基于铂电阻的温度控制系统设计

1、（20152015 届）届）毕业设计毕业设计题 目： 基于铂电阻的温度控制系统设计 姓名： 郭 昊 男 专业： 电气工程及其自动化 班级： 学 号： 指导教师： 导师职称：讲 师嘉兴学院教学事务管理中心2015 年 5 月 15 日 诚诚 信信 声声 明明我声明，所呈交的设计是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，设计中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得嘉兴学院南湖学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。我承诺，设计中的所有内容均真实、可信。 设计作者签名： 签名日期： 年 月 日 I授授 权权 声声 明明学校有

2、权保留送交设计的原件，允许设计被查阅和借阅，学校可以公布设计的全部或部分内容，可以影印、缩印或其他复制手段保存设计，学校必须严格按照授权对设计进行处理，不得超越授权对设计进行任意处置。设计作者签名： 签名日期： 年 月 日II基于铂电阻的温度控制系统设计基于铂电阻的温度控制系统设计摘摘 要要本课题以 AT89C51 单片机系统为核心，对单点的温度进行实时检测。采用模拟温度传感器 PT100 对温度进行检测；采用串型模数转换器 ADC0801 进行 A/D 转换把温度信号调解转换为电压信号与 AT89C51 单片机接口设置液晶显示器实时显示温度值。本设计包括温度传感器、A/D 转换模块、数据传输

3、模块、温度显示模块和温度控制模块五个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。关键词关键词：单片机；PT100 热电阻；ADC0801；温度检测控制IIIThe design of Temperature supervisory control System Based on the Platinum Resistive Thermal DetectorAbstractAbstractThis article AT89C51 monolithic integrated circuit which produces by ATMEL Corporation is the core, can

4、 inspect a single point of the temperature in real time. The adoption of the serial A/D for temperature signals into voltage signal mediation AT89C51 Single-Ship Compute interfaces with the Liquid crystal display of real-time temperature. The design includes five parts of the temperature sensor and

5、the A / D converter module and the data transmission modules and the temperature display module and the tempture control module Each part functions and the process was described in the Paper in detail.Key words: Single-Ship Computer; Resistive Thermal Detector of PT100; ADC0809; temperature- supervi

6、sory controlIV目录目录1 绪论.11.1 课题背景和意义.11.2 设计方案.21.2.1 单片机选型.21.2.2 模数转换器选型.21.2.3 显示方案确定.31.2.4 系统框图.32 硬件设计.42.1 温度信号的获取与放大.42.1.1 元件介绍.42.1.2 放大电路设计.42.2 模数转换单元.52.2.1 A/D 转换器 ADC0801.52.2.2 模数转换单元电路的设计.62.3 键盘电路的设计.62.4 液晶显示电路的设计.72.4.1 LM016L 液晶模块原理 .72.4.2 LM016L 液晶模块引脚功能 .82.4.3 LM016L 液晶模块指令说明

7、及时序 .82.4.4 LM016L 液晶模块的接线图 .92.5 单片机接口电路.102.5.1 单片机主要性能参数 .102.5.2 各引脚功能.102.5.3 单片机接线图.122.6 加热装置模块.122.6.1 加热装置原理 .122.6.2 加热装置接线图.122.7 供电模块.13V3 软件设计.143.1 程序设计语言的选用.143.2 软件程序的设计.143.2.1 程序流程.143.2.2 键盘管理.164 电路仿真的设计与分析.174.1 PROTEUS仿真软件介绍.174.2 仿真分析 .175 结论.20参考文献.21致谢.22附录.23 嘉兴学院本科生毕业设计11

8、1 绪论绪论1.1 课题背景课题背景和意义和意义在我们生活中，温度拥有非常重大的作用。不管你在哪里，在干什么，温度一直存在。自工业革命以来，工业发展和温控能力的有着绝对的联系。在钢铁，化工，制药等行业，可以说基本上全部的工业行业都必须考虑温度。PT100 铂热电阻一般被用来测量温度，它的好坏影响着整个温控系统的测量效果。所以，不但要掌握机械特性，以及各种传感器的基本原理和性能，还要通过不断的调整用来满足信号的接收和处理。为了了解传感器的接口电路，和控制方法，只能通过各种案例分析来了解。传感器的信息沟通和信息处理紧密的联结在一起，用来适应生产和发展。从其他角度来说，不同领域中的传感器测得的信号，

