单片机原理课程设计-空调温度控制说明书.doc

燕山大学课 程 设 计 说 明 书 题目：空调温度控制 学 院：电气工程学院 年级专业：09级精密仪器及机械2班 学 号：09010020192 学生姓名：范程灏 指导教师：孟宗 教师职称：副教授燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院 基层教学单位： 仪器科学与工程系 学 号090103020192学生姓名范程灏专业（班级）09精仪2班设计题目空调温度控制设计技术参数利用实验仪上的显示电路、键盘、或开关电路、A/D转换电路，模拟空调恒温控制。可以利用实验仪上的电位器模仿温度变化，制冷可以用发光二极管模拟，也可以控制直流电机模仿压缩机的运行。要求可以用键盘或开关设定恒定温度，当外界温度超过设定温度1度时，就要启动加热或制冷压缩机。设计要求显示电路、键盘或开关电路、A/D转换电路的硬件电路设计；编制相应的程序。工作量设计的内容满足课程设计的教学目的与要求，设计题目的难度和工作量适合学生的知识和能力状况，工作量饱满。工作计划查阅资料进行设计准备、设计硬件电路、编制程序，编制程序、验证设计、撰写任务书。参考资料单片微型计算机接口技术及其应用 张淑清 国防工业出版社单片机原理及应用技术 张淑清 国防工业出版社单片机应用技术汇编指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。年 月 日目 录第一章 摘要.3第二章 整体电路模块化分析.3第三章 硬件连线图.7第4章 各模块程序流程图.9第5章 软件程序.12第六章 心得体会.18第七章 参考文献.18燕山大学评审意见表.19 第一章 摘要在现代社会中，温度控制不仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了各个方面，随着人们生活质量的提高，酒店厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子，温度控制将更好的服务于社会.而今，空调等家用电器随着生产技术的发展和生活水平的提高越来越普及，一个简单，稳定的温度控制系统能更好的适应市场。而本次设计就是要通过以MCS-51系列单片机为控制核心，实现空调机温度控制器的设计。 利用实验仪上的显示电路、键盘、或开关电路、A/D转换电路，模拟空调恒温控制。可以利用实验仪上的电位器模仿温度变化，制冷可以用发光二极管模拟，也可以控制直流电机模仿压缩机的运行。要求可以用键盘或开关设定恒定温度，当外界温度超过设定温度1度时，就要启动加热或制冷压缩机。 第二章 整体电路模块化分析 本次设计采用MCS-51单片机作为控制芯片，采用实验仪器上的电位器来模仿温度信号。通过电位器将温度信号转换成与之相对应的电压信号，将之送入A/D转换器进行A/D转换，这样就将模拟信号转换成数字信号。之后再将数字信号送入到8051控制芯片进行数据处理。通过在芯片外围添加扩展芯片、数码管显示电路、键盘或开关控制等外围电路来实现对空调温度的控制功能。 本系统功能由硬件和软件两大部分协调完成,硬件部分主要完成电位器对温度的电压模拟、温度的设定、温度信息的显示等功能；而软件主要完成对模拟输出的温度信号进行数字化处理及数码显示管的显示控制等功能。 各模块各模块功能分析 2.1单片机芯片AT89C51是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，AT89C51内部有4K字节可编程闪烁存储器， 128*8位内部RAM，两个16位定时器/计数器， 5个中断源， 32可编程I/O线及串行通道。闪烁存储器是一种可编程又可擦除只读存储器（EEPROM），给用户设计单片机系统和单片机系统带来很大的方便，深受广大用户的欢迎。AT89C51有片内振荡器和时钟电路 ，具有低功耗的闲置和掉电模式，在空闲方式下，CPU停止工作，但允许内部RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统继续工作。在掉电方式下，能保存RAM的内容，但振荡器停止工作，并禁止所有其他部件工作。还具有三级程序存储器锁定， 全静态工作频率0Hz-24Hz， 数据保留时间可长达10年。 图1、AT89C51芯片内部引脚图 2.2可调模拟量输入电路 温度是一个非电量物理量，需要将之转化为电信号才能进行后续的测量和控制。由于电位器电路用于产生可变的模拟量，为此，在此课程设计中，利用了实验仪器上的电位器来模拟温度变化，将温度这个非物理量转化为电压信号输出。电位器结构图如下示。 图2、电位器结构图2.3A/D 转换电路A/D转换电路是将从电位器输出的模拟电信号转换为数字电信号的电路结构。目前A/D转换器的种类很多，有计数比较型、逐次逼近型、双积分型等等。选择A/D转换器件主要从转换速度、精度和价格上考虑。逐次逼近型A/D转换器，在精度、速度和价格上都比较适中，是最常用的A/D转换器。双积分A/D转换器，具有精度高、抗干扰性好、价格低廉等优点，但转换速度慢。近年来在微机应用领域中也得到了广泛的应用。本次设计采用八路模拟输入通道的逐次逼近型的八位A/D转换器ADC0809。采用ADC0809作为与单片机的接口电路，它的结构比较简单，转换速度较高。采用ADC0809作为A/D转换器具有与单片机连接简单的优点，它是八位的转换器可以与八位的单片机直接连接，这样就简化了系统的连接电路也有利于系统软件的编写。 2.4键盘输入部分键盘在单片机应用系统中，用于实现输入数据、传送命令的功能，是人工干预的主要手段。