利用51单片机设计恒温器系统

1、 沈阳航空航天大学电子信息工程学院电子设计应用软件训练总结报告学生姓名： 专 业： 班 级： 学 号： 指导教师： 训练时间：2012年 7月16日至 2012年7月20日电子信息工程学院电子设计应用软件训练任务【训练任务】：1、熟练掌握PROTEUS软件的使用； 2、按照设计要求绘制电路原理图； 3、能够按要求对所设计的电路进行仿真。【基本要求及说明】:1、按照设计要求自行定义电路图纸尺寸；2、设计任务如下：1）设计一个简易开环温度控制可调的恒温器，温度设定范围20 oC -40 oC。2）用继电器作为加热装置的工作/停止指示。3）可实时显示当前温度。3、按照设计任务在Proteus 中绘制

2、电路原理图；4、根据设计任务的要求编写程序，画出程序流程图，并在Proteus下进行仿真，实现相应功能。 成绩评定表评语、建议或需要说明的问题：指导教师签字： 日期：成 绩电子设计应用软件训练总结报告任务说明设计一个简易开环温度控制可调的恒温器，温度设定范围20-40。用继电器作为加热装置的工作/停止指示。可实时显示当前温度。一、 应用PROTEUS软件绘制原理图的过程电路原理图的设计与绘制是整个电路设计的基础，设计一个电路原理图的工包括：设置电路图图纸的大小，规划电路图的总体布局，在图纸上放置元器件并对元器件进行调整，进行布线和整体布局几个步骤。 绘制电路图首先要选择大小合适的图纸尺寸，在软

3、件中点击“文件”-“新建 ”设计”可以根据设计的规模选择页面的大小，根据要求选择了A4图纸，如图1所示。图1 设计图纸大小选择选好合适的设计图纸后，在软件的元件库中利用搜索功能找到设计中所要用到的元件，放置到图纸合适的位置上，并单击元件设置元器件的参数。图2 元器件查找与选择界面在主界面的左侧有模型选择工具栏，通过它我们可以放置一些基本的器件，如直流电源、接地标志、电阻、电容等等。在将主要的芯片器件放置到界面之中以后，我们要根据预先设计好的方案将各个小器件放置在相应位置上。最后将各个元器件用导线连接，这样电路原理图的绘制部分就基本完成，对所绘制的电路原理图进行检查，这时可以点击“工具”-“电气

4、规则检查” ，检查原理图中是否有忘记连接的引脚，是否忘记接电源或接地等，如有错误就要作进一步的调整与修改，以保证原理图准确无误。电器规则检查结果如图3所示。可以判定电路原理图绘制正确。图3 电气规则检查结果电气规则检查无误后，电路原理图的绘制工作就完成了。电路原理图如图4所示。图4 电路原理图复位电路模块为确保单片机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般单片机电路正常工作需要供电电源为4.75到5.25V。由于单片机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信

5、号才被撤除，单片机电路开始正常工作。如图7所示。图7 复位电路模块振荡电路模块不需要外加信号就能自动地把直流电能转换成具有一定振幅和一定频率的交流信号的电路就称为振荡电路或振荡器。这种现象也叫做自激振荡。或者说，能够产生交流信号的电路就叫做振荡电路。单片机芯片内部设有一个反向放大器所构成的振荡器，时钟由内部电路产生，定时器件为石英晶体和电容组成的并联谐振回路。如图8所示。图8 振荡电路模块主要芯片介绍：1、AT89C51单片机基本概述：89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memor

6、y）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。 如图5所示： 图5 89C51引脚图引脚功能说明：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P0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/地址的低八位。

7、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外部必须接上拉电阻。 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口作为低八位地址接收。 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

8、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。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口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3

9、.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（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 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低位字节。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

10、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：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

11、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。2、OVEN加热炉基本概述：Proteus中的OVEN 是模拟加热的装置，加一定的电压便开始不停的升温，直到电压要消失则开始降温。仿真时，U形加热器为红色时表示正在加热，发红时将直流电压放过来接，就会制冷，变绿。T端输出的是电压，温度越高，电压就越高。仿真时可能需要调整一下OVEN的时间参数，要不系统仿真时候不收敛，会提示最小时间问题。 图6 加热炉原件图二、 应用PROTEUS软

