单片机温度控制系统专题大学论文

PAGEPAGEII摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本文从硬件和软件两方面来讲述水温自动控制过程，在控制过程中主要应用AT89C51、ADC0809、LED显示器、LM324比较器,而主要是通过DS18B20数字温度传感器采集环境温度，以单片机为核心控制部件,并通过四位数码管显示实时温度的一种数字温度计.软件方面采用汇编语言来进行程序设计,使指令的执行速度快，节省存储空间.为了便于扩展和更改,软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，使硬件在软件的控制下协调运作。而系统的过程则是:首先，通过设置按键,设定恒温运行时的温度值，并且用数码管显示这个温度值。然后，在运行过程中将采样的温度模拟量送入A/D转换器中进行模拟—数字转换,再将转换后的数字量用数码管进行显示，最后用单片机来控制加热器,进行加热或停止加热，直到能在规定的温度下恒温加热。数据采集；模数转换器；AbstractInrecentyears，withthecomputerpenetrationinthesocialfield,theapplicationofSCMistokeepatthesametime，traditionalcontroltestingupdateonCrescentbenefits.Inreal—timedetectionandautomaticcontrolsystemofsingle-chipapplications，oftenasasingle—chipcorecomponenttouseonlysingle-chipisnotenoughknowledge，butalsothespecifichardwarestructureandthespecificfeaturesofapplicationsoftwareobjectscombinetomakeperfect.Inthispaper,bothhardwareandsoftwareforautomaticcontrolofwatertemperatureontheprocess,inthecontrolofthemainapplicationoftheprocessofAT89C51，ADC0809，LEDdisplay，LM324comparator，butmainlythroughthedigitaltemperaturesensorDS18B20collectingambienttemperaturetosingle-chipmicrocomputerasthecorecontrolcomponents,andthroughfourreal-timedigitaldisplayofadigitalthermometertemperature.Softwareusingassemblylanguageforprogramming,sothattheimplementationofDirectivespeed,tosavestoragespace。Inordertofacilitatetheexpansionandchangestothedesignofmodularsoftwarestructure，sothatthelogicoftherelationshipbetweenprogramdesignmoreconcise，Hardwaresoftwareco-operationunderthecontrolofit.Andsystematicprocessis:Firstofall，bysettingthebutton,setthethermostattemperatureatthetimeofoperation,anddigitaldisplayofthetemperature。Then,intherunningtemperatureoftheprocessofsamplinganalogintotheA/Dconverterinthesimulation-digitalconverter，andthenconverteddigitalcontrolwithdigitaldisplay,thelastsingle—chipmicrocomputertocontroltheheaterusedforheatingorstopheatinguntilthetemperatureintheprovisionsundertheconstanttemperatureheating。Keywords：Single—chipmicrocomputersystem;Sensor；DataAcquisition；ADC；TemperaturePAGEii目录TOC\o"1-3”\h\z\uHYPERLINK\l”_Toc232213754”第1章绪论 1HYPERLINK\l”_Toc232213755”1。1课题的背景及其意义 1HYPERLINK\l”_Toc232213756"1.2课题研究的内容及要求 21.3课题的研究方案 3HYPERLINK\l”_Toc232213758"第2章设计理论基础 6_Toc232213760"2。2AT89C51系列单片机介绍 7HYPERLINK\l”_Toc232213761"2.2。1AT89C51系列基本组成及特性 7HYPERLINK\l”_Toc232213762"2。2。2AT89C51系列引脚功能 82.5移位寄存器74LS164 18HYPERLINK\l”_Toc232213767”2.6数码显示管LED 19第3章硬件电路设计 213.1单片机控制单元 21_Toc232213772”3.3模数转换部分 233.3。1模数转换技术 23HYPERLINK\l”_Toc232213774"3。3。2积分型模数转换器 243。4显示部分 244.1主程序流程图 28HYPERLINK\l”_Toc232213784”4。2中断子程序流程图 294。3按键流程图 30HYPERLINK\l”_Toc232213786”4。4显示流程图 31HYPERLINK\l”_Toc232213787”第5章系统调试及结论分析 32HYPERLINK\l”_Toc232213788"5。1硬件调试 32HYPERLINK\l”_Toc232213789”5.1.1硬件电路故障及解决方法 32HYPERLINK\l”_Toc232213790”5。1。2硬件调试方法 335.2软件调试 33_Toc232213797"6.2展望 37HYPERLINK\l”_Toc232213798”参考文献 38HYPERLINK\l”_Toc232213799”致谢 39附录 401．系统总程序清单 40HYPERLINK\l”_Toc232213802"2．系统的原理图 49HYPERLINK\l”_Toc232213803”3．外文资料原文 50时可以自动向CPU提出溢出中断请求,以表明定时器T0或T1的定时时间已到.