。（3）、网络检索信息能力有所增强。除了利用当今大众化了搜索软件(

48、如：百度、google)还学会并能熟练使用更为专业的数据库（如：中国硕博期刊网等）。其次，非常感谢我们的陆 老师在百忙之中，抽出时间给我们解读设计要求及设计中的重点、难点，使我们茅舍顿开，受益非浅。最后，在陆老师的指导下我们完成了本次设计，但由于时间紧、任务重，自己的能力有限，不足之处在所难免，恳请各位老师批评指正。8、参考文献1 魏立峰、王宝兴 单片机原理与应用技术m。北京 ： 北京大学出版社 ，2006.82 张毅坤、陈善久、裘雪红 单片微型计算机原理及应用m。西安：西安电子科技大学出版社，1998.83 阎石 数字电子技术基础m。 北京 ： 高等教育出版社 ，1998.12 4 及力 p

49、rotel 99 se原理图与pcb设计教程m。北京：电子工业出版社，2004.15 李洋 eda技术实用教程m。北京：机械工业出版社，2004.76 童诗白、华成英 模拟电子技术基础m。 北京：高等教育出版社，20017 中国硕博期刊论文库j。8 .9 atmel.8-bit microcontroller with 4k flash at89c51. 附录温度控制器是一种温度控制装置，它根据用户所需温度与设定温度之差值来控制中央空调末端之水阀（风阀）及风机，从而达到改变用户所需温度的目的。实现以上目的的方法理论上有很多，但目前业界主要有机械式温度控制器及智能电子式两大系列。现代信息技术的三

50、大基础是信息采集控制(即温度控制器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度控制器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量日渐上升。近百年来，温度控制器的发展大致经历了以下阶段：(1)模拟、集成机械式温度控制器；(2) 电子式智能温度控制器。目前，国际上新型温度控制器正从模拟式向数字式、电子式由集成化向智能化、网络化的方向发展。温度控制器发展初期是机械式温度控制器，这类温度控制器采用双金属片或充气膜盒感测室内温度，使用波段开关直接调整风速。双金属片温度控制器现基本已淘汰，只使用在一些要求不高较低档场合；充气膜盒温度控制器当前较流行，但总体来讲机械式温度控制器缺点十分明显： 机械式温度控制器外观陈旧呆板。 机械式温度控制器控温精度差。 容易打火（直接切换强电）。 极易在一个极小温差范围内频繁开关水阀（风阀）。 功能比较单一。 在当今电子信息时代，电子自动化、信息采集控制在任何行业都是不可逆转的潮流，电子式温度控制器全面取代机械式温度控制器将在未来很短时间内实现，有人会问：“市场为什么目前看来机械式温度控制器比电子式可靠？”，只是因你使用的电子温度控制器没作好，一个设计精湛考虑周全的智能电子温度