单片机报告(共17页)

1、任务书一、项目名称温控直流电机二、实训要求(yoqi)1.功能(gngnng)要求设计(shj)制作一个以STC89C52RC单片机为控制器的温控直流电机系统，功能要求如下：利用DS18B20采集环境温度，控制电机的转速随环境温度而变化，参考下表： 温度电机转速低于18C不转1825C最大转速的50%高于25C最大转速（2）LCD1602液晶屏显示设置的温度值和测量的温度值，格式要求： Temp： xxC Fan Speed： x（3）扩展功能：设置一个报警温度为40C，当温度高于40C时，蜂鸣器发出报警声，温度低于40C，蜂鸣器不报警。 2.实训要求（1）完成硬件电路的设计（2）完成实训项目

2、的仿真及硬件下载验证前言(qin yn)温度的测量(cling)和控制在工业生产中获得了广泛的应用, 在工农业生产、国防、科研以及日常生活等领域占有重要的地位。温度(wnd)控制系统是人类供热、取暖的主要设备的驱动来源, 它的出现迄今已有两百余年的历史。期间, 从低级到高级, 从简单到复杂, 随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高, 温度控制系统的控制技术得到迅速发展。目前智能温度控制系统广泛应用于社会生活、工业生产的各个领域, 适用于家电、汽车、材料、电力电子等行业, 成为发展国民经济的重要热工设备之一。在现代化的建设中, 能源的需求非常大, 然而我国的能源利用率极低, 所以实现温度

3、控制的智能化, 有着极为重要的实际意义。 温度的测量方法多采用集成的半导体模拟温度传感器，传感器输出电压或电流与温度在一定范围呈线性关系。通过放大，采样得到被测量。另一种温度测量方法是使用热电偶，其测量精度较高，但测试过程复杂，测量时间长，而且采用电桥测量的系统抗干扰能力较差、误差较大。随着集成电路技术的迅速发展，新型的数字化温度传感器其精度、稳定性、可靠性及抗干扰能力都优于模拟的温度传感器。数字温度传感器也越来越的到广泛的应用。目录(ml) HYPERLINK l _Toc439886144 1.任务分析 任务分析随着温控技术的不断发展(fzhn)，温控技术在越来越多的方面有了广泛的应用，已

4、经进入了我们的工作和生活。 此次(c c)任务设计(shj)完成的温控直流电机是用单片机控制温度传感器DS18B20测量温度，并选择LCD1602来显示温度，根据DS18B20采集的温度电机具体转速如下；当温度低于18C 时电机停止转动，当温度大于18C时，电机开始缓慢转动，并随着温度的上升电机的转速逐步加快至最大转速的50%；当温度大于25C时电机加速转动直至最大转速。 此次任务重点使用了以AT89C51单片机为核心，完成对外界环境温度信号的采集、处理、显示等功能。利用Keilc进行编程和Proteus进行仿真的联调测试。并对AT89C51芯片， Proteus、Keilc、DS18B20等

5、进行了简单的介绍。硬件部分1.DS18B20传感器温度的测量是从金属(物质)的热胀冷缩开始。水银温度计至今仍是各种温度测量的计量标准。可是它的缺点是只能近距离观测，而且水银有毒，玻璃管易碎。代替水银的有酒精温度计和金属簧片温度计，它们虽然没有毒性，但测量精度很低，只能作为一个概略指示。不过在居民住宅中使用已可满足要求。在工业生产和实验研究中为了配合远传仪表指示，出现了许多不同的温度检测方法，常用的有电阻式、热电偶式、PN结型、辐射型、光纤式及石英谐振型等。它们都是基于温度变化引起其物理参数(如电阻值，热电势等)的变化的原理。随着大规模集成电路工艺的提高，出现了多种集成的数字化温度传感器。 DS

6、18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1-Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，在一根通信线上，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。 TO-92封装的DS18B20的引脚图如图2.1所示，其引脚功能描述如下： 1、GND：地信号 2、DQ：数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。 3、VDD：可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。实物图如下；2.DS18B20的性能(xngnng)特性1) 独特的单总线接口仅需要一个(y )端口引脚进行通信,可以(ky)是串行口也可以是 其他I/O口

7、，无须变换，直接输出被测温度值（9位二进制，含符号位）。 多个DS18B20可以并联挂接在一条总线上，实现实现多点温度采集检测功能；2)可测温度范围为-55+125，测量分辨率为0.0625； 3) 内含64位经过激光修正的只读存储器ROM；4) 内含寄生电源，可直接通过数据总线供电，电压范围为3.05.5V； 5) 零待机功耗； 6)用户可通过编程分别设定各路的温度上、下限温度值来实现报警功能； 7) 适配各种微处理器； 8) 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件； 9) 负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作； 10) 可检测距离远，最远

