毕业设计（论文）-基于单片机烤烟房恒温控制系统的设计

1、四川信息职业技术学院 毕业设计说明书(论文) 设计(论文)题目:基于单片机烤烟房恒温控制 系统的设计 专 业: 应用电子技术 班 级: 应电 08-2 学 号: 姓 名: _ 指导教师: _ 二一年九月十日 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) I 目录 摘要 .1 绪论 .2 第 1 章整体方案设计 .3 1.1 方案选择 .3 1.2 方案论证 .4 第 2 章系统硬件设计 .5 2.1 各功能模块设计 .5 2.1.1 单片机控制模块设计 .5 2.1.2 复位电路设计 .7 2.1.3 时钟电路设计 .7 2.1.4 A/D 转换模块设计.8 2.1.5 LED 显示电路设计.1

2、0 2.1.6 温度报警电路设计 .11 2.1.7 电机控制电路设计 .12 2.2 总体设计及功能描述 .12 2.2.1 整机工作原理描述 .12 第 3 章软件设计 .14 3.1 各功能模块划分 .14 3.2 主函数流程图 .14 3.3 定时器 1 中断流程图 .15 第 4 章电路仿真 .17 4.1 软件介绍 .17 4.2 调试的操作步骤 .17 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) II 4.3 仿真电路 .17 结 论 .20 参考文献 .21 附录 1整机电路图.22 附录 2元件明细表.23 附录 3系统控制程序.24 全套设计加扣 3346389411 或

3、3012250582 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 1 页 共 29 页 摘要 本系统是以 MCS-51 系列单片机 AT89C51 芯片作为核心元件，配以模/数转换电路、 LED 显示、报警、电机控制等电路构成烤烟房恒温控制系统。具有控制烤烟房温度的功 能，且实时显示温度以及驱动电机转动控制烤烟房内温度的特点，烤烟房恒温控制系 统是用热敏电阻采集温度信号经转换后变为微弱的电信号，再经过放大，送入 ADC0808 模/数转换器对温度信号进行转换后送到微处理器。要实现人工智能化，对温 度进行设定，还需要设计键盘/LED 显示与单片机系统进行沟通。 关键词关键词单片机；热敏电阻；

4、A/D 转换器；直流电机；继电器 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 2 页 共 29 页 绪论 现代信息技术的三大基础是信息采集控制（即传感器技术） 、信息传输（通信技术） 、和信息处理（计算机技术） 。恒温温度报警器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是 恒温报警器被用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量日渐上升。进入 21 世纪 后，恒温报警器正朝着智能化、高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、 开发虚拟恒温报警器和网络恒温报警器、研究单片机测温控制系统等高科技的方向迅 速发展。 目前烟草行业在世界各国的经济中占有非常重要的地位，其税收是各国政府财政 收入的重要来源之

5、一。烤烟质量主要由烟叶品种以及烟叶质量来决定，而烤烟质量的 好坏主要由烤烟温度和湿度来决定，这就是烘烤的科学化。烤烟房的温度的测量方法、 控制方法和精度等诸多方面需要得到改善和提高。而在烤烟的过程中，最重要的是控 制烤烟房的温度和湿度，烘烤的过程中的温湿度会直接的影响烟草产品的质量。本系 统是基于 AT89C51 单片机的温度测控系统，能够明显提高烟叶的烘烤质量，减轻烟农 劳动强度，并且还能实现自动实时检测与控制，产生显著的经济效益和社会效益，实 践证明该装置控制性能良好。 烤烟房应用在工业生产的很多领域中，人们还需要对各类加热炉、热处理炉、反 应烤房和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对

6、温度进行控制不仅具有控制方 便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大 大的提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常 会遇到的问题。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 3 页 共 29 页 第 1 章整体方案设计 1.1 方案选择 方案一：此方案采用单片机系统来实现。系统以单片机 AT89C51 为核心元件，模/ 数转换电路，键盘/LED 显示电路,报警电路，电机控制电路组成。电路实现简单，具有 足够的精度，功能较强，智能性和扩展性好。设计方框图如图 1-1 所示。 微 控 制 模 块 时钟与复位模块 A/D 转换模块