9、都是为了改善生产，提高效率和及时性。传感器的应用范围越来越大，二次传感器及其系统的应用也有着很大的发展。温度传感器是最重要的之一，其发展速度之迅速，其涉及广泛，有着巨大的潜能。为了提升对传感器的了解，特别是温度传感器的使用方法与应用，我们通过升入的研究，广泛参考了各种传感器系统的设计原理和设计案例。设计出了由单片机技术和温度传感器技术相结合的温度控制系统。实际应用的传感器和单片机相结合，详细使用热敏电阻作为温度传感器来测量实时温度，和热电转换和控制加热工艺原理。本设计应用性比较强，设计系统可以作为热水器的温度控制系统，温度监控系统等等。本设计的主要任务是完成环境温度检测，实时显示时间和温度，当

10、低于设定温度自动加热，加热停止后所达到的温度。设计出来的温度控制系统具有显示清晰，操作灵敏，控制快捷等特点。本设计系统包括 PT100 铂电阻传感器，放大电路，模数转换模块，单片机信息处理模块，控制加热模块，温度显示模块一共 6 个部分。每一部分的特点，实施过程进行了详细的介绍。整个都是为了测量温度，显示温度，并根据设定的值加热被测物，用来满足设计的要求。嘉兴学院本科生毕业设计21.2 设计方案设计方案该设计使用 AT89C51 单片机，对一个点的温度进行实时测量，然后设定一个下线温度，当测量温度低于设定温度的时候自动开启加热装置，而当测量温度达到设定温度的时候关闭加热装置。该方案使用铂电阻作

11、为温度传感器、LM358 作为信号放大单元，ADC0801 作为模数转换元件，对于温度信号的测量采集具有量程大、精度高等特点。1.2.1 单片机选型单片机选型Atmel 是闻名全球的半导体公司，它擅长 Flash 存储器的研究技术。跟着储存器的发展，上世纪九十年代初期，ATMEL 变成了世界上规模最大的 EEPROM 制造商。九四年的时候，因为需要进入到单片机的市场领域，Atmel 用 EEPROM 技术和 Intel公司的 80C31 的核心技术进行了技术交换，因而得到了 80C31 单片机芯片的制造权和使用权。ATMEL 把自家先进的储存器技术和 80C31 单片机内核技术结合，研发了 A

12、T89 系列的单片机。因为它的芯片拥有 flash 储存器，所以，它在开发产品及便携物品的生产、可手提类的器械方面有着非常广泛的应用，同时也是目前能够代替传统的 51 单片机的单片机。AT89 对于普通消费者有很多特点：因为有 flash 储存器，所以程序很容易在开发中得到修改，能够提升不少效率。因为和 51 单片机的接口相似，所以很容易更换它的功能相比 80C31 有了很大的提升。在中国 AT89 收到市场广泛的认可，不少用户都从之前的传统单片机转用 AT89单片机。而对于资深开发商而言，因为无需仿真器，所以可直接把程序写到芯片当中，然后可以直接插到主板上上电运行，观测单片机运行的结果，如果

13、出现问题可以直接进行修改，然后可以直接重刷程序，再实验观察，一直到能成功运行。AT89 系列单片机分两个大类，第一种就是常规的 AT89C 系列，该类型单片机只需用一般的的并行方法编程，但是必须要用编程器；第二类是可以让芯片直接安装到电路板上，无需拿下即可直接刷写修改程序的 AT89S 系列，这类单片机除了可以使用一般的的并行方法编程外，还可以直接在系统用下载线插到单片机上进行直接修改程序，成本可以得到进一步的降低。考虑到单片机的成本和使用性能，此次设计我使用了 AT89C51 单片机。1.2.2 模数转换器选型模数转换器选型因为 A/D 转换模块性能的好坏直接影响到整个温度测量的精度。而且该