（3）串行口中断源串行口中断由AT89C51内部串行口的中断源产生,也是一种内部中断。串行口中断分为串行口发送中断和串行口接收中断两种。在串行口进行发送/接收数据时,每当串行口发送/接收完一组串行数据时串行口电路自动使串行口控制寄存器SCON中的RI或TI中断标志位置位，并自动向CPU发出串行口中断请求,CPU响应串行口中断后便立即转入串行口中断服务程序执行.因此，只要在串行口中断服务程序中安排一段对SCON中RI和TI中断标志位状态的判断程序，便可区分串行口发生了接收中断请求还是发送中断请求。（4）中断标志AT89C51在S5P2时检测(或接收)外部(内部）中断源发来的中断请求信号后先使相应中断标志位置位,然后便在下个机器周期检测这些中断标志位状态,以决定是否响应该中断。2。3ADC0809模数转换器ADC0809是位A/D转换芯片，它是采用逐次逼近的方法完成A/D转换的。ADC0809由单+5V电源供电；片内带有锁存功能的8路模拟多路开关，可对8路0～5V的输入模拟电压分时进行转换，完成一次转换约需100µS；片内具有多路开关的地址译码器和锁存器、高阻抗斩波器、稳定的比较器，256电阻T型网络和树状电子开关以及逐次逼近寄存器.ADC0809是引脚双列直插式封装,引脚及其功能（图2-2）:1．D7～D0：8位数字量输出引脚.2．IN0～IN7：8路模拟量输入引脚。3．VCC：+5V工作电压.4．GND：接地。5．REF(+）：参考电压正端.6．REF(-）：参考电压负端.7．START：A/D转换启动信号输入端.8．A、B、C:地址输入端。9．ALE：地址锁存允许信号输入端。10．EOC：转换结束信号输出引脚,开始转换时为低电平,当转换结束时为高电平。11．OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。12．CLK：时钟信号输入端，译码后可选通IN0～IN7八个通道中的一个进行转换。表2-1A、B、C的输入与被选通道的通道关系被选中的通道CBAIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7000011110011001101010101图2—2ADC0809的管脚图2。4运算放大器LM324本次设计所用的运算放大器是LM324,而LM324的系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点.该四放大器可以工作在低到3伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。它的性能特点是短跑保护输出、真差动输入级、底偏置电流为最大100mA、每封装含四个运算放大器、具有内部补偿的功能、共模范围扩展到负电源、行业标准的引脚排列、输入端具有静电保护功能。运算放大器LM324的引脚图如图2-3：图2—3运算放大器LM324的引脚图由于本次设计中采集电路所采集到的信号值与我们所预期的结果有时会有很大的差距，因此信号值要被真实地反映出来,须采用放大电路进一步处理。按比例将信号放大的电路，称为比例运算放大电路，简称比例电路.对于比例电路，在实际应用中可分为以下几种，下面也做一些简单的介绍.1．反相比例放大器如图2—4所示，集成运放的同相输入端通过电阻R接地，电阻与信号源串联，另一端接到运放的反相输入端，运放的输出端与反相输入端之间接有电阻，为保证集成运放输入级两边对称,(2-2）比例电路输出电压与输入电压之间的函数关系为：（2-3)（2—4）图2-4反向比例电路注意：反相比例电路的特点是深度电压并联负反馈电路。因此，集成运放的反相输入端为“虚地”点，它的共模输入电压可视为零，对运放的共模抑制要求低;比例电路的输入电阻小，可视为，因此对输入电流有一定要求；输出电阻视为零,在适应不同大小负载的能力较强。2．同相比例放大器如图2—5所示,为同相比例电路，为保证电路输入对称仍要求：（2-5）输出电压与输入电压的函数关系为:（2—6）(2—7）图2-5同相比例电路注意：同相比例电路的特点是深度电压串联负反馈电路。电路的输入电阻很大，可达100M以上；输出电阻很小可视为零,因此有较强的带负载能力。由于，集成运放的共模抑制比要求较高，这是缺点。2。5移位寄存器74LS164移位寄存器74LS164的引脚如图2—6所示:图2-6移位寄存器74LS164引脚图74LS164为串行输入、并行输出移位寄存器，其引脚功能如下:A、B——串行输入端；Q0~Q7—-并行输出端;-—清除端，低电平有效；CLK——时钟脉冲输入端，上升沿有效。多片74LS164串联，能实现多位LED静态显示.每扩展一片164就可增加一位显示。MR接+5V，不清除。2.6数码显示管LED图2—7数码显示管LED引脚图LED显示器是单片机应用系统中常见的输出器件，而在单片机的应用上也是被广泛运用的。如果需要显示的内容只有数码和某些字母,使用LED数码管是一种较好的选择。LED数码管显示清晰、成本低廉、配置灵活,与单片机接口简单易行。LED数码管作为显示字段的数码型显示器件，它是由若干个发光二极管组成的。当发光二极管导通时,相应的一个点或一个笔画发亮，控制不同组合的二极管导通,就能显示出各种字符,常用的LED数码管有7段和“米”字段之分。这种显示器有共阳极和共阴极两种。共阴极LED显示器的发光二极管的阴极连在一起，通常此共阴极接地。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。同样,共阳极LED显示器的发光二极管的阳极接在一起，通常此共阳极接正电压，当某个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮,相应的段被显示。本次设计所用的LED数码管显示器为共阳极。LED数码管的使用与发光二极管相同，根据材料不同正向压降一般为1.5~2V,额定电流为10MA，最大电流为40MA。静态显示时取10MA为宜,动态扫描显示可加大脉冲电流，但一般不超过40MA。2。7数字温度计DS18S20在传统的模拟信号远距离的温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术。另外考虑到一般的测量现场的电磁环境非常的恶劣,各种干扰信号较强,模拟信号很容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度。因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力较强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效的方案.在实际的温度测量过程中被广泛应用,同时也取得了良好的测量效果。DS18S20数字温度计的主要特性：1．DS18S20的适应电压范围更宽,其范围为：3.0—5.5V,而且它能够直接由数据线获取电源（寄生电源)，无需外部工作电源。2．DS18S20提供了9位摄氏温度测量，具有非易失性、上下触发门限用户可编程的报警功能。3．DS18S20通过1—Wire®总线与中央微处理器通信，仅需要单根数据线(或地线)。