7、 LED 显示模块 电机驱动模块 报警模块 温度检测 温度处理 图 1-1 方案一框图 方案二：此方案是采用传统的模拟控制方案，选用模拟电路，用电位器设定给定 值，反馈的温度值和设定值比较后，决定加热或不加热和降温。其特点是电路简单， 易实现，但是系统所得结果的精度不高并且调节动作频繁，系统静差大，不稳定。系 统受环境影响大，不能实现复杂的控制计算，不能用数码管显示。设计方框图如图 1-2 所示。 数 据 采 集 比 较 器 固 态 继 电 器 负 载 信号放大 信号放大 温度设置 图 1-2 方案二框图 方案三：此方案采用 labview 的温度测控系统，该系统的硬件部分先将温湿度信 号转换

8、成电信号，并将调理后的数据传人计算机，之后由采集卡输出控制信号来对温 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 4 页 共 29 页 湿度控制器件进行控制。系统的硬件由温湿度传感器，DAO 卡(数据采集卡)、控制电路、 鼓风机及排风扇组成。图 1-3 所示为硬件结构框图。 计 算 机 PID 控制器 系统软件 数 据 采 集 信号调理 控制电路 温度传感器 排风扇 鼓风机 图 1-3 方案二框图 温控电路的工作原理：传感器输出的电信号经放大、滤波后，再经过数据采集卡 进入计算机，计算机根据实际温湿度和系统的给定温湿度求出偏差，利用 PID 控制算 法求出系统的输出控制信号，然后通过数据采

9、集卡输出控制信号，来控制继电器的动 作，进而控制鼓风机和排风扇工作，来调整烤房的温度和湿度。 1.2 方案论证 方案一是采用 ATC 公司的单片机 ATC89C51 作为控制器来实现烤烟房恒温控制系统， 单片机运算能力强，软件编程灵活，自由度大。它是 MCS-51 系列单片机的派生产品， 在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准 8051 单片机完全兼容，使用时容易掌握； ATC8951 单片机稳定可靠、应用广泛、通用性强，在系统/在应用可编程。而且单片机 在检测和控制系统中得到了广泛的应用，温度是一个系统经常需要测量、控制和保持 的量，而温度是一个模拟量，不能直接与单片机交换信息，采用适当的技

10、术将模拟的 温度量转化为数字的温度量，而且用软件的方法可实现系统的扩展和改进，调试简单。 采用单片机也可以使设计电路结构简单、美观。方案二采用传统的模拟电路、数字技 术电路设计，但是需要的分立元件太多并且电路复杂不美观。原理上虽然不困难但是 成本较高，还会遇到其它方面的问题，而且此方案只有硬件设计没有软件设计，硬件 设计是基础软件设计是核心。而方案三完全能实现设计要求，但系统电路复杂，难以 掌握，利用编程和计算机技术，软硬件部分都有由于这种方案结构复杂，而且生产的 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 5 页 共 29 页 工作量比较大，要用我们没学过的知识，不易设计。故经过对三种方

11、案的综合比较， 本设计采用了方案一。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 6 页 共 29 页 第 2 章系统硬件设计 硬件设计是整个系统的基础，要考虑的方方面面很多，除了实现烤烟房恒温报警 器的基本功能以外，主要还要考虑如下几个因素：系统稳定度；软件编程的易实 现性；系统其它功能及性能指标；因此硬件设计至关重要。现从各功能模块的实现 逐个进行分析探讨。温度报警电路系统主要是由六部分组成：单片机控制系统、模数 转换器、复位电路和时钟电路、电机控制电路、LED 显示器、报警电路。下面分别对各 单元电路进行设计。硬件系统框图如图 2-1 所示。 控 制 模 块 A/D 转换模块 LED

12、 显示模块 电机驱动模块 报警模块 时钟与复位模块 温度检测 温度处理 图 2-1 硬件系统框图 2.1 各功能模块设计 2.1.1 单片机控制模块设计 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3

13、.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51 图 2-2 AT89C51 外形及引脚排列图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 7 页 共 29 页 本系统选用 AT89C51 作为 CPU，ATMEL 公司的 AT89C51 单片机是一种高效微控制器， 它提供了丰富的外围接口和专用控制

14、器。单片机是本设计的核心，主要起控制作用。 采用 40 引脚双列直插封装形式，32 个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含 2 个 外中断口，2 个 16 位可编程定时计数器，2 个全双工串行通信口，因为受引脚数目的 限制，所以有不少引脚具有第二功能。外形及引脚排列如图 2-2 所示。 AT89C51 单片机的主要管脚功能： 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。 P1 口：P1