14、设计测的是温度信号，所需要的响应时间长，滞后大，而且并不需求快速转换，又因为本嘉兴学院本科生毕业设计3测量系统使用了求平均值的方法来提高精确度。所以本次设计采用了性价比更噶的ADC0801 作为 A/D 转换模块。1.2.3 显示显示方案确定方案确定由于该设计需要对设置的下限温度和测量得到的的温度进行显示，所以显示模块是必备的。目前市场上使用最多的是液晶显示和数码管显示。本设计中我采用了LM016L 液晶模块，该液晶模块采用 HD44780 控制器，具有简单而功能较强的指令集，可以实现很多比较复杂的功能。 1.2.4 系统框图系统框图如图 1-1 所示本设计系统主要包括温度采集单元，信号放大单

15、元，模数转换单元，单片机数据接收处理单元，温度显示单元，按键控制单元，温度控制单元。其中温度信号的数据采集单元部分为 PT100 铂热电阻、模数转换单元哪位 ADC0801,温度显示为液晶，而对温度进行控制则由 AT89C51 来完成。图 1-1 系统的总结构框图嘉兴学院本科生毕业设计42 2 硬件设计硬件设计2.1 温度信号的获取与放大温度信号的获取与放大本温度信号采集系统使用 PT100 铂热电阻作为温度传感器，使用 LM358 放大器作为信号放大元件。2.1.1 元件介绍元件介绍PT100 铂热电阻是正温度系数传感器，它的基本性能数据如下所示： 测量范围：-200+850； 允许偏差值：

16、 A 级， B 级 ；0.150.002 t0.300.005 t 响应时间30s； 最小置入深度：热电阻的最小置入深度200mm； 允通电流5mA。此外，该传感器拥有抵抗震动能力强、稳定性良好、精准度比较高等优点。该元件在 0100中变化时，最大非线性偏差小于 0.5。它的阻值和温度的关系方程为： -200t0时，；231001*100RtRAtBtCtt 0t850时，；21001RtRAtBt式中，A=0.00390802；B=-0.000000580；C=0.0000000000042735。由此可以看到该元件在常温 0100下变化的线性度良好，其电阻表达方程也可简化为：，当温度变化

17、1，PT100 阻值近似变化 0.39。1001RtRAt2.1.2 放大电路设计放大电路设计本设计温度测量的原理是根据金属导体的阻值会根据环境温度的变化而变化的特性。一般都将其置入电桥桥臂，当温度变化，热电阻两边的电压就会被送到放大器 LM358 的输入端口，并经过 LM358 放大之后把新的电压传送到 A/D 转换模块，因而把热电阻的阻值转化成单片机所需要的数字信号。电路原理图如图 2-1 所示。嘉兴学院本科生毕业设计5图 2-1 信号采集与放大电路2.2 模数转换单元模数转换单元2.2.1 A/D 转换器转换器 ADC0801 如图 2-2 所示，以 1、2、3 脚为输入控制端，都是低电

18、平有效，1 位片选信号，1 脚=0 时，选用这个芯片，可以进行转换。2 脚为循序输出信号通道，如果转换器转换完毕以后 2 脚=0，则同意外电路来拿走转换成果。3 脚为启动转换信号，3 脚=0时，启动芯片进行转换。4 脚是用来给外部时钟发送脉冲的，5 脚为控制输出端，它只在低电平的时候才会有效，当转换完毕的时候，1 脚自动从高电平变成低电平，用来告诉单片机提取转换数据。而当下一次转换开始的时候。5 脚又自动把低电平换成高电平，我选用的模数转换模块一般转换的时间大约是 100 微秒。第 6 和第 7 引脚都用来输入模拟信号，他们一般用在输入级差分放大电路。假设过来的电压是正电压，则从第 6 引脚进

19、入，而 7 脚接地，反之。8 脚为模拟信号接地端。9 脚用来输入外界的参考电压，它的值约为输入的总电压范围的 1/2。10 脚为数字信号接地端。11-18 脚通常用来输出数字量。19 脚为内部时钟脉冲端。由内部时钟脉冲发生器来给该模数转换单元产生一个时钟脉冲。嘉兴学院本科生毕业设计6图 2-2 ADC0801 引脚图2.2.2 A/D 转换转换模块电路原理模块电路原理电路原理图如图 2-3。图 2-3 A/D 转换电路原理图由图 2-3 由放大电路得到的阻值输入到 ADC0801 的 6 脚，经过 AD 转换以后从11-18 脚输出给单片机。2.3 键盘电路的设计键盘电路的设计本设计采用 1*

