《单片机课程设计报告》-温度控制器 - 图文

《 微 机 原 理 与 接 口 技 术 》

课 程 设 计 报 告

题

目 温 度 控 制 器 的 设 计

学 院 电 气 工 程 学 院 班 级 电 气 0802 班 学 号 0 8 2 9 1 0 5 8 指导老师 姜久春 小组成员 杨 洋 、徐 国 金

2011年 1 月 12 日

《微机原理与接口技术》课程设计报告—温度控制器的设计 电气0802班 杨洋 08291058

《微机原理与口技术》课程设计报告

——温度控制器的设计

【题目】

温度控制器

【要求】

1．采用1路模拟输入，电压范围为0——5V，控制温度变化范围为0——99.9。C 。 2．使用2个继电器分别控制加热器和风机，用来加热和降温。 3．目标温度保持在60度。

4．系统中加一个滞环，当温度低于50度，开始加热；当温度高于55度时，关加热器； 当温度高于70度时，开风机；当温度低于65度时，关风机。 5．使用3个数码管作为输出显示电压值或温度值。

【预习及准备】

1．课题背景

电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化。在现代社会中，温度控制不仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了各个方面。

而本次设计就是要通过以MCS-51系列单片机为控制核心，实现温度控制器的设计。

2．系统原理及流程图的初步设计

通过调整继电器，则可将需要设定的温度随所对应的电压值传输给单片机，再由单片机控制显示器，显示出设定的电压值（即对应的温度值），再通过温度传感器和AD转换将采集的温度与设定的温度进行比较，若一致，则不动作，若不一致，则驱动加热或降温设备，从而实现对被控对象的温度控制。

经设计，温度控制器主要由单片机AT89S51、温度采样电路、A/D转换电路、温度显示电路、温度输入电路、驱动电路等组成。我自己绘制的系统框图和主程序流程图如下所示：

数码管 数码管 数码管 译码 器 译码 器 译码 器 图1 温度控制器系统框图

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AT89S51 AD转换电路 继电器继电器 采样电路 传感器 加热器 风机 被控 对象 输入（温度设定）

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主程序流程图如下所示：

转换是否完成？ 单片机 AD转换 Y N 开始 输入 （设定温度） 采样电路 实际值小 比较实际值与 输入值的大小 实际值大 传感器 继电器A 继电器B 数码显示 加热器 被控对象

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风机 低于50度 判断实际值的大小 低于65度 高于55度 高于70度

图2 主程序流程图

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3．元件资料及管脚图 预习部分：

（1）AT89S51单片机

AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的Flash制度程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失行存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。

其主要组成和功能为：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，看门狗（WDT），2个数据指针，2个16位定时器/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89S51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个复位。

其管脚图及框图如下：

图3 AT89S51管脚图 图4 AT89S51功能框图

（2）ADC0809（或ADC0804）

ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。其内部逻辑结构为：ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。

ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。地址输入和控制线：4条。

ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。通道选择为：当CBA的值由000——111变化时，分别选择IN0——IN7通道。数字量输出及控制线：11条。

ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。

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CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，

VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。 其管脚图及内部结构图如下：

图5 ADC0809管脚图 图6 ADC0809内部结构图

因本设计只要1路模拟输入，所以用0809比较浪费。可采用ADC0804，ADC0804与ADC0809基本相同，但只将输入模拟值转换为数字值输出到D0。

（3）74LS48译码器

74LS48七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。它有3个辅助控制端LT、RBI、BI/RBO，现简要说明如下：

1. 灭灯输入BI/RBO：BI/RBO是特殊控制端，有时作为输入，有时作为输出。当BI/RBO作输入使用且BI＝0时，无论其它输入端是什么电平，所有各段输入a～g均为0，所以字形熄灭。

2. 试灯输入LT：当LT＝0时，BI/RBO是输出端，且RBO＝1，此时无论其它输入端是什么状态，所有各段输出a～g均为1,显示字形8。该输入端常用于检查7488本身及显示器的好坏。

3.动态灭零输入RBI：当LT＝1，RBI＝0且输入代码DCBA＝0000时，各段输出a～g均为低电平，与BCD码相应的字形熄灭，故称“灭零”。利用LT=1与RBI=0可以实现某一位的“消隐”。此时BI/RBO是输出端，且RBO=0。

4. 动态灭零输出RBO：BI/RBO作为输出使用时，受控于LT和RBI。当LT＝1且RBI＝0，输入代码DCBA=0000时，RBO=0；若LT=0或者LT＝1且RBI＝1，则RBO=1。该端主要用于显示多位数字时，多个译码器之间的连接。

7448的功能表如下：

图7 74LS48译码器功能表

从功能表可看出，对输入码0000，译码条件是：LT和RBI同时等于1，而对其它输入码则仅要求LT＝1，这时候，译码器各段a～g输出的电平是由输入BCD码决定的，并且满足显示字形的要求。

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