同时，在使用过程中，它不需要任何的外围的元件，全部的传感元件和转换电路集成在形状如一只三极管的集成电路内。4．DS18S20具有—55°C至+125°C的工作温度范围，在-10°C至+85°C温度范围内精度为±0。5°C。5．每片DS18S20具有唯一的64位序列码,这些码允许多片DS18S20在同一条1-Wire总线上工作，因而，可方便地使用单个微处理器控制分布在大范围内的多片DS18S20器件.6．DS18S20的测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU,同时还可以传送给CRC校验码，它具有极强的抗干扰纠错的能力。7．DS18S20具有负载特性，当电源极性接反时,芯片不会因发热而烧毁，但是不能正常的工作。根据以上这些特性而从中受益的应用包括：HVAC环境控制、室内，设备或者机器内部的温度监测系统、过程监控和控制系统.第3章电路设计本设计采用按键作为输入控制,通过温度多采样单元采集温度信息,经过LM324放大器放大及ADC0809数模转换器将其转换,由主机AT89C51进行处理并将实际温度值和设定温度值分别显示在共阳极数码显示管LED上。3。1单片机控制单元单片机控制单元，如图3—1所示,包括按键控制电路，其中按键控制电路这一模块设置了：“设置”、“加1”、“右移”、“确定”四个按键，来实现人机对话。人为地设定温度门限值，使电路在人为设定的某一温度值相对稳定的工作.图3-1按键控制电路3.2温度采样部分温度采样单元,如3-2所示，用于采集被控对象的温度参数，它由温度电压转换、小信号放大及A/D转换三部分组成。其中，将温度转化为电量的温度电压转换由温度传感器-热敏电阻实现,小信号放大由桥式放大电路实现,A/D转换选择模数转换器ADC0809,将采集到的温度模拟信号转换为AT89C51能够处理的二进制数字信号。图3-2温度采样单元温度传感器:广义来讲，一切随温度变化而物体性质亦发生变化的物质均可作为温度传感器。例如，我们平常使用的各种材料、元件，其性质或多或少地都会随其所处的环境温度变化而变化，因而它们几乎都能作为温度传感器使用。但是，一般真正能作为实际中可使用的温度传感器的物体一般需要具备下述条件：1．物体的特性随温度的变化有较大的变化，且该变化量易于测量。2．对温度的变化有较好的一一对应关系,即对除温度外其他物理量的变化不敏感。3．性能误差及老化小、重复性好，尺寸小.4．有较强的耐机械、化学及热作用等的特点。5．与被检测的温度范围和精度相适应.6．价格适宜，适合于批量生产。符合上述条件的常用温度传感器有热电偶、热电阻、光辐射温度计、玻璃温度计、半导体集成温度传感器等.3。3模数转换部分模数转换是将模拟输入信号转换为N位二进制数字输出信号的技术。采用数字信号处理能够方便地实现各种先进的自适应算法，完成模拟电路无法实现的功能，因此，越来越多的模拟信号处理正在被数字技术所取代.与之相应的是，作为模拟系统和数字系统之间桥梁的模数转换的应用日趋广泛.为了满足市场的需求，各芯片制造公司不断推出性能更加先进的新产品、新技术，令人目不暇接。3.3。1模数转换技术本次设计还涉及到数模转换技术，而模数转换技术包括采样、保持、量化和编码四个过程。1．采样就是将一个连续变化的模拟信号x（t)转换成时间上离散的采样信号x(n)。根据奈奎斯特采样定理，对于采样信号x（t),如果采样频率fs大于或等于2fmax（fmax为x（t)最高频率成分）,则可以无失真地重建恢复原始信号x（t）.实际上，由于模数转换器器件的非线性失真、量化噪声及接收机噪声等因素的影响采样速率一般取fs=2.5fmax。通常采样脉冲的宽度tw是很短的，故采样输出是断续的窄脉冲。2．要把一个采样输出信号数字化，需要将采样输出所得的瞬时模拟信号保持一段时间，这就是保持过程。3．量化是将连续幅度的抽样信号转换成离散时间、离散幅度的数字信号，量化的主要问题就是量化误差。假设噪声信号在量化电平中是均匀分布的,则量化噪声均方值与量化间隔和模数转换器的输入阻抗值有关。4．编码是将量化后的信号编码成二进制代码输出。这些过程有些是合并进行的,例如,采样和保持就利用一个电路连续完成，量化和编码也是在转换过程中同时实现的，且所用时间又是保持时间的一部分。3。3。2积分型模数转换器积分型模数转换器称双斜率或多斜率数据转换器，是应用最为广泛的转换器类型。双斜率转换器包括两个主要部分:一部分电路采样并量化输人电压,产生一个时域间隔或脉冲序列，再由一个计数器将其转换为数字量输出.双斜率转换器由1个带有输人切换开关的模拟积分器、1个比较器和1个计数单元构成.积分器对输入电压在固定的时间间隔内积分,该时间间隔通常对应于内部计数单元的最大计数。时间到达后将计数器复位并将积分器输入连接到反极性（负)参考电压。在这个反极性信号作用下，积分器被“反向积分”直到输出回到零，并使计数器终止，积分器复位。积分型模数转换器的采样速度和带宽都非常低，但它们的精度可以做得很高，并且抑制高频噪声和固定的低频干扰(如50Hz或60Hz）的能力，使其对于嘈杂的工业环境以及不要求高转换速率的应用非常有效.3.4显示部分通过74LS164芯片将主机处理的温度信息显示在LED数码管上。图3-3则为温度控制系统的单片机显示部分.而显示部分在整个的设计过程中的作用也是很大的.图3—3温度显示电路3。5调节执行单元调节执行单元，如图3-4所示，采用实时控制的方法,在主机AT89C51的P1.4口输出温度控制信号，由光电耦合器MOC3041（光电耦合器)和可控硅SCR组成。其中光电耦合器MOC3041的作用是将单片机系统与可控硅SCR电路隔开,避免在高压过程中的干扰信号影响单片机的运行；可控硅SCR的作用是相当于一个固态的触点,使之有能力开启或关断电炉，从而控制电炉通断，以实现对水温的实时控制.图3—4调节执行单元PAGE26第4章软件设计4.1主程序流程图系统的软件部分由主程序流程图、中断子程序流程图、按键流程图和显示流程图四部分组成。系统的主程序流程图如图4—1，当有信号输入时，主程序启动，根据内部设定的条件逐步运行,达到设计目的.NY初始化处理按键、显示设定值NY初始化处理按键、显示设定值启动A/D转换数值处理显示实际温度比较设定温度值和实际温度值是否大于？加热开始停止图4-1主程序流程图4.2中断子程序流程图图4—2为中断子程序的流程图，这个主要是为了保障整个软件程序在运行时可以达到中断，从而使系统进一步达到完善。NYYNYNYN关中断保护现象NYYNYNYN关中断保护现象A右移一位读P1口送至AC=1?C=1?C=1?C=1?右移一位右移一位右移一位中断返回开中断恢复现场MOV35H,#1MOV35H,#2MOV35H,#3MOV35H,#4开始图4-2中断子程序4.3按键流程图图4—3为系统的按键流程图.主要是通过人为的对外部按键的控制来调节系统的温度，从而实现系统对温度的手动和自动控制。NNYN中断P1.4=0?P1.5=0?P1.7=0?P1.6=0?转IR1转IR4转IR2转IR3返回NYNYY图4-3按键流程图4.4显示流程图图4-4为系统的显示流程图.主要是通过对传输过来的信号进行显示后，给操作者提供提示.