單片機(jī)實(shí)訓(xùn)溫度控制器的設(shè)計(jì)與制作.教程文件

1、溫度控制器的設(shè)計(jì)與制作一、功能要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)溫度控制器，用于自動接通或斷開室內(nèi)的電加熱設(shè)備，從而使室內(nèi)溫度達(dá)到 設(shè)定溫度要求，并能實(shí)時(shí)顯示室內(nèi)溫度。當(dāng)室內(nèi)溫度大于等于設(shè)定溫度時(shí)，控制器斷開電加熱設(shè) 備；當(dāng)室內(nèi)溫度比設(shè)定溫度小2 C時(shí)，控制器接通電加熱設(shè)備?？販胤秶?-51 C控溫精度：w1C二、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1硬件系統(tǒng)由七部分組成，即單片機(jī)及看門狗電路、溫度檢測電路、控制輸出電路、鍵盤電 路、顯示電路、設(shè)置溫度儲存電路及電源電路。(1) 單片機(jī)及看門狗電路根據(jù)設(shè)計(jì)所需的單片機(jī)的內(nèi)部資源(程序存儲器的容量、 數(shù)據(jù)存儲器的容量及I/O 口數(shù)量)，選擇AT89C51-24PC較合適。為了防止程序

2、跑飛，導(dǎo)致溫度失控，進(jìn)而引起可怕的后果，本設(shè) 計(jì)加入了硬件看門狗電路IMP813L，如果它的WDI腳不處于浮空狀態(tài)，在 1.6秒內(nèi)WDI不被觸發(fā)(即沒有檢測到上什沿或下降沿)，就說明程序已經(jīng)跑飛，看門狗輸出端WDO將輸出低電平到手動復(fù)位端，使復(fù)位輸岀端 RST發(fā)出復(fù)位信號，使單片機(jī)可靠復(fù)位， 即程序重新開始執(zhí)行。(注：如果選用AT89S51，由于其內(nèi)部已具有看門狗電路，就不需外力0 IMP813L )(2) 溫度檢測電路溫度傳感器采用AD590，它實(shí)際上是一個(gè)與絕對溫度成正比的電流源，它的工作電壓為 430V，感測的溫度范圍為55C+150C,具有良好的線性輸出，其輸出電流與溫度成正比，即1卩

3、A/K。因此在0Q時(shí)的輸出電流為273.2卩A，在100C時(shí)輸出電流為373.2卩A。溫度 傳感器將溫度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘枺ㄟ^電阻后轉(zhuǎn)變電壓信號，經(jīng)過運(yùn)算放大器JRC4558運(yùn)算處 理，處理后得到的模擬電壓信號傳輸給A/D轉(zhuǎn)換部分。A/D轉(zhuǎn)換器選用ADC0804，它是用CMOS集成工藝制成的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，分辨率8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間100卩s基準(zhǔn)電壓05V，輸入模擬電壓05V。(3) 控制輸出電路控制信號由單片機(jī)的P1.4引腳輸出，經(jīng)過光耦TLP521-1隔離后，經(jīng)三極管C8550直接驅(qū)動 繼電器WJ108-1C-05VDC，如果所接的電加熱設(shè)備的功率w2KW，則可利用繼電器的常開觸點(diǎn)直

4、接控制加熱設(shè)備，如果加熱設(shè)備的功率2KW，可以繼電器控制接觸器，由接觸器直接控制加熱設(shè)備。(4 )鍵盤電路鍵盤共有四個(gè)按鍵，分別是S1 (設(shè)置)、S2 ( +)、S3 (-)、S4 (儲存)。通過鍵盤來設(shè)置室內(nèi)應(yīng)達(dá)到的溫度，鍵盤采用中斷方式控制。(5 )顯示電路顯示電路由兩位E10501_AR數(shù)碼管組成，由兩片74LS164驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示，74LS164所 需的串行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘由單片機(jī)的P3.0和P3.1提供。對于學(xué)過“串行口”知識的班級，實(shí)習(xí)時(shí)，可以采用串行口工作于方式0,即同步移位寄存器的輸出方式，通過串行口輸出顯示數(shù)據(jù)(實(shí)時(shí)溫度值或設(shè)置溫度值)；對于沒學(xué)過“串行口”知識的班級，實(shí)習(xí)時(shí)，

