课程设计数字电路课程设计单片机温度采集与控制.doc

1 教育信息与技术学院教育信息与技术学院 课课 程程 设设 计计 09 级级 信息工程信息工程 专业专业 题题 目目单片机温度采集与控制单片机温度采集与控制 课程名称课程名称 数字电路课程设计数字电路课程设计 姓姓 名名 学学 号号 指导教师指导教师 日日 期期 2011 12 302011 12 30 2 信息工程专业 一 设计任务及要求 一 设计任务及要求 设计任务 设计任务 设计单片机温度采集与控制仿真电路 要求 要求 1 以 51 系列单片机为核心 设计温度采集与控制系统 2 温度传感器自选 推荐 ds18 20 3 用 数码管或 lcd 液晶屏显示所测温度 4 要求能测气温范围 10 50 5 至少实现能测量和显示温度 6 能设置一个确定的温度 通过控制算法快速地控制加热器或制冷器达到 所设温度 指导教师签名 2011 年 11 月 10 日 二 指导教师评语 二 指导教师评语 指导教师签名 2011 年 11 月 日 三 成绩三 成绩 验收盖章 2011 年 11 月 日 3 单片机温度采集与控制单片机温度采集与控制 1 1 设计目的设计目的 4 1 1 熟悉集成电路的引脚安排 4 1 2 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法 4 1 3 了解每个模块的工作原理 4 1 4 了解单片机温度采集与控制的组成及工作原理 4 1 5 熟悉单片机温度采集与控制的设计与制作 4 2 2 设计思路设计思路 4 2 1 设计所需要的几个模块 单片机控制模块 显示模块 加热或制冷模块 报警模块 复 位模块 4 2 2 设计温度上限和下限电路 4 2 3 设计报警电路 4 2 4 设计加热或制冷电路 4 2 5 设计运行程序 4 3 3 设计过程设计过程 4 3 1 方案论证 4 3 2 电路设计 5 4 4 系统调试与结果系统调试与结果 12 4 1 组装调试单片机温度采集与控制电路 12 4 2 设置温度的上限为 50 下限为 10 12 4 3 当温度低于 10 调试结果如图a 可见报警电路的灯亮加热装置开始工作 12 4 4 当温度位于 10 和 50 之间调试结果如图 无灯亮 12 4 5 当温度高于 50 调试结果如图c 可见报警电路的灯亮制冷装置开始工作 13 5 5 主要仪器与设备主要仪器与设备 13 6 6 设计体会与建议设计体会与建议 14 6 1 设计体会 14 6 2 对设计的建议 14 参考文献参考文献 14 1 制系统设计 j 湖北汽车工业学院学报 14 2 电子设计工程 14 3 金唯香等编 电子测试技术 长沙 湖南大学出版社 2004 年 14 4 谈宏华 赖旭员 陈家林 基于 at89c51 的气动标记控制系统设计 14 5 阎石 数字电子技术基础 北京 高等教育出版社 2001 年 14 6 3 实物仿真图 14 4 单片机温度采集与控制单片机温度采集与控制 1 1 设计目的设计目的 1 1 熟悉集成电路的引脚安排 1 2 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法 1 3 了解每个模块的工作原理 1 4 了解单片机温度采集与控制的组成及工作原理 1 5 熟悉单片机温度采集与控制的设计与制作 2 2 设计思路设计思路 2 1 设计所需要的几个模块 单片机控制模块 显示模块 加热或制冷模块 报警模块 复位模块 2 2 设计温度上限和下限电路 2 3 设计报警电路 2 4 设计加热或制冷电路 2 5 设计运行程序 3 3 设计过程设计过程 3 1 方案论证 单片机温度采集与控制总体方框图如图 1 所示 at89c51 单片机控制 1602 显示ds18b20 温度 采集与转换 按键 复位 电 路 单片 机时 钟电 路 报警电路加热制冷电路 单片机温度采集与控制框图单片机温度采集与控制框图 其工作原理为 接通电源后 at89c51 是整个系统的控制核心 其内置 flashrom 用于存放用户程序 ds18b20 所感测的温度数字信号和用户目标温度 作为输入信号 经控制程序处理后发出相应的控制信号 若测试温度超过程序 温度设置上限或者低于温度设置下限 报警器发出提示 从而加热制冷电路相 应的调节 达到程序设置的温度范围 5 3 2 电路设计 单片温度采集与控制 protues 仿真电路如图 2 所示 图图 2 单片机温度采集与控制单片机温度采集与控制 单片温度采集与控制原理图 6 单片温度采集与控制 pcb 图 单片温度采集与控制 pcb 覆铜图 7 该电路完成两个功能 一是温度传感器采集并在 1602 上显示温度 设置温 度的上限或者低于下限 二是若温度超过上限或者低于下限则利用加热制冷装 置实现温度的控制 程序流程图 开始 系统初始 ds18b20 读取温度 1602 温度显示 温度是否超 过上下线 报警 进行温度控制 结束 y 正常显示 n 程序流程图 用 keil uvision2 编写 c 程序 程序如下 include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit rs p1 2 sbit rw p1 3 sbit e p1 4 sbit d1 p1 0 模拟加热 sbit d2 p1 1 模拟制冷 sbit bj p1 5 报警 sbit dq p3 7 unsigned char code str1 temperature unsigned char code str2 uchar data disdata 