温度控制仪报告

1、摘要本次课程设计就是做一个简易的温度控制测量仪，并在四联数码管上显示测得的 对应温度，同时设计参考温度，与实时温度进行比较，达到控制温度的效果。主 要设计思想，用热敏电阻作为温度传感器，通过桥式电路，将温度模拟量转化为 数字量，再通过A/D采集，将采集的电压与单片机的P0相接，并用单片机的端 口进行按键控制，最终在四联数码管上显示。主要的电路有：运算放大电路（调 理电路），AD转换电路，单片机部分，数码管显示部分，控制电路。关键词：温度控制A/D转换器AT89C51数码管显示目录 TOC o 1-5 h z 关键词：1 HYPERLINK l bookmark18 o Current Docu

2、ment 1引言2 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 2系统设计3 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 2.1总体方案设计33单元模块设计3 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 3.1各单元模块功能介绍及电路设计3温度传感器电路的设计3信号调理电路的设计3A/D采集电路的设计4单片机电路错误！未定义书签。键盘及显示电路的设计错误！未定义书签。输出控制电路的设计4 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 3.

3、2元器件的选择4 HYPERLINK l bookmark79 o Current Document 3.3特殊器件的介绍5 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 3.3.1 AD08095 HYPERLINK l bookmark95 o Current Document 3.3.2ULN2003 6 HYPERLINK l bookmark98 o Current Document 3.3.3OP07A7四联数码管（共阴）7 HYPERLINK l bookmark101 o Current Document 3.4各单元模块的联接7模块的链接

4、7 HYPERLINK l bookmark128 o Current Document 4软件设计8 HYPERLINK l bookmark131 o Current Document 4.1开发工具及设计平台8Proteus 特点8Keil 特点8部分按键94.14 C代码编写错误！未定义书签。 HYPERLINK l bookmark149 o Current Document 5系统测试145.1温度与电阻的关系：145.2温度电压的关系145.3温度分段与电压的拟合曲线： 14 HYPERLINK l bookmark152 o Current Document 6小结和体会16

5、HYPERLINK l bookmark155 o Current Document 7参考文献17附录错误！未定义书签。1引言电子系统设计要求注重可行性、性能、可靠性、成本、功耗、使用方便和易 维护性等。总体方案的设计与选择：由技术指标将系统功能分解为：若干子系统， 再将子系统细分成若干单元功能模块。单元电路的设计与选择：尽量采用熟悉的 电路，同时注重开发利用新电路、新器件。要求电路简单，工作可靠，经济实用。 本次实验是基于P89L51RD2FN的温度控制仪设计。采用Pt100温度传感器，测 温范围-20C至100C；系统可设定温度值；设定温度值与测量温度值可实时显 示；控温精度：1C。试验

6、中涉及A/D的转换和单片机中断以及数码管动态显示 的语句编程。GNDGND2系统设计2.1总体方案设计设定输入f3单元模块设计3.1各单元模块功能介绍及电路设计3.1.1.温度传感器电路的设计实现温度T和电阻R的对应关系。电桥中R1=R2=R3=5K,R4为温度传感器，温度变化，导致电桥的一个桥臂 上的R4的阻值变化。3.1.2 .信号调理电路的设计实现将温度T和电阻R的对应关系转化为温度T和电压V的对应关系。利用电桥的原理，R4的阻值变化使电桥两点的电位差改变，此两点作为运 算放大器的两个输入。V2=R4/(R4+R) xVCC V=V1-V2=1/2- R4/(R4+R) xVCC再通过减

7、法器，放大 V，Vo= -R7/R5x V= -) V，实现对电位差的两倍放大。确保输出电压在05V之间，能有效输入到A/D0809。3.1.3. A/D采集电路的设计INDCLOCKSIN1ST.凸 F：TIN2IN3EOCIN4IN5OUT1IN6OUT2IN7OUT30UT4.凸口口 AOUT5ADD BOUT6ALiD C0UT7ALEOUTS.-REF(+)/REF(-)OE79 .ALIC08D812161062524232221 堕 19 亟 8 15 14 17. . U1 近 27 28 _ _2_ 巨 _45实现启动、等待、采集数据。信号调理电路的输出接0809的IN0。0