15、 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。 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。 P3 口：P3 口是 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

16、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。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。 ：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PSEN 周期两次有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。P

17、SENPSEN /VPP：当保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH） ，不EAEA 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 8 页 共 29 页 管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，将内部锁定为 RESET；当端保EAEA 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。 振荡器特性：XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以 配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可

18、采用。如采用外部时钟源驱动器件， XTAL2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信 号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高的低电平要求的宽度。 2.1.2 复位电路设计 复位是单片机的初始化操作，其目的是使 CPU 及各专用寄存器处于一个确定的初 始状态。如：把 PC 的内容初始化为 0000H，使单片机从 0000H 单元开始执行程序。除 了进入系统的正常初始化之外，当单片机系统在运行出错或操作错误使系统处于死锁 状态时，为摆脱困境，也需要复位以使其恢复正常工作状态。RST 端的外部复位电路有 两种操作方式：上电自动复位和按键手动复位。按键手动复位有电平方式

19、和脉冲方式 两种，本系统设计采用按键电平复位，如图 2-3 所示。 图 2-3 复位电路 工作原理： 当按下按键时，RST 直接与 VCC 相连，使 RST 持续两个机器周期（即 24 个脉冲振 荡周期）以上的高电平形成复位，同时电解电容被短路放电；按键松开时，VCC 对电容 充电，充电电流在电阻上，RST 依然为高电平，仍然是复位，充电完成后，电容相当于 开路，RST 为低电平，正常工作。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 9 页 共 29 页 2.1.3 时钟电路设计 AT89C51 单片机内有一个高增益反相放大器，XTAL1 和 XTAL2 分别为放大器的输入 端和输出端。

20、单片机的时钟信号主要是用来为单片机提供内部各种微操作的时间基准。 本系统设计采用内部振荡方式，如图 2-4 所示。 图 2-4 时钟电路 工作原理： 时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡和外部振荡。在 XTAL1 和 XTAL2 引 脚上外接定时元件，就能构成自激振荡电路。定时元件通常采用石英晶体和电容组成 的并联谐振电路。一般电容 C4 和 C5 主要起频率微调作用，电容值可选取为 30pF 左右 或 40pF 左右；晶体振荡器，简称晶振，其晶振频率（fosc）范围为 1.2MHz12MHz。本 设计中晶振频率为 12MHZ。晶体振荡频率越高，系统的时钟频率也越高，单片机的运行 速率就越

21、快。 2.1.4 A/D 转换模块设计 OUT1 21 ADD B 24 ADD A 25 ADD C 23 VREF(+) 12 VREF(-) 16 IN3 1 IN4 2 IN5 3 IN6 4 IN7 5 START 6 OUT5 8 EOC 7 OE 9 CLOCK 10 OUT2 20 OUT7 14 OUT6 15 OUT8 17 OUT4 18 OUT3 19 IN2 28 IN1 27 IN0 26 ALE 22 U2 ADC0808 图 2-5 A/D 转换器外形及引脚排列图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 10 页 共 29 页 A/D 转换器(Analo

22、g-to-Digital Converter)又叫模/数转换器,即是将模拟信号(电 压或是电流的形式)转换成数字信号。ADC0808 对输入模拟量要求：信号单极性，电压 范围是 05V，若信号太小，必须进行放大；一般的 A/D 转换过程是通过取样、保持、 量化和编码这四个步骤完成的。A/D 转换器需注意的项目：取样与保持、量化与编码、 分辨率、转换误差、转换时间、绝对精准度、相对精准度。 通过采样、保持用一种称为采样保持的电路来完成，而量化和编码在转换中实现。 A/D 转换器的引脚图如图 2-5 所示。 由 AT89C51 控制的 A/D 转换模块如图 2-6 所示 C1 C2 C3 C4 C

23、5 C6 C7 C8 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 OE EOC OE EOC CLK D5 D4 D3 D6 D7 D8 CLK XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2

24、/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51 OUT1 21 ADD B 24 ADD A 25 ADD C 23 VREF(+) 12 VREF(-) 16 IN3 1 IN4 2 IN5 3 IN6 4 IN7 5 START 6 OUT5 8 EOC 7 OE 9 CLOCK 10 OUT2 20