键盘可分为编码式键盘和非编码式键盘两大类，键盘上闭合键的识别由专用的硬件译码器实现，并产生键编号和键值的称为编码式键盘；靠软件识别的为非编码式键盘。在单片机组成的测控系统中，用得最多的是非编码键盘。非编码键盘有：独立式按键结构、矩阵式按键结构。在非编码键盘系统中，键闭合和键释放的信息的获取，键抖动的消除，键值查找及一些保护措施的实施等任务，均由软件来完成。单片机应用系统中，键盘扫描只是CPU的工作内容之一。CPU忙于各项任务时，如何兼顾键盘的输入，取决于键盘的工作方式。考虑仪表系统中CPU任务的份量，来确定键盘的工作方式。键盘的工作方式选取的原则是：既要保证能及时响应按键的操作，又不过多的占用CPU的工作时间。本课设中用到的实验仪已经将LED显示电路和键盘电路集成到一个集成电路中。LED显示和键盘的等效电路如图4示。显示控制的位码由74HC374输出，经MC1413反向驱动后，做LED的位选通信号。位选通信号也可作为键盘列扫描码，键盘扫描的行数据从74HC245读回，74HC374输出的列扫描码经74HC245读入后，用来判断是否有键被按下，以及按下的是什么键。如果没有键按下，由于上拉电阻的作用，经74HC245读回的值为高电平，如果有键按下，74HC374输出的低电平经过按键被接到74HC245的端口上，这样从74HC245读回的数据就会有低位，根据74HC374输出的列信号和74HC245读回的行信号，就可以判断哪个键被按下。LED显示的段码由另一个74HC374输出。 第三章 硬件连线图 第四章 各模块程序流程图系统的软件设计采用模块化设计，采用模块化设计可以简化系统软件的编写，使软件编写思路更加简单明了。系统软件主要由三大模块组成：主程序模块、功能实现模块和运算控制模块。主程序模块用于实现各个子程序间的跳转。功能实现模块主要由A/D转换子程序、键盘处理子程序、显示子程序等部分组成。 A/D采样子程序LLED显示子程序 键盘扫描子程序开始输出列扫描信号读入行数列信号移位计算键值有键输入6列扫描完？等待键松开查表得到键码返回是否否开始取出显示数据输出位选通信号显示数据移位输出时钟脉冲 关闭所有显示位取出数据一位输出延时位选通信号位移8位数据输出6位全显示完？返回否否是开始初始化温度参数当前温度和设定温度送 显示缓冲显示温度采样当前温度当前温度与设定温度比较制冷不变加热读键盘键盘值是？向下键向上键设定温度减1设定温度加1低1度+/-1度内高1度温度控制主程序 第五章 软件程序mode equ 082hPORTA equ 08000hCTL equ 08003hOUTBIT equ 09002hOUTSEG equ 09004h ; 段控制口IN equ 09001hLEDBuf equ 60h ORG 0000H ljmp StartLEDMAP: db 3fh, 06h, 5bh, 4fh, 66h, 6dh, 7dh, 07h db 7fh, 6fh, 77h, 7ch, 39h, 5eh, 79h, 71hDelay: mov r7, #0DelayLoop: djnz r7, DelayLoop djnz r6, DelayLoop retDisplayLED: mov r0, #LEDBuf mov r1, #6 mov r2, #00100000bLoop: mov dptr, #OUTBIT mov a, #0 movx dptr, a mov a, r0 mov dptr, #OUTSEG movx dptr, a mov dptr, #OUTBIT mov a, r2 movx dptr, a mov r6, #1 call Delay mov a, r2 rr a mov r2, a inc r0 djnz r1, Loop mov dptr, #OUTBIT mov a, #0 movx dptr, a retTestKey: mov dptr, #OUTBIT mov a, #0 movx dptr, a mov dptr, #IN movx a, dptr cpl a anl a, #0fh retKeyTable: db 16h, 15h, 14h, 0ffh db 13h, 12h, 11h, 10h db 0dh, 0ch, 0bh, 0ah db 0eh, 03h, 06h, 09h db 0fh, 02h, 05h, 08h db 00h, 01h, 04h, 07hGetKey: mov dptr, #OUTBIT mov P2, dph mov r0, #Low(IN) mov r1, #00100000b mov r2, #6KLoop: mov a, r1 cpl a movx dptr, a cpl a rr a mov r1, a movx a, r0 cpl a anl a, #0fh jnz Goon1 djnz r2, KLoop mov r2, #0ffh sjmp ExitGoon1: mov r1, a mov a, r2 dec a rl a rl a mov r2, a ; r2 = (r2-1)*4 mov a, r1 mov r1, #4LoopC: rrc a jc Exit inc r2 djnz r1, LoopCExit: mov a, r2 mov dptr, #KeyTable movc a, a+dptr mov r2, aWaitRelease: mov dptr, #OUTBIT clr a movx dptr, a mov r6, #10 call Delay call TestKey jnz WaitRelease mov a, r2 ret; =UP equ 16h ; NextDOWN equ 15h ; LastLowLimit