8、809的ALE的START连接，单片机 的P2.7和!WR或非后接0809的START，P2.7和!RD或非后接0809的OE。START 脉冲来，A/D转换开始，以EOC作为转换完成的标志，使用的是等待方式，所 以EOC未连接,OE为输出允许控制端，高有效，当单片机读时，开始输出。3.1.4.单片机电路单片机微型计算机简称单片机，是指在一块芯片体上集成了中央处理器 CPU、随机存储器RAM、程序存储器ROM或EPROM、定时器/计数器、中断控制器 以及串行和并行I/O接口等部件，构成一个完整的微型计算机。3.1.5.键盘及显示电路的设计实现键盘数据输入和温度显示。利用四联数码管显示三位的温度

9、值和一个C代表显示的是温度。两个键 盘按键调整预设温度的高低。3.1.6.输出控制电路的设计An rl3 -=RFEsmBF1-ro.r-rXI/O驱动、继电器、指示灯、负载。测得的温度值高于预设温度，红灯亮，低于则绿灯亮：接两个发光二极管。3.2元器件的选择P89L51RD2FNAD0809OP07AMAX232驱动器ULN2003四联数码管MT0546AR继电器 HRS2H-S-DC5V-N发光二极管（红、绿色）三极管 9012（PNP）、9013（NPN）面包板、连接线、插头座周立功单片机实验箱电阻5KQx3用于电桥，50kQx2, 100 k2用于减法器3.3特殊器件的介绍3.3.1

10、ADC0809主要特性1）8路8位A/D转换器，即分辨率8位。2）具有转换起停控制端。3）转换时间为100s4）单个+5V电源供。5）模拟输入电压范围0+ 5V,不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。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13. 22 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D/A转换器、逐次逼近， 寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。因此，ADC0809可处理8路模拟量输入，且有三 态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。输入输出与TTL兼容。IN0IN7

11、： 8路模拟电压输入端，用与输入被转换的模拟电压。D0D7： A/D 转换后的数据输出端，与单片机的P0 口相接。A、B、C：模拟通道地址选择端，A为低位，C为 高位。A/D转换完成数据的输送A/D转换后得到的是数字量的模拟量，这些数据应传诵给单片机进行处理。 数据串的关键是如何确定A/D转换完成。因为只有确定数据转换完成后，才进 行传送。为此可采用以下三种方式：定时传送方式对于一种A时子程序。A/D转换启动后，就调动这个子程序，延迟时间一到， 转换肯定已经完成了。接着，就可以进行数据传送A/D转换来说，转换时间作 为一项技术指标是已知的和固定的。查询方式A/D转换芯片表明有转换完成的状态信号

12、，例如ADC0809的E端，因此可 以通过查询方式用软件测试EOC的状态，即可知道转换是否完成，若完成，则接 着进行数据传送。中断方式中断方式ADC0809与8031的中断方式接口电路只需将0809的EOC端经过一 非门连接到8031的INTl端即可。采用中断方式可大大节省CPU的时间，当转换 结束时，EOC发出一个脉冲向单片机提出中断请求，单片机响应中断请求，由外 部中断1的中断服务程序读A/D结果，并启动0809的下一次转换，外部中断1 采用边沿触发方式。ULN2003引脚图ULN2003A电路具有以下特点：1电流增益高（大于1000）;2带负载能力强（输出电流大于500mA）;3温度范围

13、宽（-4085C）;4工作电压高（大于50V）。3.3.3 OP07AOP07A的特点:Offset NuH 2cc +OutputN.C.超低偏移：150 V最大。低输入偏置电流：1.8nA。低失调电压漂移：0.5p V/C。 超稳定，时间：2p V/month最大 高电源电压范围：3V至22V四联数码管（共阴）ci m 寸 s 9SEG1 a f SEG2 SEG3 bd dp c g EG4共阴四联数码管引脚图3.4各单元模块的联接3.4. 1模块的链接共6个模块。模块1：信号调理电路：电桥+减法器模块2： A/D转换器0809模块3：单片机89C51或P89L51RD2FNP0： AD

14、数据采集；P1：数码管段选信号（a,b,c,d,e,f,g）；P2.7： A/D 的 OE；P3.4P3.5 :指示灯1,指示灯2 ；P2.0P2.3 :数码管位选信号（1,2,3,4）；INT0:键+；INT1:键-。模块4：键盘输入：连接单片机的两个外部中断。模块5：共阴四联数码管：位选P2.0P2.3，段选P1。模块6：控制输出：接两个指示灯。4软件设计4.1开发工具及设计平台Proteus 特点Proteus软件提供数千种元器件和多达30多个元件库。在Proteus软件中，理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。除了现实存在的仪器外，Proteus还可以以图形的方式实时地显示线路上