已达到为本系统提供对温度的显示和监控的目的。开始开始结束串行口初始化往缓冲区送数查段码送显示图4-4显示流程图本章节主要讲的是单片机温度系统的软件设计部分的主要的流程图，这也是系统程序设计的基本设计思路，通过依照四部分的流程图进行设计，已达到对系统完整的运行，对温度的显示、监控和控制.第5章系统调试及结论分析单片机应用系统样机组装好以后,便可进入系统的在线（联仿真器）调试，其主要任务是排除样机硬件故障,并完善其硬件结构，试运行所设计的程序，排除程序错误,优化程序结构，使系统达到期望的功能，进而固化软件，使其产品化。5.1硬件调试单片机应用系统的硬件和软件调试是交叉进行的，但通常是先排除样机中明显的硬件故障，尤其是电源故障，才能安全地和仿真器相连，进行综合调试。5。1.1硬件电路故障及解决方法1．错线、开路、短路：由于设计错误和加工过程中的工艺性错误所造成的错线、开路、短路等故障。解决方法：在画原理图时仔细检查、校正即可解决。2．元器件损坏：由于对元器件使用要求的不熟悉及制作调试过程中操作不当致使器件损坏.解决方法:在设计过程中要明确各元器件的工作条件，严格按照制作要求进行操作，损坏的元器件要及时更换，以免损坏其他元件或影响电路功能的实现。3．电源故障:设计中存在电源故障，即上电后将造成元器件损坏、无法正常供电，电路不能正常工作。电源的故障包括：电压值不符和设计要求，电源引出线和插座不对应，各档电源之间的短路,变压器功率不足,内阻大，负载能力差等。解决方法：电源必须单独调试好以后才能加到系统的各个部件中。本设计中就出现电源故障经过一个稳压电路才使其正常工作。5。1.2硬件调试方法本设计调试过程中所用的调试方法有：静态测试、联仿真器在线调试等。1．静态测试在样机加电之前，首先用万用表等工具，根据硬件电器原理图和装配图仔细检查样机线路的正确性，并核对元器件的型号、规格和安装是否符合要求。应特别注意电源的走线，防止电源之间的短路和极性错误，并重点检查扩展系统总线（地址总线、数据总线和控制总线）是否存在相互间的短路或与其它信号线的短路。第二步是加电后检查各个插件上引脚的电位，仔细测量各点电位是否正常,尤其应注意单片机插座上的各点电位，若有高压，联机时将会损坏仿真器。第三步是在不加电情况下,除单片机以外，插上所有的元器件，最后用仿真适配器将样机的单片机插座和仿真器的仿真接口相连，为联机调试做准备。2．联仿真器在线调试测试RAM存储器：用仿真器写命令将一批数据写入样机中扩展的RAM，然后用读命令读出其内容，若对任意单元读出和写入内容一致，则扩展RAM和单片机的连接没有逻辑错误。若读出写入内存不一致,则可能是地址数据线短路，试写入不同的数据观察读出结果，或缩小对RAM的读写范围，检查对RAM中其它区域的影响，这样可初步对地址数据线短路错误定位，再用万用表、示波器等进一步确诊.5.2软件调试5。2。1软件电路故障及解决方法设计软件部分出现这种错误的现象:1．当以断点或连续方式运行时，目标系统没有按规定的功能进行操作或什么结果也没有，这是由于程序转移到意外之处或在某处死循环所造成的。解决方法：这类错误的原因是程序中转移地址计算错误、堆栈溢出、工作寄存器冲突等。在采用实时多任务操作系统时，错误可能在操作系统中，没有完成正确的任务调度操作，也可能在高优先级任务程序中，该任务不释放处理器,使CPU在该任务中死循环.通过对错误程序的修改使其实现预期的功能。2．不响应中断CPU不响应中断或不响应某一个中断这种错误的现象是连续运行时不执行中断任务程序的规定操作，当断点设在中断入口或中断服务程序中时碰不到断点。错误的原因有：中断控制寄存器（IE，IP）的初值设置不正确，使CPU没有开放中断或不许某个中断源请求；或者对片内的定时器、串行口等特殊功能寄存器和扩展的I/O口编程有错误,造成中断没有被激活；或者某一中断服务程序不是以RETI指令作为返回主程序的指令，CPU虽已返回到主程序但内部中断状态寄存器没有被清除，从而不响应中断;或由于外部中断源的硬件故障使外部中断请求无效。解决方法：修改中断控制寄存器（IE,IP）的初值设置。3．结果不正确目标系统基本上已能正常操作，但控制有误动作或者输出的结果不正确。这类错误大多是由于计算程序中的错误引起的.错误原因没有查明,没有解决。5.2.2软件调试方法软件调试所使用的方法有：计算程序的调试方法、I/O处理程序的调试法、综合调试法等。1．计算程序的调试方法计算程序的错误是一种静态的固定的错误，因此主要用单拍或断点运行方式来调试。根据计算程序的功能，事先准备好一组测试数据。调试时,用防真器的写命令，将数据写入计算程序的参数缓冲单元，然后从计算程序开始运行到结束，运行的结果和正确数据比较，如果对有的测试数据进行测试，都没有发生错误，则该计算程序调试成功；如果发现结果不正确，改用单步运行方式，即可检查出错误所在。计算程序的修改视错误性质而定。若是算法错误，那是根本性错误,应重新设计该程序；若是局部的指令有错，修改即可。如果用于测试的数据没有全部覆盖实际计算的原始数据的类型，调试没有发现错误可能在系统运行过程中暴露出来。2．I/O处理程序的调试对于A/D转换一类的I/O处理程序是实时处理程序，因此一般用全速断点运行方式或连续运行方式进行调试。3．综合调试在完成了各个模块程序（或各个任务程序)的调试工作以后，便可进行系统的综合调试。综合调试一般采用全速断点运行方式,这个阶段的主要工作社排除系统中遗留的错误以提高系统的动态性能和精度。在综合调试的最后阶段,应在目标系统的晶振频率工作，使系统全速运行目标程序，实现了预定功能技术指标后,便可将软件固化，然后在运行固化的目标程序，成功后目标系统便可脱机运行.一般情况下，这样一个应用系统就算研制成功了.5。3结论分析通过对系统硬件的调试，进一步理解了水温控制系统的原理，同时也发现了问题,原设计电路缺乏对水温的实时控制，因此后加入调节执行单元，采用实时控制的方法，在主机AT89C51的P1.4口输出温度控制信号,由光电耦合器MOC3041和可控硅SCR组成。其中光电耦合器MOC3041的作用是将单片机系统与可控硅SCR电路隔开，避免在高压过程中的干扰信号影响单片机的运行；可控硅SCR的作用是相当于一个固态的触点，使之有能力开启或关断电炉，从而控制电炉通断,以实现对水温的实时控制.第6章总结与展望6。1总结近三个月的毕业设计即将结束，这意味着我们的大学生活也要结束了，但我们的学习没有结束，在本次设计中，我们所学过的理论知识接受了实践的检验，增强我的综合运用所学知识的能力及动手能力,为以后的学习和工作打下了良好的基础。本文以AT89C51系列单片机为核心,用AT89C51单片机作为控制器件，温度信号通过热敏电阻和放大器转换成电信号,再由ADC0809转换成为数字信号,测温电路采用桥式电路，温度设定采用按键移位式设定方法，温度控制采用光耦和可控硅控制加热器。软件算法采用设定值和测量值相比较的算法.在单片机应用的基础上，实现了一种用带有E²PROM的AT89C51单片机控制传感器的自动化温度监控系统。通过三个月的设计,我也有很深的感触：当今社会在飞速发展，科学技术发展的速度更是迅猛无比，尤其是单片机技术在未来社会发展中一定会起着十分重要的作用，而通过本次设计无论是从硬件实现还是到整个程序的完成，无不是对我个人专业能力的一次提高和体现。