20、2 的独立按键。其原理图如图 2-4。嘉兴学院本科生毕业设计7图 2-4 键盘电路原理图 键盘的作用是用来控制单片机所允许的最低温度，当测量温度低于设定值，单片机自动开启加热装置。其中，上方的按键是升高下限温度，下方的按键则是降低下限温度。它们通过连接单片机的 25,26 脚来实现调节温度的功能。2.4 液晶显示电路的设计液晶显示电路的设计2.4.1 LM016L 液晶模块原理液晶模块原理1 液晶显示原理液晶显示屏一般都是在两块透明电极基板间填充液晶物质，当电极的基板间隙小于一定程度的时候，里面的液晶分子就会发生相应的位置排列，然后随着电极基板添加一个受控的电场方向，就会发生一系列电光效应，液

21、晶分子的位置排列也会发生相应的改变。液晶文字一般有平行，垂直和倾斜三种排列方式，一旦它的排列发生改变，其屏幕的折射率也会改变，从而产生各种光学反应比如散射效应和旋光效应。2 液晶显示器的分类液晶显示器一般分为很多类型，按照它的显示方式一般可以分成段式、点阵式、字符式等。而除了黑白显示外，部分液晶屏还能显示出彩色。而如果用驱动方式来划，则能划分成静态驱动、单纯的矩阵驱动和主动矩阵驱动三种。3 液晶显示器各种图形的显示原理:线段的显示点阵图类型的液晶屏通常都是由 AB 个显示单元组成，它一般分成 64 行，每行分成 128 列，每 8 列对应 1 字节的 8 位，即每行由 16 字节，共 168=

22、128 个点组成，屏上 6416 个显示单元与显示 RAM 区 1024 字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。嘉兴学院本科生毕业设计8字符的显示用液晶来显示一个字符一般来说比较复杂，因为一个字符通常由 68 或 88个点阵组成，所以如果要显示一个字符，既要找到和显示屏幕上相应点阵所对应的显示 RAM 区的 8 字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但是如果该显示器的控制器含有字符发生器，那么想要显示字符就比较简单，可以让控制器在文本模式下运行，使它根据在液晶显示器上显示的行列号及每行相应的列数找出显示 R

23、AM 所对应的地址，并且设置一个光标，然后在光标处发送该所需要显示的字符所对应的代码。2.4.2 LM016L 液晶模块引脚功能液晶模块引脚功能LM016L 采用标准的 14 脚（无背光）或 16 脚（带背光）接口，第 15-16 脚分别为背光才有的引脚。以下为各引脚的介绍：1 脚：VSS 为地电源。2 脚：VDD 接 5V 正电源。3 脚：VL 是用来设置对比度的，接+的时候对比度最小，接接地端的时候对比度最大，一般来说如果对比度太高则会产生“鬼影”现象，此时可以通过外接一个10K 的电位器来调节。4 脚：RS 是用来选择使用哪一个寄存器的，一般来说如果接通高电平则会使用数据寄存器、如果接通

24、低电平则会使用指令寄存器。5 脚：R/W 是用来选择模块是读取还是写入的，如果次引脚接通高电平会执行读取操作，反之则执行写入操作。如果 RS 和 R/W 都是低电平则会写入指令或显示相应的地址，如果 RS 为低电平而 R/W 为高电平时则会进行读取信号，最后如果 RS是高电平而 R/W 为低电平的话液晶显示器则能够写数据。6 脚：E 是使能端，如果 E 端由高电平转为低电平时，显示器则会执行相应的指令。714 脚：D0D7 为 8 位双向数据线。15 脚：背光源正极。16 脚：背光源负极。2.4.3 LM016L 液晶模块指令说明及时序液晶模块指令说明及时序如表 2-1 所示，LM016L 的

25、内部控制器一共包含 11 条指令。 嘉兴学院本科生毕业设计9表 2-1 控制命令表2.4.4 LM016L 液晶模块的接线图液晶模块的接线图LM016L 液晶模块的接线图如图 2-5 所示。图 2-5 LM016L 液晶模块接线图嘉兴学院本科生毕业设计10其中 D0-07 连接到单片机的 32-39 脚，用来传输显示数据，并连接了一个排阻用来上拉电压。RS 连接单片机的 21 脚，用来选择数据寄存器和指令寄存器。RW 连接 22 脚用来控制显示器读写操作。E 连接 23 脚来控制液晶模块执行命令。2.5 单片机接口电路单片机接口电路2.5.1 单片机单片机主要性能参数主要性能参数与 MCS-5