5、可以采用模擬串行口 的輸出方式，實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)的串行輸出。(6)設(shè)置溫度存儲電路為了防止設(shè)定溫度在電源斷電后丟失，此設(shè)計(jì)加入了儲存電路，儲存器選用具有FC總線功能的AT24C01或FM24C01均可。每次通過鍵盤設(shè)置的室內(nèi)設(shè)定溫度都通過儲存器儲存起來，單片機(jī)自動將設(shè)即使是電源斷電，儲存器存儲的設(shè)定溫度也不丟失，在電源來電后,定溫度從儲存器中讀出，一方面避免了斷電后的更新設(shè)置工作；另一方面也保護(hù)了控制器控制的安全性，可靠性。(7 )電源電路電源采用了串聯(lián)型集成穩(wěn)壓器電路，電源有兩路輸出，一路由L7805CV穩(wěn)壓輸出+5V，除JRC4558、AD590夕卜，電路的其它部分均由+5V供電；一路由MC7

6、8L12和LM79L12穩(wěn) 壓輸 出土 12V，給JRC4558、AD590供電。當(dāng)然這里還可以選擇現(xiàn)成的開尖型穩(wěn)壓電源，但它的價(jià)格相 對來說要高一些。32 硬件系統(tǒng)電路原理圖溫度控制器電路原理圖ccgo3.材料表82 中陽PKtnr呻 Q購PRevert型號數(shù)量對應(yīng)兀件序號-呵九z-r. r.ac330 Q1R26電阻470 Q19R1-R17、R28、R29820 Q2R20、R251K2R22、R232K1R273K2R21 、 R2410K2R18、R192K2RP3、RP4電位器5K2RP1、RP210P1C9瓷片電容30P2C17 C18100 卩 /25V4C1、C2、C3、C4

7、電解電容470 卩 /16V2C5、C61N41482D2、D3整流二極管3.9V/1W1D1穩(wěn)定二極管紅色、0 32D4、D5發(fā)光二極管DB1071ZLQ1整流橋KBP2061ZLQ2Nu nurC85501Q1三極管12M1Y1晶振74LS1642U11 、 U12ICAD5901U9ADC08041U5AT24C011U6AT89C511U4IMP813L1U7JRC45581U8L7805CV1U3LM79L121U2MC78L121U1TLP521-11U10E10501-AR2DS1 、 DS2數(shù)碼管WJ108-1C-05VDC1K1繼電器220V/8V/2X 15V/2.5W1T

8、1電源變壓器VH-22CN1、CN2連接座三、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1溫控系統(tǒng)采用模塊化程序結(jié)構(gòu)，可分為四大模塊：(1) 系統(tǒng)初始化模塊：完成變量的設(shè)定、中斷入口的設(shè)定、各變量賦初值、堆棧設(shè)定、讀 設(shè)置溫度、定時(shí)器TO工作方式及初值的設(shè)定并啟動、開中斷。(2) 循環(huán)模塊：完成A/D轉(zhuǎn)換及溫度值的換算、溫度值顯示、溫度比較、看門狗的觸發(fā)。 (3 )定時(shí)器TO中斷模塊：完成1秒的定時(shí)。(4) 外部中斷INT1中斷模塊：完成鍵盤對溫度值的設(shè)定。2軟件流程框圖：開始程序初始化(50 ms至.4|THO T】0般備A/D轉(zhuǎn)換及溫度換算1秒記弦盤 力0 否？BC碼轉(zhuǎn)換1秒記數(shù)單 元垂新賦值4秒標(biāo)志位認(rèn)1溫度顯示秒標(biāo)

9、志他清零調(diào)用看門狗(S1按卜)INT1中斷程序流程 圖主程序流程圖3參考程序：；溫度控制器源程序si bit p1.0 ;s1按鍵控制口位s2bit p1.1 ;s2按鍵控制口位S3bitp1.2 ;s3按鍵控制口位s4bitp1.3 ;s4按鍵控制位wdkzbitp1.4 ;溫度控制口位wdibit p1.5 ;看門狗觸發(fā)端sda bitp1.7 :AT24C01 的數(shù)據(jù)線 scl bit p1.6 :AT24C01 的時(shí)鐘線 drxd bit p3.0 ;74LS164 數(shù)據(jù)dtxdbit p3.1 ;74ls164時(shí)鐘intrbit p3.2 :A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號控制口位szledbit