而本次设计主要是完成两方面工作，软件程序设计和硬件电路板设计。软件设计包括用单片机设计语言设计控制系统并仿真、实现。硬件设计包括绘制电路原理图，生成图后制作电路板、插件焊件、再做硬件测试.通过这些都使我对采用单片机设计方法有了更深的理解和掌握，同时也让我把所学的知识广泛的应用到了实践中，充分的做到了理论与实践相结合。无论从专业知识、动手能力，还是毅志品质，都使我受益非浅。当然,这与老师和同学的热心帮助也是分不开的.大学生活虽然结束了,但我们的学习还没有结束，只有不断学习，用知识充实自己的头脑,才能在未来社会有一席之地，才能为社会的发展做出应有的贡献，一句话：学无止境。6。2展望单片为我们改变了什么？纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置,到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输,到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等,这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能做,但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大,而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。据统计，我国的单片机年容量已达3亿片，且每年以大约20％的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机，并不断地辐射向内地。所以，学习单片机在我国是有着广阔前景的。目前，测温控温系统得到快速的发展,国外的测量控制系统已经成熟，产品也较多。近两年，国内也出现了许多高精度的温度控制系统产品，但相对于用户来说，价格还是偏高。而由于竞争越来越激烈,现在企业发展的趋势是如何最有效的提高生产效率,降低生产成本。寻求性能可靠、价格低廉，且应用广泛的元器件是生产过程的首先要考虑的问题,因此像本设计这种控制简单、精度较高、价格低廉的控制系统会有很好的发展前景，所以学好单片机技术也十分重要。通过本次的设计，是我感觉到单片机的应用会越来越广泛，而且，在医疗事业的发展中，单片机也会越来越重要.以后的医疗服务会急速的向现代化，智能化方向发展,从而增加了安全性，减少了操作的繁琐性.学习并使用单片机为核心进行设计，将为我们电子工作者打开一扇通往电子设计新出路的大门。参考文献[1］张毅刚。单片机原理及应用［M］。高等教育出版社.2004年1月，第1版：137-156［2］曹巧媛主编.单片机原理及应用(第二版).北京:电子工业出版社，2002[3]何力民编.单片机高级教程.北京:北京航空大学出版社,2000[4］金发庆等编。传感器技术与应用。北京机械工业出版社,2002［5]王锦标,方崇智．过程计算机控制．北京：清华大学出版社，1997;36～40[6］邵惠鹤．工业过程高级控制．上海：上海交通大学出版社,1997；58—62，78—101［7］胡寿松．自动控制原理．北京：国防工业出版社，2000;103—124［8］刘伯春．智能PID调节器的设计及应用．电子自动化，1995；（3)：20～25[9]KatsuhikoOgata．ModenControlEngineering．Publishinghouseofelectronicsindustry，2000：196—202[10］周润景，张丽娜．基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真［M］．北京:航空航天大学出版社，2006.P321~P326[11]王忠飞，胥芳．MCS-51单片机原理及嵌入式系统应用［M］．西安:西安电子科技大学出版社，2007．P268—273[12］刘国钧,陈绍业，王凤翥.图书馆目录。第1版。北京：高等教育出版社,1957［13]傅承义,陈运泰，祁贵中.地球物理学基础.北京:科学出版社，1985,447［14］Microchip24C01B/02B8位PIC®单片机产品手册[ED/OL]，http：///publish/data/2007/2/data_14_27926。html.[15]赵娜，赵刚，于珍珠等.基于51单片机的温度测量系统［J］.微计算机信息，2007，1-2：146-148。致谢在四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。在这四年的求学生涯中师长、亲友给与了我大力支持，在这个翠绿的季节我将迈开脚步走向远方，怀念，思索，长长的问号一个个在求学的路途中被知识的举手击碎，而人生的思考才刚刚开始。感谢我教书育人的老师，我不是你们最出色的学生，而你们却是我最尊敬的老师。大学时代的老师治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔,置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了对待知识，走向社会的思考方式。在这里尤其要感谢冯璐老师,从论文题目的选定到论文写作的指导,感谢您的悉心的点拨。感谢同学在我遇到困境时向我伸出援助之手，同窗之谊我们社会再续；在论文即将完成之际,我的心情无法平静,从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助,在这里请接受我诚挚谢意！附录1．系统总程序清单主程序如下：ORG0000HAJMPMAINORG0013HLJMPIN1ORG0030HMAIN：MOVSP，＃60HMOVP1，＃0FHSETBP1.4SETBEASETBEX1MOV5AH，#0MOV5BH,＃2MOV5CH，＃5MOV5DH，#0MOV28H，#0MOVTCON，#05HMOV29H，#01HMOV35H,#10MOV37H，＃10LOOP：MOVA，35HCJNEA,#1，NEXTLJMPN1NEXT：LCALLADMOVR2,#0MOVR3，40HLCALLQ1MOV3AH，R2MOV3BH，R3LCALLBJLCALLDIRLCALLTIMLJMPLOOPNI：LCALLSDN4：MOVA，35HCJNEA,＃2,N2MOVA，R4ADDA，#1MOV52H，ACLRCMOVA，R4SUBBA，#1MOV53H,AMOVA，31HMOV5AH,AMOVA，32HMOV5BH,AMOVA，33HMOV5CH，AMOVA，34HMOV5DH，ARETIN1：PUSHPSWPUSHACCCLREX1MOVA,P1RRCAJCM1MOV35H，#1LJMPTTM1：RRCAJCM2MOV35H，＃2MOVA，28HSETBACC。0MOV28H，ALJMPTTM2:RRCAJCM3MOV35H，#3MOVA，28HSETBACC。