电子工程设计实验小型温度控制系统

小型温度控制系统第 18 组- 0 -电子工程设计报告题目：温度测量系统/闭环温度控制系统设计专业：电子科学与技术小组：第 组姓名学号： 指导教师：高新完成日期：2013 年 12 月 16 日小型温度控制系统第 18 组- 1 -目录摘 要 .- 2 -一、 功能指标要求 .3二、 单片机设计及调试 .4三、 D/A 模块调试 .6四、 A/D 模块调试 .8五、 显示电路模块 .10六、 键盘控制电路模块 .13七、 系统调试及程序设计 .15八、 出现的问题分析及解决方法 .22九、 创新性 .23十、 小组成员感想 .23小型温度控制系统第 18 组- 2 -摘 要随着现代工业技术的迅猛发展，工业上的各种技术指标精度的要求也越来越高，在众多指标中，温度的测量与控制是一个永恒的话题，只有了精确地温度测量，才能把加热和散热的工作做得更好。本课题是小型温度测量与控制系统设计，以单片机 AT89C51 芯片为核心，和 LED 数码管显示，数模、模数转换和辅以稳压电源及变送器的测量控制系统，另配有键盘输入控制。本设计详细介绍了 LED 显示与键盘控制电路的工作原理，硬件电路组成的思路和相应的 C 语言闭环程序。本设计主要包括以下几个模块：LED 显示模块、键盘控制模块。能够对环境温度随时随地检测与显示，并可以在模板上设定相应温度值使系统达到设定温度。【关键词】：LED 显示、键盘控制、闭环程序、模板测试。小型温度控制系统第 18 组3一、 功能指标要求1. 显示模块：4 位 7 段数码显示，设计要求不需要小数点2. 键盘模块：09 数字输入键及若干功能设置按键控制 。第 1 行第 5 个按键做重置按键，第 4行第 3 个做选中数码管第三位按键，第 4 行第 4 个做选中数码管第四位按键，第 4 行第 5 个做确定按键。3. AD 模块：能对从变送器采集来的模拟信号进行正确的处理，用于获取当前温度信号值。4. DA 模块：可以再单片机输入 0255 的数值的时候能够进行正确的数模转换，并将转换结果送到驱动器之中用于控制系统升温降温。5. 单片机模块：能够正确的处理来自程序和键盘输入的信号并能作出相应的响应。6. 系统整体设计思路：电路设计。核心单元单片机应用电路、模拟量接口A/D、D/A 电路、人机交互单元显示、键盘控制电路程序设计。控制模/数转换进行温度数据采集、控制数/模转换改变控温元件工作状态，进行温度控制、控制键盘与显示器，进行控制温度设定和测量温度显示、将温度数据转换为显示温度数值的算法程序、控制温度精确、平稳变化的的算法程序。系统连调。电路系统联调，配合测试程序实现基本的测温、控温功能、程序联调，通过电路系统实现精确、平稳的温度控制。总体框架图：图 NO.1小型温度控制系统第 18 组4二、 单片机设计及调试1. 8051 最小系统：8051 也是 MCS-51 系列单片机早期产品之一，内建一次性可编程只读存储器 ( PROM ) ，只需要很少的外围元件即可组成最小系统。现已有内建 Flash 存储器的兼容产品，8051 已经被使用上更为方便的 AT89C51 等单片机产品所代替。MCS-51 系列单片机有众多性能优异的兼容产品、成熟的开发环境、世界上最大的单片机客户群、高性价比、畅通的供货渠道，是初学者的首选机型。2. 8051 功能扩展图：单片机为了完成更加复杂的工作必须进行功能扩展。3. 地址译码电路的设计：I/O 端口不需要用地址进行访问定位，但仍然需要片选信号进行访问控制，I/O 端口访问控制信号的产生方法包括：全地址译码、部分地址译码、地址信号线直接作为 I/O 选通信号（直接选择） 。全地址译码：全部地址参与译码，产生的控制信号对应唯一地址。部分地址译码：部分地址参与译码，产生的控制信号对应某一地址区域，而不是唯一地址。直接选择：直接使用地址线作为读/写访问控制信号线。图 NO.2小型温度控制系统第 18 组54. 部分译码电路设计：74LS138 输出状态仅与部分地址信号输入有关。地址信号 A0-A7 并未使用，A8-A11 作为后续二次译码的地址信号。5. 单片机焊接电路： D03Q2147689OELUSAVCBY.pRXTP/INKMWGFcore图 NO.4图 NO.3小型温度控制系统第 18 组6三、 D/A 模块调试1. 常用 D/A 电路的特点：基本原理：电流开关型：用数字切换电流开关，产生与电阻网络权电流对应的电流“和” ；脉宽调制型：将数字转换为输出脉冲宽度，用积分器将脉冲宽度转换为与之对应的电压输出；输出方式：与数字量成比例的电流输出/与数字量成比例的电压输出/数字量和参考电压的相乘输出；DAC0832：8 位乘算型电流输出的典型产品，具有 MCU 兼容接口，使用方便，价格低，能满足设计要求。2. DAC0832 工作原理：3. 完整双极输出电流电压转换电路：图 NO.6图 NO.5小型温度控制系统第 18 组74. 实际采用的电路图放大部分：5. 调试方法：数据为从 00FF 顺序递增并不断循环的数值。输出端波形如图：实际波形图：6. 调试程序(DA.c)：#include “C8051F020.h“#include “absacc.h“#include “data_define.c“#define C2 XBYTE0x4000 /我们 DA 用的是 cs2图 NO.9图 NO.8图 NO.7小型温度控制系统第 18 组8#define TIMER 0x8000#include “Init_Device.c“void delay(void);void main(void) unsigned char x;Init_Device();while(1) +x; C2=x; delay(); void delay(void) int i;for(i=0;i9) display(1,9); display(2,9); /如果十位大于 9 则显示 99elsedisplay(1,z/10); display(2,z%10); /显示转换后的十进制的温度值delay();void display(unsigned char x,unsigned