equ 10HighLimit equ 30LowTemp equ -40 ; A/D 0HighTemp equ 50 ; A/D 255ADPort equ 0a000hHeat equ 1Cool equ 2SetTemp equ 50hCurTemp equ 51hDisplayResult: mov a, CurTemp jnb acc.7, GE0 mov LEDBuf, #40h ; - dec a cpl a jmp GoonGE0: mov LEDBuf, #0 ; Goon: mov b, #10 div ab mov dptr, #LEDMAP movc a, a+dptr mov LEDBuf+1, a mov a, b movc a, a+dptr mov LEDBuf+2, a mov LEDBuf+3, #0 ; mov a, SetTemp mov b, #10 div ab movc a, a+dptr mov LEDBuf+4, a mov a, b movc a, a+dptr mov LEDBuf+5, a retReadAD: mov dptr, #ADPort clr a movx dptr, a ; start A/D mov a, #0 djnz acc, $ ; delay movx a, dptr retReadTemp: mov r1, #0 mov r2, #0 mov r0, #16RLoop: call ReadAD add a, r2 mov r2, a jnc GN1 inc r1GN1: djnz r0, RLoop mov a, r2 swap a anl a, #0fh xch a, r1 swap a anl a, #0f0h orl a, r1 ; a = r1r2/16 mov b, #(HighTemp-LowTemp) mul ab mov a, b ; /256 add a, #LowTemp mov CurTemp, a retStart: mov sp, #70h mov a, #mode mov dptr, #CTL movx dptr, a ; 设置8255工作方式,PA,PC输出,PB输入 mov SetTemp, #20MLoop: call TestKey jnz KeyPressed call DisplayResult call DisplayLED call ReadTemp mov a, CurTemp jb acc.7, LE0 clr c mov b, SetTemp dec b subb a, b jnc GN2LE0: mov a, #Heat mov dptr, #PORTA movx dptr, a sjmp GN4GN2: mov a, CurTemp setb c mov b, SetTemp inc b subb a, b jc GN3 mov a, #Cool mov dptr, #PORTA movx dptr, a sjmp GN4GN3: mov a, #0 mov dptr, #PORTA movx dptr, aGN4: sjmp MLoopKeyPressed: call GetKey mov b, a xrl a, #DOWN jnz Key0 mov a, SetTemp xrl a, #LowLimit jz Key1 dec SetTemp sjmp Key1Key0: mov a, b xrl a, #UP jnz Key1 mov a, SetTemp xrl a, #HighLimit jz Key1 inc SetTempKey1: sjmp MLoop end 第六章 心得体会空调的发明和使用给人们的生活和工作带来了很大的便利。而空调的发展由原来的手动控制逐渐向智能控制发展，现在市场上很多的空调都已经实现了智能控制。空调的核心就是温度控制系统，目前实际生产中多采用单片机进行温度控制，这主要是因为单片机具有成本低，功能稳定等优点。本论文用MCS-51系列的8051单片机做成空调温度控制器，通过温度采集，A/D转换，CPU控制完成温度的智能控制。短短一周的课程设计，我从刚拿到题目时的迷茫，到动手查找参考资料，再向同学请教，最终形成自己的思路，完成最终的设计构想。从这一周的单片机课程设计中，我明白了自己在课上学习的知识在实践运用中是多么的匮乏，遇到实际问题，自己的动手解决问题的能力还需要进一步提高。从这周的课设中研究程序，加深了我对单片机汇编语言的理解；上机实验，让我对硬件软件连接有了新的认识。感谢老师和同学们在课设中给予我的帮助，感谢电气工程学院给了我们这次亲身实践设计的机会。 第七章 参考文献1.单片微型计算机接口技术及应用 张淑清 著，国防工业出版社2.单片机原理及应用技术 张淑清 著，国防工业出版社3单片机典型系统设计实例精讲 彭为.黄科中.雷道仲 著，电子工业出版社 燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：该生学习态度 （认真 较认真 不认真） 该生迟到、早退现象 （有 无）该生依赖他人进行设计情况 （有 无）平时成绩： 指导教师签字： 2012 年6 月 日图面及其它成绩：答辩小组评语：设计巧妙，实现设计要求，并有所创新。 设计合理，实现设计要求。 实现了大部分设计要求。 没有完成设计要求，或者只实现了一小部分的设计要求。 答辩成绩： 组长签字： 2012年6 月 日课程设计综合成绩：答辩小组成员签字： 2012年6 月 日袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