26、1 产品指令系统完全兼容。它是一种可重复写入的高速存储器，提供以下标准功能：高达 1000 次的写入寿命，而且全部都是静态操作：0Hz24MHz。三级加密程序存储器。1288 字节内部 RAM。32 个可编程 IO 口线。2 个 16 位定时计数器。6 个中断源。可编程串行 UART 通道。低功耗空闲和掉电模式。如果进如空闲模式单片机则会让 CPU 暂时停止，但是其他元件会继续工作；如果进入掉电模式单片机则会保存 RAM 里面的内容，但振荡器停止工作并禁止其余一切元件工作直至下一个硬件复位。2.5.2 各引脚功能各引脚功能AT89C51 是标准的拥有 40 个引脚的双列直插式集成电路单片机。其

27、引脚的分布如图 2-6 所示：图 2-6 单片机 AT89C51 引脚图嘉兴学院本科生毕业设计11其中 P0.0-P0.7 P0 口都是 8 位的双向口线（一般都是 32-39 号引脚） 。 P1.0-P1.7 P1 口是 8 位的双向口线（一般为 1-8 号引脚） 。 P2.0P2.7 P2 口是 8 位的双向口线（一般为 21-28 号引脚） 。 P3.0P3.7 P2 口是 8 位的双向口线（一般为 10-17 号引脚） 。 这四类引脚功能不同，详情如下：P0 口的两个功能： 1、当用于外部扩展存储器时,P0 口都用来做当做数据总线。3、而当不用来作为扩展的时候,一般可以用来当做 I/O

28、 端口来使用,但是内部没有上拉电阻,所以如果作为输入或输出端口时应该在外部接一个拉电阻。 P1 口只能用来作为 I/O 端口使用：它的内部有上拉电阻。 P2 口有两个功能： 1、当有扩展的外部储存器时,P2 口一般用作地址总线。 2、平时可以用来当做 I/O 口来使用,它的内部也有上拉电阻。P3 口有两个功能： 因为 P3 口也有上拉电阻，所以除了作为 I/O 使用外,还有其他的特殊功能,它一般由特殊寄存器来设置。单片机的备用电源一般都由第 9 脚（即 RST/VPD）引入,有了备用电源，RAM 中的信息才能得以保留。ALE：地址锁存控制信号：当需要扩展系统时,ALE 用来控制 P0 口把低

29、8 位地址的输出送到锁存器锁存起来,用来实现数据和低位地址的隔离。但因为 ALE 是输出一种晶振六分之一频率的正脉冲,当系统中没有用到外部存储器时,ALE 也会输出这种正脉冲,所以 ALE 口也可以作为外部时钟或外部定时脉冲。 PSEN：使单片机能够读取外部的 ROM，当 PSEN 处在低电平时单片机读取外部ROM。 1、内部 ROM 读取时,PSEN 不动作; 2、外部 ROM 读取时,PSEN 会在每个机器周期内动作两次; 3、外部 RAM 读取时,PSEN 将不会输出脉冲; 4、外接 ROM 时,与 ROM 的 OE 脚相接。 EA/VPP：一般用来控制单片机访问程序储存器。1、接高电平

30、时： CPU 读取内部程序存储器（ROM） 扩展外部 ROM：当内部程序存储器的地址超过了 0FFFH（针对 8051 单片机）嘉兴学院本科生毕业设计121FFFH（针对 8052 单片机）时自动跳转并读取外部 ROM。 2、接低电平时：CPU 读取外部程序存储器（ROM） 。 RST：复位信号：当输入的信号在两个连续的机器周期内都是高电平时即为有效,用来完成单片机的初始化（Reset）操作。 XTAL1 和 XTAL2 都是外接晶振引脚。当需要用到芯片内部时钟时,这两个引脚可以外接石英晶体和微调电容来使用;而当只需要使用外部时钟时,这两个引脚一般用来接收外部时钟脉冲信号。VCC：电源+5V