0MOV28H,ALJMPTTM3:RRCAJCTTMOV35H，#4TT：NOPPOPACCPOPPSWSETBEX1RETIAD1：MOVA，37HANLA,＃0FHORLA,＃30HMOVR1,AMOVA，＠R1INCAMOVB,#10DIVABMOVA,BMOV@R1,ARETIDB:MOV30H，#0MOVR0,#30HMOVR2，#3MOVR3,＃0MOVA，＠R0MOVR4,ALP:MOVA,R4MOVB，＃10MULABMOVR4,AMOVA，#10XCHA,BXCHA,R3MULABADDA，R3XCHA,R4INCR0ADDA，＠R0XCHA,R4ADDCA，#0MOVR3,ADJNZR2，LPRETBJ：MOV30H，#0MOVA，40HCLRCSUBBA,52HJCXXSETBP1。4RETXX:MOVA，40HCLRCSUBBA,53HJNCWWCLRP1.4WW:RETQ1:MOVDPTR,#TABLEMOVA,R3CLRCRLCAMOVR3，AXCHA,R2RLCAXCHA，R2ADDA，DPLMOVDPL，AMOVA，DPHADDCA，R2MOVDPH，ACLRAMOVCA，@A+DPTRMOVR2，ACLRAINCDPTRMOVCA，@A+DPTRMOVR3,ARETTABLE:DW000，045,051，056，062，066DW070,074,081，086，092DW098，100,105，110,116DW121，124,130,135，138DW142，146,151，154,160DW165，168，170，175，178DW180，184，190，193,195DW208，214，220，224,229DW232，238，242，250，255DW260，264,271,275，280DW284，292,294，295,300DW306，311,316，321，325DW330，334,338，343,347DW350，355,360,362，364DW366，368,370,375，376DW378，379，380,382,384DW385，387,388，389,390DW392，395，396,399,400DW402，403,405，406,408DW410,412,414，416,418DW419，420,422,423，425DW427，428，430,432，436DW438,439，440，442,444DW445，446,449,450，452DW438，440，442，446,448DW450,452,453，455，456DW458，461，463，465,468DW468，470，472，475,478DW480,480,482,485,485DW488,490，491，493，495DW498，500，500,501,504DW505，508，510，512，515DW518,518，522，524,528DW532,536，540，540,545DW548，549，551,554,556DW559,560，562,565，568DW570,572，573，575，578DW580，583,585,588，590DW595，596，598,600,602DW608,610，610，612，615DW620，623,625,628，630DW632，635,640,642,645DW648,650，652，655,658DW660,664,665,668,672DW675，677,680，685，688DW690，695，700，705，710DW712，715,718,720,725DW769，773,775,780,782DW810,815,818,820NDIV1:MOVA，R3CLRCSUBBA,R7MOVA，R2SUBBA,R6JNCNDVE1MOVB，#16NDVL1:CLRCMOVA,R5RLCAMOVR5,AMOVA,R4RLCAMOVR4，AMOVA,R3RLCAMOVR3，AXCHA,R2RLCAXCHA,R2MOVF0，CCLRCSUBBA，R7MOVR1,AMOVA,R2SUBBA,R6JBF0，NDVM1JCNDVD1NDVM1：MOVR2,AMOVA,R1MOVR3，AINCR5NDVD1:DJNZB，NDVL1CLRF0RETNDVE1：SETBF0RET2．系统的原理图3．外文资料原文ProgressinComputersPrestigeLecturedeliveredtoIEE，Cambridge,on5February2004MauriceWilkesComputerLaboratoryUniversityofCambridgeThefirststoredprogramcomputersbegantoworkaround1950.TheonewebuiltinCambridge，theEDSACwasfirstusedinthesummerof1949.Theseearlyexperimentalcomputerswerebuiltbypeoplelikemyselfwithvaryingbackgrounds.Weallhadextensiveexperienceinelectronicengineeringandwereconfidentthatthatexperiencewouldstandusingoodstead.Thisprovedtrue，althoughwehadsomenewthingstolearn。Themostimportantofthesewasthattransientsmustbetreatedcorrectly；whatwouldcauseaharmlessflashonthescreenofatelevisionsetcouldleadtoaseriouserrorinacomputer。Asfarascomputingcircuitswereconcerned，wefoundourselveswithanembarassderichess.Forexample，wecouldusevacuumtubediodesforgatesaswedidintheEDSACorpentodeswithcontrolsignalsonbothgrids,asystemwidelyusedelsewhere.Thissortofchoicepersistedandthetermfamiliesoflogiccameintouse.ThosewhohaveworkedinthecomputerfieldwillrememberTTL,ECLandCMOS。Ofthese,CMOShasnowbecomedominant.Inthoseearlyyears，theIEEwasstilldominatedbypowerengineeringandwehadtofightanumberofmajorbattlesinordertogetradioengineeringalongwiththerapidlydevelopingsubjectofelectronics。