计算机控制系统课程设计论文3课件

1、一题目背景随着生活水平的提高，人们对家居需求由面积需求变为舒适需求。地板采暖采用辐射方式供暖，符合人体生理需求曲线，如果控制系统选取得当，不仅可以提高房间舒适度，更可以使系统运行费用降低许多。如今一般是在典型位置安装一个温控装置，温控装置连接到壁挂炉，温控器根据室温和温度设定直接控制锅炉运行，各房间不同回路由工作人员凭经验手动调节分水器球阀，改变不同回路的流量，从而达到调节各房间的室温的效果。使用这种控制方法，即使是有经验的工作人员，也难以调节得十分准确，何况各家庭成员由于年龄不同，所需舒适温度不同，需要经常对室温进行调节。又因为微型计算机在智能化电器发展中起着至关重要的作用，而单片机经济实用

2、、开发简便，因而在工业控制、家电智能化等领域占据了广泛的市场。所以针对上述状况，利用AT89C52单片机、ADC0808、DAC0832等元器件设计了多点温控采暖控制系统，根据室内各点温度设定实时控制采暖系统，从而提高居室的舒适性以及采暖的经济性。二设计题目及意义：本设计是基于单片机AT89C52的控制系统，按照设计目的，设计了具有A/D和D/A功能的信号测控装置，可输出标准电压/电流信号。为此选取了合适的A/D转换器和D/A转换器，并扩展了LCD显示及报警器等功能。 系统分为硬件和软件两部分，其中硬件包括：室温控制器、A/D、D/A转换器、显示、控制、报警；软件包括：键盘管理程序设计、显示程

3、序设计、控制程序设计和室温控制程序设计。本系统通过软件实现对室内温度的调整，以提高系统的安全性、可靠性和稳定性。本设计从实际应用出发选取了体积小、精度相对高的温度传感元件ADC0808作为数模转换器，单片机AT89C52作为主控芯片，实现了对室内地热水温度的控制。三 .系统总体框架：80C52单片机ADC0832信号放大器晶闸管调压器晶闸管加热路热敏电阻电阻网数字滤波DAC0808给定温度值图1 系统总体设计框图四系统硬件设计：4.1 单片机：AT89C5289C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准

4、的 MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于 89C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。 89C52内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。 此外，89C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结 CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其

5、功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。89C52有 PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。4.1.2 AT89C52管脚图及引脚功能VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电

6、流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容

7、。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口作为AT89C52的一些特殊功能口。 管脚备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存

8、储器读选通）RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：

9、外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA / VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。图3 AT89C52管脚图4.2 A/D转换器：ADC0808ADC0808是采样分

10、辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。利用它磕直接输入8个单端的模拟信号分时进行A/D转换，在多点巡回 检测和过程控制，运动控制中应用十分广泛。4.2.1 ADC0808工作原理ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路 模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D转换，实际使用时采用

11、ADC0809进行A/D转换。图4 ADC0808与单片机接口电路4.2.2 ADC0808管脚图及各引脚功能电源电压（Vcc）：6.5V 控制端输入电压：-0.3V15V 其它输入和输出端电压：-0.3VVcc+0.3V 贮存温度：-65+150 功耗（T=+25）：875mW 引线焊接温度：气相焊接（60s）：215；红外焊接(15s)：220抗静电强度：400VADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如右图所示。各引脚功能如下：15和2628（IN0IN7）：8路模拟量输入端。 8、14、15和1721：8位数字量输出端。 22（ALE）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。

12、 6（START）： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。 7（EOC）： A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 9（OE）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 10（CLK）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。 12（VREF（+）和16（VREF（-）：参考电压输入端 11（Vcc）：主电源输入端。 13（GND）：地。 2325（ADDA、ADDB、ADDC）：3位

13、地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。图5 ADC0808管脚图4.3 D/A转换器：DAC0832DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。4.3.1 DAC0832管脚图及各引脚功能DI0DI7：数据输入线，TLL电平。 ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。 CS：片选信号输入线，低电平有效。 WR1：为输入寄存器的写选通信号。 XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。

14、WR2：为DAC寄存器写选通输入线。 Iout1:电流输出线。当输入全为1时Iout1最大。 Iout2: 电流输出线。其值与Iout1之和为一常数。 Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻. Vcc:电源输入线 (+5v+15v) Vref:基准电压输入线 (-10v+10v) AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地. DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好.图6 DAC0832管脚图4.3.2 ADC0832工作原理根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。 DAC0832引脚功能电路

15、应用原理图DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。所以这个芯片的应用很广泛,关于DAC0832应用的一些重要资料见下图： D/A转换结果采用电流形式输出。若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也可外接。DAC0832逻辑输入满足TTL电平，可直接与TTL电路或微机电路连接。 图7 DAC0832的引脚图4.6 LCD显示1602字符型LCD通常有14条引脚线或16

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。显示容量:162个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm引脚功能说明：第1脚VSS一般接地第2脚VDD接电源（+5V）第3脚V0液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。第4脚RSRS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚R/WR/W为读写信号线，高电平

17、(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。第6脚EE(或EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。第7脚DB0低4位三态、 双向数据总线 0位（最低位）第8脚DB1低4位三态、 双向数据总线 1位第9脚DB2低4位三态、 双向数据总线 2位第10脚DB3低4位三态、 双向数据总线 3位第11脚DB4高4位三态、 双向数据总线 4位第12脚DB5高4位三态、 双向数据总线 5位第13脚DB6高4位三态、 双向数据总线 6位第14脚DB7高4位三态、 双向数据总线 7位（最高位）（也是busy flag）第15脚BLA背光电源正极第16脚BLK背光 电源负极图4-5-2 LCD显示屏引脚图

18、五 .5.1系统软件设计：图5-1 软件系统框图5.2 AD转换程序框图图5-2 AD转换程序框图5.3 LCD显示程序框图信号转换过程在系统初始化并完成数据采集后首先启动A/D转换器，如果数值在设定范围之内，则输出转换值并调用显示功能，然后启动D/A转换器，如果数值低于设定下限或者高于设定上限，则在输出转换值之前还要进行报警。图5-3LCD显示程序框图 开始先对1602型LCD进行初始化，延时时间为20ms,然后写LCD指令并写行列地址，首先取在首地址上，此后继续写入数据，直至写入完成16次后，进行换行操作并重复上一行的操作直至写入完成16次，最后读数据并进行显示。 开始启动A/D转换，同时将A中的数据送入D/A启动转换开中断设置报警电路初始值为灯灭扬声器灭响设置上下限初始值设置DPTR初始值踏步等待图5-4报警器程序框图 开始时，报警器电路为开中断，先将报警器电路初始值设置为灯灭扬声器灭，然后设置上限初始值和下限初始值并设置DPTR初始值，接下来启动A/D转换，同时将数据寄存器中的数据送入D/A转换器启动转换，此时报警电路进入踏步等待状态，一但数值超出设定的上下限范围之内，电路开始报警，灯亮且扬声器响。 六 结论：