31、输入 VSS：GND 接地。2.5.3 单片机接线图单片机接线图如图 2-7 所示。其中 1-8 脚分别接入到 ADC0801 的 11-18 脚，用来接收经过转换得到的电压信号。10 脚连接加热装置。12,16,17 脚分别接到 ADC0801 的 5,3,2 脚，让 ADC0801 可以通知单片机来取转换得到的电压信号。21,22,23,32-39 脚则接入到液晶显示模块。25,26 脚接到按键模块。图 2-7 AT89S51 接线图2.6 加热装置模块加热装置模块2.6.1 加热装置原理加热装置原理加热装置的开关采用了 RL-1 继电器，当从单片机得到高电平时，开关自动闭合，从而开启加热

32、装置。当得到低电平时则断开开关。嘉兴学院本科生毕业设计132.6.2 加热装置接线图加热装置接线图如图 2-8 所示。继电器连接到单片机的第十个引脚，它的加热装置不合单片机合用电源，是一个独立的电源。一般可采用 12V 的 UPS 电源来给它专程供电。市场上有不少 UPS 电源可以买到，它们价格也比较划算，我这里使用汤浅的 12V7AH 的UPS 电瓶。图 2-8 加热装置连线图2.7 供电模块供电模块 本设计所有的供电均为+5V 的电压。可以直接连接+5V 的电源。也可以直接通过外接一个变压器来获得该设计所需要的电压。但是于加热装置的电源分开，两者为相互独立的两个电源。在本次设计中我选用了鸿

33、利的 E141*20 变压器，它能使220V 电源变压为 5V 电源，价格便宜，性能良好。嘉兴学院本科生毕业设计143 3 软件设计软件设计3.1 程序设计语言的选用程序设计语言的选用因为本设计使用 AT89C51 单片机，所以可选用汇编语言或 C 语言，它们各有各的特点。汇编比较接近于机器语言，一般用于设计和硬件相关的程序；而 C 语言属于比较高级的语言，它比较适合数学运算，使用 C 语言写出来的程序可以提高应用程序的可靠性和程序执行的效率。 因为 C 语言有下面列举的很特点，所以在本次设计当中，C 语言是比较理想的程序设计语言： 简洁紧凑、灵活方便；运算符丰富；数据类型丰富；C 是结构式语

34、言；语法限制比较宽松，可以比较自由的进行程序的编写；允许程序直接访问物理地址，也可以对硬件进行直接操作；生成结果代码质量高，程序执行效率比较高；适用范围大，可移植性好；3.2 软件程序的设计软件程序的设计3.2.1 程序流程程序流程本次设计所需要的程序主要由控制系统的主程序和控制键盘的子程序两部分组成。 在系统的主程序中系统的初始化分为寄存器初始化，各通信元件的初始化（各串口初始化，模数转换模块初始化，通信缓冲区初始化） ，液晶显示模块初始化，输出端口的初始化。模数转换是数据转换（主要将由放大电路传过来的电压信号转换成 AT89C51 单片机所需要接收的数据类型） 。显示数据主要是接收由单片机

35、 AT89C51 计算转换的显示数据，用来显示模数转换模块转换过的温度以及单片机上设定的开启加热元件所需要的下限温度，以及显示屏的刷新（包括刷新新的温度数据和根据按下的键更改的下限温度） 。 子程序为键值接收和处理程序。嘉兴学院本科生毕业设计15是否否是开始初始化ADC0801 采样数据处理是否有键按下根据按键设置新的温度下限使用默认的温度下限（20）判断温度是否低于设置的温度下限显示测量温度和下限温度P3.0 变高电平结束图 3-1 程序主流程图嘉兴学院本科生毕业设计16如图 3-1 所示，当开启单片机，先进行各元件的初始化，然后设置一个默认的加热下限温度（默认是 20） ，模数转换单元 A

36、DC0801 开始采样铂电阻的数据，并进行模数转换。若在此时按下按键，键盘管理子程序开始运行。最后由单片机对采集到的温度和设置的下限温度同时显示在液晶显示器上，并判断采集到的温度数据是否低于设置的下限温度，如果低，则开启加热装置，反之则不开启。3.2.2 键盘管理键盘管理该子程序主要用来接收按下键的信息并根据该信息进行处理。接收按键信息是指当用户按下一个键的时候，通过对键盘端口的分析，接收相应按键的编码信息，然后通过查询键值表来获取相应的键值。键盘信息处理是取出获取的键值，并按照键值的定义来处理数据。在本设计中，拥有“温度+”、 “温度-”两个按键，每个键位的处理都将在子程序中执行，然后再转到