5 int num uint tvalue uchar tflag 温度正负标志 lcd1602 程序 void delay1ms unsigned int ms 延时 1 毫秒 不够精确的 unsigned int i j for i 0 i ms i 8 for j 0 j0 i dq 0 给脉冲信号 dat 1 dq 1 给脉冲信号 if dq dat 0 x80 delay 18b20 10 return dat void ds1820wr uchar wdata 写数据 unsigned char i 0 for i 8 i 0 i dq 0 dq wdata delay 18b20 10 dq 1 wdata 1 10 read temp 读取温度值并转换 uchar a b uint tvalue 温度值 ds1820rst ds1820wr 0 xcc 跳过读序列号 ds1820wr 0 x44 启动温度转换 ds1820rst ds1820wr 0 xcc 跳过读序列号 ds1820wr 0 xbe 读取温度 a ds1820rd b ds1820rd tvalue b tvalue 8 tvalue tvalue a if tvalue50 d1 1 d2 0 bj 0 else if num1 10 d1 0 d2 1 bj 0 else d1 1 d2 1 bj 1 11 void ds1820disp 温度值显示 uchar flagdat num read temp disdata 0 num 1000 0 x30 百位数 disdata 1 num 1000 100 0 x30 十位数 disdata 2 num 100 10 0 x30 个位数 disdata 3 num 10 0 x30 小数位 if tflag 0 flagdat 0 x20 正温度不显示符号 else flagdat 0 x2d 负温度显示负号 num num if disdata 0 0 x30 disdata 0 0 x20 如果百位为 0 不显示 if disdata 1 0 x30 disdata 1 0 x20 如果百位为 0 十位为 0 也不显示 wr com 0 xc0 wr dat flagdat 显示符号位 wr com 0 xc1 wr dat disdata 0 显示百位 wr com 0 xc2 wr dat disdata 1 显示十位 wr com 0 xc3 wr dat disdata 2 显示个位 wr com 0 xc4 wr dat 0 x2e 显示小数点 wr com 0 xc5 wr dat disdata 3 显示小数位 主程序 void main init play 初始化显示 d1 1 d2 1 bj 1 while 1 read temp 读取温度 ds1820disp 显示 baojing 12 工作过程 本实验是通过数字温度传感器 ds18b20 采集测量周围环境温度 测 量后的温度经 51 单片机处理 再在 lm016 上显示当前 ds18b20 所测量的温度 实验设置的温度范围为 10 50 实验中设计了两个加热和制冷装置和一个 报警电路 若温度若低于 10 下限 则加热装置工作 使温度保持在给定的范 围内 不致损坏仪器件 同时报警电路报警给与人提醒 若温度高于 50 上限 则制冷装置工作 使温度保持在给定的范围内 不致损坏仪器件 同时报警电 路给与人提醒 若温度在范围内 则正常工作 若运行程序中出现了问题 则 可通过按键复位电路 使电路恢复正常 4 4 系统调试与结果系统调试与结果 4 1 组装调试单片机温度采集与控制电路 4 2 设置温度的上限为 50 下限为 10 4 3 当温度低于 10 调试结果如图 a 可见报警电路的灯亮加热装置开始工作 4 4 当温度位于 10 和 50 之间调试结果如图 无灯亮 13 4 5 当温度高于 50 调试结果如图 c 可见报警电路的灯亮制冷装置开始工作 5 5 主要仪器与设备主要仪器与设备 14 数字电路实验箱或 proteus 软件 集成电路 at89c51 1 片 ds18b20 1 片 lm016l 1 片 电 阻 250 2 只 1k 2 只 4 7k l 只 0 25k l 只 8 2k l 只 电 容 30pf 2 只 22 uf 1 只 三极管 3dg12 1 只 其 它 led red 1 只 led blue 1 只 led green 1 只 buzzer 1 只 switch 1 只 6 6 设计体会与建议设计体会与建议 6 1 设计体会 通过这次对单片机温度采集与控制的设计与制作 让我了解了设计电路的 程序 也让我了解了关于温度采集与控制的基本原理与设计理念 要设计一个 电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的 但是最后的仿真因为程序的不 完整出现与理想中不完全相同的现象 经过老师的指导最后得以完成 在仿真 中无法成功的电路接法 在实际中因为芯片本身的特性而能够成功 此外 本 实验也可通过 proteus keil uvison2 软件实现 通过这次学习 让我对 c51 系列的单片机 温度传感器都有了大概的了解 所以说 坐而言不如立而行 对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解 6 2 对设计的建议 我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的资料 原理 以及如何