25、 OUT7 14 OUT6 15 OUT8 17 OUT4 18 OUT3 19 IN2 28 IN1 27 IN0 26 ALE 22 U2 ADC0808 R1 4.7K D1 D2 v 图 2-6 单片机控制 A/D 转换模块图 工作原理： A/D 转换器的功能是把模拟量变换成数字量。由于实现这种转换的工作原理和采 用工艺技术不同，因此生产出种类繁多的 A/D 转换芯片，本设计用的是 ADC0808。首 先由外部一个热敏电阻检测某个空间内的温度度数（这个温度度数的范围是在 0- 99之间，进行 A/D 转换后对应的转换结果为一个 8 位二进制数 00HFFH） ，然后将 温度度数用模拟信

26、号经放大后送入模/数转换器 ADC0808 的 27 脚，经过内部的比较、 转换后从 22 脚和 10 脚分别输出控制信号和时钟信号送到 AT89C51 单片机的 P3.0 串行 输入口与 P3.3 的外部中断口，D1-D8 接口分别与 AT89C51 的 P0.0-P0.7 接口相连输入 ADC0808 转换后的数字信号。再通过单片机内部处理后分为两路控制，一路由 P1.0-P1.7 口输出连接到 LED 显示器的 C1-C8 接口,输入显示信号；时钟信号来自单片机的 13 脚。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 11 页 共 29 页 另一路由单片机的 P3.5 定时/计数器

27、 1 的外部输入端输出一路音频控制信号使扬声器 发出警报声。 2.1.5 LED 显示电路设计 LED 就是 light emitting diode ，发光二极管的英文缩写，简称 LED。它是一种 通过控制半导体发光二极管的显示方式，其发光二极数位管按段数分为七段数位管和 八段数位管，八段数位管比七段数位管多一个发光二极体单元（多一个小数点显示） ； 按功能显示多少个“8”可分为 1 位、2 位、4 位等等数位管；按发光二极体单元连接 方式分为共阳极数位管和共阴极数位管。本设计用的是共阴极数码管。在共阴极数码 管的结构中，各段发光二极管的阴极连接在一起，作为公共控制端（com） ，接低电平。

28、 阳极作为“段”控制端，当某段控制端为高电平时，该段对应的发光二极管导通并点 亮。 LED 显示电路如图 2-7 所示。 GDPA BD E FC 1 2 C1 C2 C3 C4 C5 C7 C7 C8 S1 S2 图 2-7 LED 显示电路 工作原理： 设计 LED 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显 示出我们要的数位，因此根据 LED 数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态 式两类。本设计用动态显示介面；是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动 态驱动是将所有数码管的 8 个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端连在一起，另外 为每个数码

29、管的公共极 COM 增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的 I/O 线控 制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 12 页 共 29 页 管会显示出字形，取决于单片机对位元选通 COM 端电路的控制，所以我们只要将需要 显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。 系统采用两位数码管计数显示功能，最大显示数字 99。可以显示：时间、日期、温度、 等可以用数位代替的参数本设计显示的是温度，还用来显示文字、图形、图像、动画、 行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。由 LED 显

30、示器的 C1-C8 接口接收由 P1.0-P1.7 口输入显示信号；S1-S2 接入单片机的 P2.0-P2.1 接口，对显示电路进行控 制。 2.1.6 温度报警电路设计 此电路主要是由单片机 AT89C51 的 P3.5、P3.6、P3.7 的引脚控制与极性电容、电 阻、发光二极管、喇叭组成。 蜂鸣器：利用压电陶瓷片的压电效应发声， 直流电阻无限大，交流阻抗也很大； 需要较大的电压来驱动，但电流很小，几毫安就可以了，功率也很小。 有源蜂鸣器和无源蜂鸣器的差别主要是：有源蜂鸣器和无源蜂鸣器的根本区别是 产品对输入信号的要求不一样；有源蜂鸣器工作的理想信号是直流电，通常标示为 VDC、VDD