37、主程序。键值具体定义 “+”：提高下限值；“-”：降低下限值。 是否是否开始是温度+键吗是温度-键吗转到主程序下限温度+1下限温度-1图 3-2 键盘流程图如图 3-2 所示，子程序负责判断按下的按键是提高温度还是降低温度。提高的话下限温度就提升 1，反之则将下降下限温度 1。嘉兴学院本科生毕业设计174 4 电路仿真的设计与分析电路仿真的设计与分析4.1 Proteus 仿真软件介绍仿真软件介绍由全球闻名的 Labcenter 研发出的 Proteus 是一款非常好的用来开发单片机的平台，它拥有其特有的虚拟仿真技术，能够良好的地处理单片机以及它的外围电路的设计和协同仿真的问题，它能够在没有硬

38、件进行实际仿真的环境下，使用电脑以模拟仿真的方式来完成单片机的软硬件同步仿真测试，使得单片机的系统设计变得非常方便快捷。Proteus 的元件库拥有例如 AVR、PIC、ARM、mcs8051、68HC1 等丰富多样的微处理器模型，以及各式各样的电子元器件，各种集成电路、模数和数模转换模块、各类按键、液晶显示、点阵显示，还提供示波器、通信终端、逻辑分析元件、电流/电压表、等各类虚拟用检测仪表，而且它们都可以被用来参加仿真设计，极大地提高了设计单片机效率和水平。Proteus 历史悠久，至今已有 20 多年，而且在国外都有非常普遍的使用，在教育界的口碑也非常帮。如今 Proteus 软件被引入国

39、内，在很多工科院校中得到非常广泛的应用。在教学的过程中使用 proteus，能够让学生对单片机的学习变得非常形象直观，而且可以直接在基于原理的虚拟模型上进行编程，且实现非常详细的仿真调试，如果设置一个输出，并接上相应的一起，或者一个显示器，还能看到程序运行时的效果，并且配合各种仪表来显示整个单片机的运行的原理和过程，这能够很好解决长期以来困扰师生们在教学和学习过程中出现的软硬件没办法得到结合的问题。4.2 仿真分析仿真分析因为模数转换模块需要比较高的电压信号才能对它进行转换，而光由 PT100 得到的信号太弱，所以需要使用两级放大器对整个信号进行放大，在本设计中信号的放大为一级的-20 和二级

40、的-4，两者一起接入则为 80 倍，足够让 A/D 转换模块来进行转换。软件的编写主要有 Keli 来完成，通过 keil 把程序编译成 hex 文件以后再写到 proteus 的单片机仿真中。开启仿真时，首先在 PT100 的地方设置一个模拟的被测温度，如图 4-1 所示嘉兴学院本科生毕业设计18图 4-1 设置一个模拟的被测温度液晶显示屏则显示被测的温度和默认的下限温度，如图 4-2。图 4-2 液晶显示器显示温度此时被测温度高于下限温度，如图 4-3 所示，加热装置没有启动。图 4-3 加热装置没有启动通过按键来设置加热的下限温度，同时液晶屏上显示出设置的温度。如图4-4，图 4-5 所

41、示，当设置的温度高于被测的温度时，加热装置则自动开启。嘉兴学院本科生毕业设计19图 4-4 被测温度低于设置的下限温度图 4-5 加热装置自动开启 至此仿真完成。嘉兴学院本科生毕业设计205 5 结论结论经过了几个月的奋战，我终于完成了毕业设计，之前还感觉毕业设计比较简单，只是对所学的知识进行单纯的总结而已，但是通过这次的设计我明白了真正的意义，那就是对学到的知识的应用。因此当我设计这个温度检测控制系统的时候，遇到了很多大大小小的问题，这些问题在平时的学习当中很多都是遇不到的，还好有老师悉心的指导和同学无私的帮助，使得大部分问题都得到了解决，在此谢过。通过该毕业设计，我深刻了解到了自己对自己所