15、变 化的信号。虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，可减少仪器对测量结果的影响。Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模 拟信号和数字信号。Keil 特点全功能的源代码编辑器；器件库用来配置开发工具设置；项目管理器用来创建和维护用户的项目；集成的MAKE工具可以汇编、编译和连接用户嵌入式应用；所有开发工具的设置都是对话框形式的；真正的源代码级的对CPU和外围器件的调试器；高级GDI (AGDI)接口用来在目标硬件上进行软件调试以及和Monitor-51 进行通信。部分按键设定温度与实际温度间的切换数据的显示Keyscan.h 文件Display.h文件流程图开始4.1

16、.4 C代码编写#include #include #define PIN0 XBYTE0 x7ff8sbit P30=P3人0;sbit P31=P3人1;sbit P24=P2A4;Unsignedchar dat=0 x3F,0 x06,0 x5B,0 x4F,0 x66,0 x6D,0 x7D,0 x07,0 x7F,0 x6F,0 x39;int count;bit flag;void delay()int j=100;while(j-);void delay1()int j=1000;while(j-);void delay2()int j=10000;while(j-);floa

17、t b,d,a_reg;void to_srv() interrupt 1TL0=0XB0;TH0=0X3C;count+;if(count=10)count=0;启动ADPIN0=0;delay1();a_reg=PIN0;读取AD转换结果b=(a_reg*5)/255;将结果转换为十进制数void samp()if(P24=0)delay2();if(P24=0)flag=flag;int t1,t2,t3,u,a;void main()TMOD=0 x01;TL0=0XB0;TH0=0X3C;ET0=1;EA=1;TR0=1;EX0=1;EX1=1;IT0=1;while(1)if(u=

18、0.04847&u=2.014918&u=3.313&u=(70+a)P31=1;P30=0;if(d.1B：= TE：-m-ON D信号调理电路U2U3XTRL1XTAL2RSTpnuH.D pn.AD 1 PnZH.D 2 pnaH.D po.+ih.d + PnSH.D 5 pn.&H.n ePn.TAD 7PZUhEP2.1ihBpzziH.inP8EMPZJH.11ALEPZ.+iH.IZEKPZSH.HPZ.SH.I P2.7W15P1DPDRXDP1.1P3.irr=：DP12P3NI，TDP1 P33IM T1P1.+P.+iTDP15P3JTT1P1jSF3J&WRP1.7P

19、 3.71RDS_ABU 51二 TE：H4I=TEnAD D AI口AD D BIM 1AD D CIMZh. LEIM 1IM 2-1U3BZ-ZZ-3IMSIMbIM 7Z- +STARTZ-5Z -hEu L：Z-70 UTP UT EM h.HLEZ-SLBBC LOC KG M VC cVF.EFi；+JVR EFH_2_T m_u_UL_LL_L_IS._1T_AD采集电路与单片机电路控制电路图U3ftBCDEFG DP1234aS-XTAL1pnnH.D pn.iWD 1pnnH.D 2XTALZpnaH.D PD.+ih.D POSih.D 5 pn.GH.D hR8TPO-

20、TADTPZUhE PZ.IihSPSZih.IQPSEMP23h.1 1ALEPZ.+iAlSEhPZSH.OPZ.Gh.I P2.TA15P1DPIHR-XtiP1.1F3.irrxpP12叩 NIKTTP13P3MT1P1.+P3.4T0P15P3jniP1.hP3.SWRP1.7Pl.TiH.D数码管显示图VGC1LI 11026kR2 .5k. * R3 5k-sk- R4Dy - OP.IP - IDk -.：TE-：TI 5k- tXTAL120 19 188HE宜17VREF 缶VREF(-)1216AQCQ8Q8KTAL2RSTPSENALE EAP1.D P1.1 PI.2

21、 PI.3 PI.4 PI.5 PI.6 PI.7AT39C5.1 TEXTP0.D/j4ELIPD.UDIP0.2/AD2PD.3/D3PD.4/心P0.5/AD5PD.6/D6PD.7/OP2.D/ 吃1河 P2.2/A1D P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15P3.D/RXD P3.1XD(D P3.2/iNTD P3.3/ihmP3.4XTDP3.5/T1 哄瓯 P3.7jRD14J616GND-U7:A74HCTD2.LED-RBZi. .除去信号调理电路的系统连接图代码#include #include #define PIN0 XBYTE0 x7ff8sbit P30=P3人0;sbit P31=P3人1;sbit P24=P2人4;Unsignedchar dat=0 x3F,0 x06,0 x5B,0 x4F,0 x66,0 x6D,0 x7D,0 x07,0 x7F,0 x6F,0 x39;int count;bit flag;void delay()in