31、等。因为蜂鸣器内部有一简单的振荡电路，能将恒定的直流电转化成一定频 率的脉冲信号，从而实现磁场交变，带动钼片振动发音。而无源蜂鸣器没有内部驱动 电路，有些公司和工厂称为讯响器，国标中称为声响器。无源蜂鸣器工作的理想信号 方波。如果给直流信号蜂鸣器是不响应的，因为磁路恒定，钼片不能振动发音。电路 如图 2-8 所示。 图 2-8 温度报警电路 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 13 页 共 29 页 工作原理： 只要热敏电阻探测到的温度在 50以下或 60以上的时候，单片机的 P3.5 口就 会输出高电平，单片机发出的音频信号使扬声器发出报警声音，如果是 50以下就是 长声报警，如

32、果是 60以上就是短声报警，如果是 5060之间就不报警。同时如 果温度低于 50时，P3.6 就会发出一路信号使 D1 发光，表示烤烟房内温度过低；如 果温度高于 60时，P3.7 就会发出另一路信号使 D2 发光，表示烤烟房内温度过高； 如果温度在 5060之间时，P3.6 和 P3.7 接口接的发光二极管都不亮，提示烤烟 房内温度正常。 2.1.7 电机控制电路设计 此电路主要是由+5V 继电器和一个电机组成，仿真上用的是光电耦合器，光电耦合 器和继电器都是用弱电控制强电的元件，功能相一致。就用光电耦合器作为继电器来 驱动电机运作，电路如图 2-9 所示。 P3.4 +88.8 6 5

33、4 1 2 U5 OPTOCOUPLER-NPN 12 加热 图 2-9 电机控制电路 工作原理： 继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统 （又称输出回路） ，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大 电流的一种“自动开关” 。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 AT89C51 单片机的 P3.6 脚输出一个高电平时，继电器有效，驱动电机工作给烤烟 房加热；P3.4 脚输出一个高电平时，继电器有效，驱动电机工作给烤烟房排气。 2.2 总体设计及功能描述 本测控系统以单片机 AT89C51 为控制核心，共分以下几个功能模块：单片机控

34、制 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 14 页 共 29 页 系统、A/D 转换模块、复位电路和时钟电路、电机控制电路、LED 显示器、报警电路等。 单片机作为整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制器，又是数据处理 器。它由单片机、时钟电路、复位电路等组成。 2.2.1 整机工作原理描述 本设计的工作原理如下：首先由外部一个热敏电阻检测某个空间内的温度度数 （这个温度度数的范围是在 0-99之间） ，然后将温度度数用模拟信号经放大后送入 模/数转换器 ADC0808 内，经过内部的比较、转换后从 22 脚和 10 脚分别输出的控制信 号和时钟信号。在送到单片机的 P3.0

35、串行输入口与 P3.3 的外部中断口，其作用是接 收数据,D1-D8 接口分别与 AT89C51 单片机的 P0.0-P0.7 接口相连输入转换后的数字信 号，通过单片机内部处理后分为两路控制：一路由 P1.0-P1.7 口输出连接到 LED 显示 器的 C1-C8 接口，输入显示信号；S1-S2 接入单片机的 P2.0-P2.1 接口，对显示电路进 行控制。如果温度低于 50时，另一路由单片机的 P3.5 定时/计数器 1 的外部输入端 输出一路音频控制信号使扬声器发出警报声，同时 P3.6 接口输出的由时钟电路产生的 时钟信号选通输出，使发光二极管 D1 发光，同时驱动一个电机工作给烤烟房

36、加热；如 果温度高于 60时，另一路由单片机的 P3.5 定时/计数器 1 的外部输入端输出一路音 频控制信号使扬声器发出警报声，同时 P3.7 接口输出的由时钟电路产生的时钟信号选 通输出，使发光二极管 D2 发光，P3.4 定时/计数器 0 的外部输入端输出一路控制信号 驱动另一个电机工作给烤烟房排气；如果温度在 5060之间时，是烤烟房内所需 要的温度范围，这时两个电机都不工作、发光二极管都不发光、扬声器不发出警报声， 复位电路恢复温度到原始度数。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 15 页 共 29 页 第 3 章软件设计 一个应用系统，要完成各项功能，首先必须有较完善的

37、硬件作保证。硬件平台结 构一旦确定，大的功能框架即形成。软件在硬件平台上构筑，完成各部分硬件的控制 和协调。系统功能是由软硬件共同实现的，由于软件的可伸缩性，最终实现的系统功 能可强可弱，差别可能很大。因此，软件是本系统的灵魂。软件采用模块化设计方法， 不仅易于编程和调试，也可减小软件故障率和提高软件的可靠性。尤其是微机应用高 速发展的今天，许多由硬件完成的工作，都可通过软件编程而代替。甚至有些必须采 用很复杂的硬件电路才能完成的工作，用软件编程有时会变得很简单。 3.1 各功能模块划分 根据任务要求分析，首先把任务划分为相对独立的功能模块，系统模块划分如图 3-1 所示，可以分为以下几个程序