12、件对原理图进行仿真的步骤以及过程结果首先用Keil软件编写程序，编译后程序没有错误。编程完成后，Keil会生成一个 .hex的文件。然后在菜单Debug(调试)中,选中Use Remote Debug Monitor(使用远程调试监控)，再左键双击芯片将所生成的 .hex文件写入80C52芯片中，将 .hex文件载入，就完成了程序的写入。导入文件如图9所示。图9 .hex文件导入此时程序已经写入芯片中，这时就可以进行电路图功能的仿真了。点击左下方的运行按钮进行仿真，仿真的结果图见附录I。三、 总结通过这一段时间以来的单片机学习，我意识到了随着电子信息技术的迅猛发展，单片机的应用必然也将越发的广

13、泛，这就要求我们加深对单片机的理论理解，并且把这些理论上的东西付诸于实践，通过软件模拟、硬件仿真，将所学真正的融汇贯通。单片机的课程设计，正是为我们提供了这样一个机会，在温习学过的单片机知识的同时，各种芯片管脚的具体应用也为我们打开了一扇崭新的大门。在编程、仿真等等过程中，总是会有各种各样的困难，通过询问同学，动手查询资料，我不仅完成了整个课设任务，更将这些宝贵的知识化成了学以致用的经验，对单片机也有了更加深入的了解。通过这次课设，让我更加深入的学习了单片机知识，并且通过上网也查到了很多关于单片机知识的资料，我清楚不停地探究才是学好一门课程的基础，并且发现问题、分析问题、解决问题的同时也是我们

14、提高的过程，这将在我们未来生活学习工作中受益匪浅。四、 参考文献1张毅刚，刘杰AT89S52单片机原理及应用M哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004年5月.2刘东红.利用单片机89C51的一个并行IO口实现多个LED显示的一种简单方法：J国外电子元器件，2002年第8期.3朱定华.单片机原理及接口技术M电子工业出版社，2001年4月.4韩志军，沈晋源，王振波. 单片机应用系统设计入门向导与设计实例M机械工业出版社，2005年1月.5李光飞，楼然苗 .51系列单片机设计实例M北京航空航天大学出版社，2003年3月.附录I 仿真电路图附录 源程序#ifndef KEY_H#define KEY_H

15、#include#includeLCD1602.h#includeTimer0.hextern void TControl(void);#endif#ifndef TIMER0_H#define TIMER0_H#include#includeshort.h#includeADC.h#includeLCD1602.hsbit Heater=P24;extern uchar TSet;extern uchar T;extern void Tim0Init(void);#endif#ifndef ADC_H#define ADC_H#include#includeshort.h#includelc

16、d1602.hsbit ADC_WR=P30;sbit ADC_RD=P31;sbit ADC_CS=P32;sbit ADC_INT=P33;extern void ADCInit(void);extern uchar ReadADC(void);#endif#ifndef LCD1602_H#define LCD1602_H#include#includeshort.hsbit RS=P25;sbit RW=P26;sbit E =P27;extern void Delayms(uint ms);extern void WriteCmd(unsigned char com);extern

17、void WriteData(unsigned char dat);extern void LCDInit();extern void Display(long int x,uchar flag);extern void StrDisplay(uchar *Str);#endif#ifndef SHORT_H#define SHORT_H#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#endif#includeADC.hvoid ADCInit(void)ADC_CS=1;ADC_RD=1;ADC_WR=1;uchar ReadADC(

18、void)uchar V;ADC_RD=1;ADC_WR=1;ADC_INT=1;ADC_CS=0;ADC_WR=0;ADC_WR=1;while(ADC_INT);ADC_RD=0;V=P1;ADC_CS=1;ADC_RD=1;return V;#includelcd1602.hvoid Delay(void)unsigned char i;for(i=0;i5;i+);void Delayms(uint ms)uint i,n;for(n=0;nms;n+)for(i=0;i2000;i+);void WriteCmd(unsigned char com)RW=0;Delay();RS=0

19、;Delay();E=1;Delay();P0=com;Delay();E=0;Delay();RW=1;void LCDInit(void)WriteCmd(0x3c);WriteCmd(0x0c);WriteCmd(0x01);WriteCmd(0x06);WriteCmd(0x80);void WriteData(unsigned char dat)RW=0;Delay();RS=1;Delay();E=1;Delay();P0=dat;Delay();E=0;Delay();RW=1; void Display(long int x,uchar flag) uchar n=1; unsigned long int _data_,y=1