42、学学科的欠缺，我要学的还有很多，我还需要继续努力，不断的学习，不断的巩固加深对学科的了解，提高自己的知识水平和技能水平。总之，无论是学过的会的知识还是不会的知识我都发现了很多问题，真是万事开头难，一开始的时候完全不知道该怎么做。而当最后终于完成的时候有了一种如释重负的感觉。另外我在完成这个毕业设计的时候还悟道了一个道理，那就是知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以只有当自己能够熟练使用到这些知识了，那才是自己终于懂了。嘉兴学院本科生毕业设计21参考参考文献文献1 胡汉才. 单片机原理及其接口技术M. 北京：清华大学出版社，1996，274-27

43、92 沙占友，王彦朋，孟志永. 单片机外围电路设计M. 电子工业出版社，2003，135-137，222-2263 童诗白，华成英. 模拟电子技术基础M. 北京：北京高等教育出社，2001，312-330，387-391，408-411，446-4514 黄继昌，张海贵，郭继忠. 实用单元电路及其应用M. 人民邮电出社，20025 谢宜仁. 单片机实用技术问答M.人民邮电出版社，20036 张福学. 传感器应用及其电路精选M北京：北京电子工业出版社，19917 余载泉，李玉和. PROTEL 实战演练J. 2000，7-115-08613-38 何立民. 单片机应用系统设计M. 北京：北京航空

44、航天大学出版社，19949 何立民. 单片机高级教材M. 北京：航空航天大学出版社，200010 康光华. 电子技术基础（模拟部分）M. 北京：高等教育出版社，200011 胡宴如. 电子技术基础（模拟部分）M. 北京：中国电力出版社，200112 马净，李晓光，宁伟. 常用温度传感器的原理及发展J.中国仪器仪表，2004，24(6):1-213 王红萍. 铂电阻温度传感器测温研究J. 抚顺石油学院学报，2003，23(2):17-1914 Leoj.scanlon:“Assembly Language programming with the IBM PC AT”Brady Communic

45、a Yion Company.Inc,1986:39-57.15 Donna N.Tabler:“IBM PC Assembly language” John Wiley&Sons.Inc, 1985:86-98.16谭贵权，谭文佳薄膜薄热电阻元件的应用及发展J 世界仪表与自动化，2008.4：29-3117赵细云，曾杰军.电路的容差分析仿真及在电路设计中的应用J 电子技术应用，2002，28（11）：1.嘉兴学院本科生毕业设计22致谢致谢历时近五个月终于完成了设计，在设计的过程中很多不懂的问题，都在老师的帮助下解决。尤其要感谢我的设计指导老师程老师，她对我进行了无私的指导，给了我很多

46、帮助，并且不厌其烦对我的论文进行修改。在此向帮助和指导过我的老师表示最诚挚的感谢！感谢该设计所涉及到的学者。本文引用了很多学者的研究文献，如果没有各位学者成果的启发，我将不能顺利完成设计。感谢我的同学，在我做设计的过程中给予我很多帮助。由于学术水平有限，所完成的设计难免有不足之处，恳请各位老师批评和指正！最后，再一次致以我的谢意！ 郭昊男 2015 年 5 月 10 日嘉兴学院本科生毕业设计23附录附录附录附录 A A 电路原理图电路原理图嘉兴学院本科生毕业设计24附录附录 B B AT89C51AT89C51 源程序源程序#includeat89X52.hsbit LCD_RS =P20;s

47、bit LCD_RW =P21;sbit LCD_E =P22;sbit ADC_CS =P23;sbit ADC_WR =P36;sbit ADC_RD =P37;sbit key1 =P24;sbit key2 =P25; sbit deng =P30;#define LCD_DATA P0unsigned char LcdBuf110=;unsigned char LcdBuf210=;unsigned char temp3,temp4=20,temp5,temp6;unsigned char temp,temp2;unsigned char code Bmp0018= 0 x06,0

48、x09,0 x09,0 x06,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00, 0 x06,0 x09,0 x10,0 x10,0 x10,0 x09,0 x06,0 x00;void dellay(unsigned int h) while(h-); /0.01MSvoid WriteDataLcd(unsigned char wdata) LCD_DATA=wdata; LCD_RS=1;嘉兴学院本科生毕业设计25 LCD_RW=0; LCD_E=0; dellay(1000); LCD_E=1;void WriteCommandLcd(unsigned char wdata) LCD_DATA=wdata; LCD_RS=0; LCD_RW=0; LCD_E=0; dell