dubbedintheIEElightcurrentelectricalperlyrecognisedasanactivityinitsownright.Irememberthatwehadsomedifficultyinorganisingaconferencebecausethepowerengineers’waysofdoingthingswerenotourways.AminorsourceofirritationwasthatallIEEpublishedpaperswereexpectedtostartwithalengthystatementofearlierpractice，somethingdifficulttodowhentherewasnoearlierpracticeConsolidationinthe1960sBythelate50sorearly1960s，theheroicpioneeringstagewasoverandthecomputerfieldwasstartingupinrealearnest。Thenumberofcomputersintheworldhadincreasedandtheyweremuchmorereliablethantheveryearlyones.Tothoseyearswecanascribethefirststepsinhighlevellanguagesandthefirstoperatingsystems.Experimentaltime-sharingwasbeginning,andultimatelycomputergraphicswastocomealong。Aboveall,transistorsbegantoreplacevacuumtubes。Thischangepresentedaformidablechallengetotheengineersoftheday。Theyhadtoforgetwhattheyknewaboutcircuitsandstartagain.Itcanonlybesaidthattheymeasuredupsuperblywelltothechallengeandthatthechangecouldnothavegonemoresmoothly。Soonitwasfoundpossibletoputmorethanonetransistoronthesamebitofsilicon，andthiswasthebeginningofintegratedcircuits.Astimewenton,asufficientlevelofintegrationwasreachedforonechiptoaccommodateenoughtransistorsforasmallnumberofgatesorflipflops.Thisledtoarangeofchipsknownasthe7400series。Thegatesandflipflopswereindependentofoneanotherandeachhaditsownpins。Theycouldbeconnectedbyoff-chipwiringtomakeacomputeroranythingelse.Thesechipsmadeanewkindofcomputerpossible.Itwascalledaminicomputer。Itwassomethinglessthatamainframe,butstillverypowerful,andmuchmoreaffordable.Insteadofhavingoneexpensivemainframeforthewholeorganisation,abusinessorauniversitywasabletohaveaminicomputerforeachmajordepartment。Beforelongminicomputersbegantospreadandbecomemorepowerful。Theworldwashungryforcomputingpowerandithadbeenveryfrustratingforindustrynottobeabletosupplyitonthescalerequiredandatareasonablecost。Minicomputerstransformedthesituation。Thefallinthecostofcomputingdidnotstartwiththeminicomputer；ithadalwaysbeenthatway.ThiswaswhatImeantwhenIreferredinmyabstracttoinflationinthecomputerindustry‘goingtheotherway’.Astimegoesonpeoplegetmorefortheirmoney,notless.ResearchinComputerHardware.ThetimethatIamdescribingwasawonderfuloneforresearchincomputerhardware。Theuserofthe7400seriescouldworkatthegateandflip-floplevelandyettheoveralllevelofintegrationwassufficienttogiveadegreeofreliabilityfarabovethatofdiscreettransistors.Theresearcher,inauniversityorelsewhere,couldbuildanydigitaldevicethatafertileimaginationcouldconjureup。IntheComputerLaboratorywebuilttheCambridgeCAP，afull-scaleminicomputerwithfancycapabilitylogic。The7400serieswasstillgoingstronginthemid1970sandwasusedfortheCambridgeRing，apioneeringwide-bandlocalareanetwork.PublicationofthedesignstudyfortheRingcamejustbeforetheannouncementoftheEthernet.Untilthesetwosystemsappeared，usershadmostlybeencontentwithteletype—basedlocalareanetworks.Ringsneedhighreliabilitybecause，asthepulsesgorepeatedlyroundthering，theymustbecontinuallyamplifiedandregenerated.Itwasthehighreliabilityprovidedbythe7400seriesofchipsthatgaveusthecourageneededtoembarkontheprojectfortheCambridgeRing.TheRISCMovementandItsAftermathEarlycomputershadsimpleinstructionsets.Astimewentondesignersofcommerciallyavailablemachinesaddedadditionalfeatureswhichtheythoughtwouldimproveperformance.Fewcomparativemeasurementsweredoneandonthewholethechoiceoffeaturesdependeduponthedesigner'sintuition.In1980,theRISCmovementthatwastochangeallthisbrokeontheworld。