10、 p3.5 ;設(shè)置LEDsbzbit OOh ;秒標(biāo)志位swwdequ 30h ;十位溫度的BCD碼存儲單兀gwwdequ 31h ;個(gè)位溫度的BCD碼存儲單兀adpjequ 32h :A/D轉(zhuǎn)換后的平滑濾波值存儲單兀szwdequ 33h ;設(shè)置溫度值存儲單兀adwzequ 34h ;5次A/D值的初始位置，即34h38hmjszequ 39h ;1秒記數(shù)值（50ms次數(shù)）smjszequ 3ah ;3秒記數(shù)值（200ms次數(shù)）shmjsz equ 3bh ;10秒記數(shù)值（200ms次數(shù)）org OOOOhIjmp startorg OOObhIjmp timezd ;T0 中斷org 00

11、13hIjmp temszzd ;INT1 中斷 org 0030h start: clr sbz mov mjs乙#20mov smjs乙#15mov shmjsz,#50mov sp,#60h;賦初值;lcall durommov szwd,a;讀設(shè)置溫度mov tmod,#01hmov th0,#3chmov tlO,#ObOh setb trO ;定時(shí)器TO的設(shè)定及啟動setb it1 setb ex1 setb etO setb ea；開中斷（INT1和TO中斷）eye: Icall adzhmov a5adpj Icall bedzh Icall disp Icall tembj

12、jnb sbz,$ clr sbz Icall wdog sjmp eye；模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序名：adzh ;入口參數(shù)：無;出參數(shù):adpj adzh: push psw push acc mov r1 ,#adwz mov r2,#5adzhl: movx rO,a jb intr,$ movx a,rO mov r1 ,a inc r1 djnz r2,adzh1；5次A/D值完成mov rO,#adwz mov r2,#5 Icall paix；5次A/D值排序mov r5,#00h mov r6,#00h mov r7,#3mov a5#adwz add a,#1 mov r1 ,ajia

13、fa: mov a,r1 add a,r5 mov r5,a mov a,r6 addc a,#0 mov r6,a inc r1djnz r7,jiafaJ去極值后，余下的3個(gè)值求和（和在r6r5中）chufa: mov r3,#16 mov r4,#30 mov r7,#0 mov a,r5 add a,r5 mov r5,a mov a,r6 addc a,r6 mov r6,a mov a,r5 adda,#15 mov r5,a mov a,r6 addca,#0 mov r6,a為“四舍五入”作準(zhǔn)備即和值乘以2加上15除以30 chufal: clr c mov a,r5 rlc

14、a mov r5,a mov a,r6 rlc a mov r6,a mov a,r7 rlc asubb a,r4 jncchufa2 add a,r4 sjmpchufa3 chufa2: inc r5 chufa3: mov r7,adjnz r3,chufa1mov adpj,r5J完成溫度平均值pop accpop psw ret；排序子程序名:paix （從大到?。?入口參數(shù)：R0指向數(shù)據(jù)存儲區(qū)的首地址,R2存放數(shù)據(jù)長度paix: push psw push acc paixO: mov a,rO mov r1 ,a mov a,r2 mov r5,a dec r5 clr fO

15、paixl: mov a,r1 inc r1 clr csubb a,r1 jnc paix2 setb fO add a5r1 xch a5r1 dec r1 mov r1 ,a inc r1 paix2: djnz r5,paix1 jnb f0,paix3 clr fO dec r2 cjne r2,#O1h5paixO paix3: pop acc pop psw ret ;T0 中斷程序名：timezd;出口參數(shù)：sbittimezd: mov th0,#3ch mov tlO,#ObOh djnz mjsz,timezd1 mov mjs乙#20 setb sbz timezdl:

16、 reti；溫度設(shè)置中斷程序名：temszzd；入口參數(shù)：szwd;出參數(shù)：szwd temszzd: push psw push acc clr rs1 setb rsO clr trO mov a,szwd Icall bcdzh Icall disp temszO: Icall wdog lead delay200ms jb s1 ,temszOa Ijmp temszOb temszOa: Ijmp retO temszOb: djnz smjsz,temszO mov smjs乙#15 clr szled wdogl: Icall wdog Icall delay200ms jnb