8、测量距离为150m3.LCD1602液晶(yjng)显示屏LCD1602液晶(yjng)也叫1602字符(z f)型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此HD44780写

9、的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样。4.LCD1602的引脚定义具体如下图；5.STC89C51单片机STC89C51单片机学习(xux)板是一款基于8位单片机处理(chl)芯片STC89C51RC的系统(xtng)。STC89C51RC是采用8051核的ISP（In System Programming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含8K Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器

10、，器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，具有在系统可编程（ISP）特性，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。STC89C51RC系列单片机是单时钟/机器周期(1T)的兼容8051 内核单片机，是高速/ 低功耗的新一代8051 单片机，全新的流水线/精简指令集结构,内部集成MAX810 专用复位电路。6.STC89C51单片机特性(txng)(1)增强型1T 流水线/精简指令集结构(jigu)8051 CPU(2)（5V单片机）/ 2.0V-3.8V （3V 单片

11、机(3)，相当于普通(ptng)8051 的0420MHz.实际工作频率可达48MHz.(4)用户应用程序空间12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K字节(5)片上集成512 字节RAM(6)通用I/O 口（27/23个），复位后为：准双向口/ 弱上拉（普通8051 传统I/O 口）可设置成四种模式：准双向口/ 弱上拉，推挽/ 强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O 口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不得超过55mA(7)ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片(8)EEPROM

12、功能(gngnng)(9)看门狗(10)内部(nib)集成MAX810 专用复位(f wi)电路（外部晶体20M 以下时，可省外部复位电路）(11)时钟源：外部高精度晶体/ 时钟，内部R/C 振荡器。用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C 振荡器还是外部晶体/ 时钟。常温下内部R/C 振荡器频率为：5.2MHz 6.8MHz。精度要求不高时，可选择使用内部时钟，因为有温漂，请选4MHz 8MHz(12)有2个16 位定时器/ 计数器(13)外部中断2 路,下降沿中断或低电平触发中断,Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒(14)PWM( 4 路）/ P C A（可编

13、程计数器阵列），也可用来再实现4个定时器或4个外部中断(上升沿中断/ 下降沿中断均可支持)(15)STC89Cc516AD具有ADC功能。10 位精度ADC，共8 路(16)通用异步串行口(UART)(17)SPI同步通信口，主模式/ 从模式(18)工作温度范围：0 -75/ -40 -+85(19)封装：PDIP-28，SOP-28，PDIP-20，SOP-20，PLCC-32,TSSOP-20(超小封装)7.直流电机的调速原理(yunl)将外部(wib)直流电源加于电刷A(正极(zhngj)和B(负极)上，则线圈abcd中流过电流，在导体ab中，电流由a指向b，在导体cd中，电流由c指向d

14、。导体ab和cd分别处于N、S极磁场中，受到电磁力的作用。用左手定则可知导体ab和cd均受到电磁力的作用，且形成的转矩方向一致，这个转矩称为电磁转矩，为逆时针方向。这样，电枢就顺着逆时针方向旋转，如图2.13所示。当电枢旋转180，导体cd转到N极下，ab转到S极下，如图所示，由于电流仍从电刷A流入，使cd中的电流变为由d流向c，而ab中的电流由b流向a，从电刷B流出，用左手定则判别可知，电磁转矩的方向仍是逆时针方同。 由此可见，加于直流电动机的直流电源，借助于换向器和电刷的作用，使直流电 动机电枢线圈中流过的电流，方向是交变的，从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变，确保直流电动机朝确定的方

15、向连续旋转。这就是直流电动机的基本工作原理。 实际的直流电动机，电枢圆周上均匀地嵌放许多线圈，相应地换向器由许多换向 片组成，使电枢线圈所产生的总的电磁转矩足够大并且比较均匀，电动机的转速也就比较均匀。软件(run jin)部分单片机最小系统(xtng)LCD1602整体(zhngt)预览图程序(chngx)部分主要(zhyo)程序结果(ji gu)测试经过仿真测试(csh)，再接上实物操作，程序仿真实物均可正常运行，此次任务成功完成结束语1.结论(jiln)本次实训阐述了以AT89C51单片机为核心，使用DS18B20温度传感器以及LCD1602显示温度的数码管显示的温控电动机。实现了通过数码管监测温度，本实训着重运用单片机原理设计数码管显示的温控电动机的程序，并用Keil软件编写程序，用Proteus软件进行控制电路的仿真操作。1、扩展设计的蜂鸣器报警系统(xtng)，由于给出的参数大小不同，可以发出不同程度的报警声。2、出现(chxin)的问题：1）设计(shj)显示电路时，LCD液晶显示屏不亮；2）调试时，电机有时转，有时不转。3、可以改进的地方：DS18B20直接感应外界温度可能不够敏感。2.