ThemovementopenedwithapaperbyPattersonandDitzelentitledTheCasefortheReducedInstructionsSetComputer。Apartfromleadingtoastrikingacronym,thistitleconveyslittleoftheinsightsintoinstructionsetdesignwhichwentwiththeRISCmovement,inparticularthewayitfacilitatedpipelining，asystemwherebyseveralinstructionsmaybeindifferentstagesofexecutionwithintheprocessoratthesametime。Pipeliningwasnotnew,butitwasnewforsmallcomputersTheRISCmovementbenefitedgreatlyfrommethodswhichhadrecentlybecomeavailableforestimatingtheperformancetobeexpectedfromacomputerdesignwithoutactuallyimplementingit.Irefertotheuseofapowerfulexistingcomputertosimulatethenewdesign。Bytheuseofsimulation,RISCadvocateswereabletopredictwithsomeconfidencethatagoodRISCdesignwouldbeabletoout-performthebestconventionalcomputersusingthesamecircuittechnology.Thispredictionwasultimatelybornoutinpractice。Simulationmaderapidprogressandsooncameintouniversalusebycomputerdesigners.Inconsequence,computerdesignhasbecomemoreofascienceandlessofanart。Today，designersexpecttohavearoomfulof，computersavailabletodotheirsimulations，notjustone.Theyrefertosucharoomfulbytheattractivenameofcomputerfarm。Thex86InstructionSetLittleisnowheardofpre—RISCinstructionsetswithonemajorexception,namelythatoftheIntel8086anditsprogeny，collectivelyreferredtoasx86。ThishasbecomethedominantinstructionsetandtheRISCinstructionsetsthatoriginallyhadaconsiderablemeasureofsuccessarehavingtoputupahardfightforsurvival。Thisdominanceofx86disappointspeoplelikemyselfwhocomefromtheresearchwings。bothacademicandindustrial.ofthecomputerfield。Nodoubt，businessconsiderationshavealottodowiththesurvivalofx86,butthereareotherreasonsaswell。Howevermuchweresearchorientedpeoplewouldliketothinkotherwise。highlevellanguageshavenotyeteliminatedtheuseofmachinecodealtogether.Weneedtokeepremindingourselvesthatthereismuchtobesaidforstrictbinarycompatibilitywithprevioususagewhenthatcanbeattained。Nevertheless，thingsmighthavebeendifferentifIntel’smajorattempttoproduceagoodRISCchiphadbeenmoresuccessful.Iamreferringtothei860（notthei960,whichwassomethingdifferent）.Inmanywaysthei860wasanexcellentchip,butitssoftwareinterfacedidnotfitittobeusedinaworkstation。Thereisaninterestingstinginthetailofthisapparentlyeasytriumphofthex86instructionset.ItprovedimpossibletomatchthesteadilyincreasingspeedofRISCprocessorsbydirectimplementationofthex86instructionsetashadbeendoneinthepast。Instead,designerstookaleafoutoftheRISCbook;althoughitisnotobvious,onthesurface,amodernx86processorchipcontainshiddenwithinitaRISC-styleprocessorwithitsowninternalRISCcoding。Theincomingx86codeis,aftersuitablemassaging，convertedintothisinternalcodeandhandedovertotheRISCprocessorwherethecriticalexecuti