17、s1,wdogl Ijmp temsz2 temszl: Icall delay200ms djnz shmjsz,temsz2 mov shmjsz,#50 Ijmp retO temsz2: jb s2,temsz3 Icall delay20ms jb s2,temsz3 wdog2: Icall wdog Icall delay200ms jrib s2,wdog2 inc szwd mov a,szwd cjne a,#52,temsz2a mov a,#51 mov szwd,a temsz2a: Icall bcdzh Icall disp mov shmjsz,#50 sjmp

18、 temsz2 temsz3: jb s3,temsz4Icall delay20ms jb s3,temsz4 wdog3: Icall wdogIcall delay200ms jnb s3,wdog3 dec szwd mov a,szwdcjne a5#255,temsz3a mov a5#0 mov szwd,a temsz3a: Icall bcdzh Icall dispmov shmjsz,#50 sjmp temsz2 temsz4: jb s4,temszl Icall delay20ms jbs4,temszl wdog4: Icall wdogIcall delay20

19、0ms jnb s4,wdog4 Icall xierom retO: setb szledmov a,adpjIcall bcdzh Icall disp Icall wdogsetb trO pop acc pop psw reti；bcd碼轉(zhuǎn)換子程序名:bcdzh；入口參數(shù):a;出參數(shù):swwdgwwdbcdzh: push psw push bmov b,#10 div ab mov swwd,amov gwwd,bpop bpop pswret；溫度比較子程序名:tembj；入口參數(shù)：adpj、szwd;出參數(shù) :wdkz tembj: push psw push acc mov a

20、,adpj cjne a,szwd,tembjO tembjO: jc tembjl setb wdkz sjmp tembj3 tembjl: add a,#2 cjne a5szwd,tembj2 tembj2: jnc tembj3 clr wdkz tembj3: pop acc pop psw ret ;讀 ROM 子程序名:durom；出口參數(shù)：adurom:push pswclr sda ;啟動 AT24C01 mov a,#0a0h Icall a_sendmov a,#08h Icall a_sendsetb scl setb sdaclr sda mov a,#0a1 h

21、Icall a_send Icall a_receive clr sda nop nop setb sclnop nop setb sda pop psw ret；字節(jié)發(fā)送子程序名：a_send;入口參數(shù):aa_send: push psw movr0,#08h a_send1: clr scl rlca mov sda5c nop setb sclnop nop nop djnzrO5a_sencH clr scl nop nopnop setb scl ajoop: movc5sda jc ajoop clr scl poppsw ret；字節(jié)接收子程序名：a_receive;出參數(shù):a

22、a_receive:push psw mov r0,#08h a_rec: setb scl nopnop mov c,sda rlc aclr scl nop nop djnz rO5a_rec setb sda nopnopsetb sclnopnop clr scl pop pswret;寫ROM子程序名：xierom;入口參數(shù)：szwd xierom： push pswpush acc setb scl setb sda clr sda mov a,#0a0h Icall a send mov a,#08h Icall a_send mov a,szwd Icall a_send cl

23、r sda nop nop setb scl nop nop setb sda Icall delay50ms pop acc pop pswret;延時(shí) 200mS 子程序名：delay200msdelay200ms： mov r7,#4dell: mov r6,#200 del2： mov r5,#123nopdjnz r5,$ djnz r6,del2 djnz r7,del1 ret;延時(shí) 50ms 子程序名:delay50ms delay50ms:mov r7,#200 delal: mov r6,#123 nop djnz r6,$djnz r7,delal ret;延時(shí) 20ms

24、 子程序名:delay20ms delay20ms:mov r7,#80 delayl: mov r6,#123 nop djnz r6,$djnz r7,delayl ret；看門狗子程序名:wdogwdog: clr wdi setb wdiclr wdi ret；顯示子程序disp;入?yún)?shù):swwd gwwd disp: push pswpush accpush bmov dptr,#tab mov a,swwd cjne a,#OOh,nO mov a,#Offh ajmp n1 nO: movea,a+dptr n1: Icall zjfsmov a,gwwd move a,a+dptr Icall zjfspop bpop accpop psw retzjfs:mov r0,#08hclr czjfsl: rrc amov drxd5c setb dtxd nop nop nop nop nop nop clr dtxd nopnopnopnopnop nopdjnz rO,zjfs1rettab: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90hend四、系統(tǒng)調(diào)試硬件系統(tǒng)的調(diào)試(1) 看溫度檢測電路部