38、功能模块。 图 3-1 烤烟房程序模块框图 3.2 主函数流程图 主函数结构采用循环方式，主要完成硬件初始化，定时器的初始化，I/O 和中断系 统的初始化，子程序调用和程序间的切换。采用定时器 T0 中断处理程序控制电机驱动、 报警电路和 LED 灯显示启动或停止。 循环中进行以下操作：设定温度值检测、报警电路检测、温度显示和控制、电机 驱动检测，这些操作分别由相应子程序模块完成，流程图如图 3-1 所示。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 16 页 共 29 页 TMOD=0 x12; TH0=0 x216; TL0=0 x216; TH1=(65536-4000)/256;

39、TL1=(65536-4000)%256; TR1=1; TR0=1; ET0=1; ET1=1; EA=1; while(1) /大循环 if(lowflag=1) / LED1 高电平发光二极管 亮 图 3-2 主函数流程图 LED2=0;/ 低电平 发光二极管不亮 3.3 定时器 1 中断流程图 中断程序包括外部中断和定时中断，用于处理紧急和特殊情况，在设计中占有重 要地位。定时中断分为 T0 和 T1 中断， T0、T1 中断处理控制子程序。子程序是指有某 种特定功能的一段代码，这段代码被设定一个程序名称，以便其他程序可以重复调用 使用。利用单片机的定时与中断方式，实现对烤烟房的功能复

40、制。本设计的 LED 显示 电路、报警电路、电机驱动电路都在定时器 1 中断内完成。单片机控制电机的运转以 及报警电路的工作，当温度高于或低于设定烤烟房内温度值 1时，蜂鸣器发出报警声。 温度的高低受电机的控制，LED 显示电路显示温度变化。定时器流程图如图 3-3 所示。 开始 ADC 初始化 定时器 0 初始化 定时器 1 初始化 While(1)大循环 判断温度范围 对应 LED 灯指示 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 17 页 共 29 页 定时器 1 发生中 断 定时器 1 赋初 值 ADC 是否转换完 毕 Y 温度计算 数码管温度显 示 如果小于 50 度 低温提示

41、 电机工作加热 N 如果小于 60 度 高温报警 电机工作散热 N 如果小于 60 度大于 50 度 N 结束 正常指示 Y Y Y 图 3-3 定时器 1 中断流程 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 18 页 共 29 页 第 4 章电路仿真 4.1 软件介绍 本设计采用 Proteus 和 Kill 两个仿真软件对硬件部分进行仿真。 Proteus 是目前最好的模拟单片机外围器件的工具，它不仅能仿真单片机 CPU 的工 作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。可以仿 真 51 系列、AVR，PIC 等常用的 MCU 及其外围电路（如 LCD，RAM

42、，ROM，键盘，马达， LED，AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件） 。 Keil C51 Vision2 集成开发环境是 Keil Software，Inc/Keil Elektronik GmbH 开发的基于 80C51 内核的微处理器软件开发平台，内嵌多种符合当前工业标准的开发 工具，可以完成从工程建立到管理、编译、链接、目标代码的生成、软件仿真、硬件 仿真等完整的开发流程尤其是 C 编译工具在产生代码的准确性和效率方面达到了较高 的水平，而且可以附加灵活的控制选项，在开发大型项目时非常理想。 4.2 调试的操作步骤 1.在 uVision 集成开发环境中创建新项目（Pr

43、oject） ，扩展文件名为 UV2，并为该 项目选定合适的单片机 CPU 器件。 2.用 uVision 的文本编辑器编写源文件，可以是汇编文件（.ASM） ，也可以使 C 语 言文件（扩展名.C） ，并将该文件添加到项目中去。一个项目文件可以包含多个文件， 除了源程序文件外，还可以是库文件、头文件或文本说明文件。 3.通过 uVision2 的相关选择项，配置编译环境、连接定位器以及 Debug 调试器的 功能。 4.对项目中的源文件进行编译连接，生成绝对目标代码和可选的 HEX 文件，如果 出现编译连接错误则返回到第 2 步，修改源文件中的错误后重构整个项目。 5.对没有语法错误的程序进

44、行仿真调试，调试成功后将 HEX 文件写入到单片机应 用系统的 ROM 中。 4.3 仿真电路 当温度在 50-60之间时，直流电机不工作。温度信号经过模/数转换器转换成 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 19 页 共 29 页 一定量的数字信号，通过单片机的处理后对显示电路进行控制，当检测到温度在 5060之间时，是烤烟房内所需要的温度范围。因此这时扬声器不发出警报声， 并且两个发光二极管都不亮。电路如图 4-1 所示。 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 p2 P

45、0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 OE a EOC OE EOC CLK P0.4 P0.3 P0.1 P0.0 P0.2 P0.5 P0.6 P0.7 fengshan fengshan fengshan a a p1.0 p1.1 p1.2 p1.3 p1.4 p1.5 p1.6 p1.7 p2.0 p2.1 CLK XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34

46、 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51 = net=P0.8 C1 30uF X

47、1 CRYSTAL C2 30uF C3 10uF GND VCC R1 10k LS1 SOUNDER R2 220 R3 220 OUT1 21 ADD B 24 ADD A 25 ADD C 23 VREF(+) 12 VREF(-) 16 IN3 1 IN4 2 IN5 3 IN6 4 IN7 5 START 6 OUT5 8 EOC 7 OE 9 CLOCK 10 OUT2 20 OUT7 14 OUT6 15 OUT8 17 OUT4 18 OUT3 19 IN2 28 IN1 27 IN0 26 ALE 22 U2 ADC0808 -19.6 6 5 4 1 2 U4 OPTOC

48、OUPLER-NPN 12 55% RV1 1k -15.7 6 5 4 1 2 U5 OPTOCOUPLER-NPN 12 加热 R4 1k 排气 图 4-1 温度在 50-60 当温度低于 50时，由单片机的 P3.5 定时/计数器 1 的外部输入端输出一路音频 控制信号使扬声器发出警报声，同时 P3.6 接口输出的由时钟电路产生的时钟信号选通 输出，使发光二极管 D1 发光，同时驱动一个电机工作，给烤烟房内加热。电路如图 4- 2 所示。 当温度高于 60时，由单片机的 P3.5 定时/计数器 1 的外部输入端输出一路音频 控制信号使扬声器发出警报声，同时 P3.7 接口输出的由时钟电路

49、产生的时钟信号选通 输出，使发光二极管 D2 发光，P3.4 定时/计数器 0 的外部输入端输出一路控制信号驱 动另一个电机工作电路如图 4-3 所示。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 20 页 共 29 页 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 p2 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 OE a EOC OE EOC CLK P0.4 P0.3 P0.1 P0.0 P0.2 P0.5 P0.6 P0.7 fengshan

50、fengshan fengshan a a p1.0 p1.1 p1.2 p1.3 p1.4 p1.5 p1.6 p1.7 p2.0 p2.1 CLK XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.

51、2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51 = net=P0.8 C1 30uF X1 CRYSTAL C2 30uF C3 10uF GND VCC R1 10k LS1 SOUNDER R2 220 R3 220 OUT1 21 ADD B 24 ADD A 25 ADD C 23 VREF(+

52、) 12 VREF(-) 16 IN3 1 IN4 2 IN5 3 IN6 4 IN7 5 START 6 OUT5 8 EOC 7 OE 9 CLOCK 10 OUT2 20 OUT7 14 OUT6 15 OUT8 17 OUT4 18 OUT3 19 IN2 28 IN1 27 IN0 26 ALE 22 U2 ADC0808 -0.00 6 5 4 1 2 U4 OPTOCOUPLER-NPN 12 28% RV1 1k -209 6 5 4 1 2 U5 OPTOCOUPLER-NPN 12 加热 R4 1k 排气 图4-2 温度低于50 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1

53、.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 p2 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 OE a EOC OE EOC CLK P0.4 P0.3 P0.1 P0.0 P0.2 P0.5 P0.6 P0.7 fengshan fengshan fengshan a a p1.0 p1.1 p1.2 p1.3 p1.4 p1.5 p1.6 p1.7 p2.0 p2.1 CLK XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.