利用51單片機(jī)設(shè)計(jì)恒溫器系統(tǒng)

1、 沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院電子設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件訓(xùn)練總結(jié)報(bào)告學(xué)生姓名： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 訓(xùn)練時(shí)間：2012年 7月16日至 2012年7月20日電子信息工程學(xué)院電子設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件訓(xùn)練任務(wù)【訓(xùn)練任務(wù)】：1、熟練掌握PROTEUS軟件的使用； 2、按照設(shè)計(jì)要求繪制電路原理圖； 3、能夠按要求對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真?！净疽蠹罢f明】:1、按照設(shè)計(jì)要求自行定義電路圖紙尺寸；2、設(shè)計(jì)任務(wù)如下：1）設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易開環(huán)溫度控制可調(diào)的恒溫器，溫度設(shè)定范圍20 oC -40 oC。2）用繼電器作為加熱裝置的工作/停止指示。3）可實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度。3、按照設(shè)計(jì)任務(wù)在Proteus 中繪制

2、電路原理圖；4、根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求編寫程序，畫出程序流程圖，并在Proteus下進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。 成績(jī)?cè)u(píng)定表評(píng)語、建議或需要說明的問題：指導(dǎo)教師簽字： 日期：成 績(jī)?nèi)蝿?wù)說明設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易開環(huán)溫度控制可調(diào)的恒溫器，溫度設(shè)定范圍20-40。用繼電器作為加熱裝置的工作/停止指示。可實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度。一、 應(yīng)用PROTEUS軟件繪制原理圖的過程電路原理圖的設(shè)計(jì)與繪制是整個(gè)電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一個(gè)電路原理圖的工包括：設(shè)置電路圖圖紙的大小，規(guī)劃電路圖的總體布局，在圖紙上放置元器件并對(duì)元器件進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行布線和整體布局幾個(gè)步驟。 繪制電路圖首先要選擇大小合適的圖紙尺寸，在軟件中點(diǎn)擊“文件”->“

3、新建 ”設(shè)計(jì)”可以根據(jù)設(shè)計(jì)的規(guī)模選擇頁面的大小，根據(jù)要求選擇了A4圖紙，如圖1所示。圖1 設(shè)計(jì)圖紙大小選擇選好合適的設(shè)計(jì)圖紙后，在軟件的元件庫中利用搜索功能找到設(shè)計(jì)中所要用到的元件，放置到圖紙合適的位置上，并單擊元件設(shè)置元器件的參數(shù)。圖2 元器件查找與選擇界面在主界面的左側(cè)有模型選擇工具欄，通過它我們可以放置一些基本的器件，如直流電源、接地標(biāo)志、電阻、電容等等。在將主要的芯片器件放置到界面之中以后，我們要根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的方案將各個(gè)小器件放置在相應(yīng)位置上。最后將各個(gè)元器件用導(dǎo)線連接，這樣電路原理圖的繪制部分就基本完成，對(duì)所繪制的電路原理圖進(jìn)行檢查，這時(shí)可以點(diǎn)擊“工具”->“電氣規(guī)則檢查”

4、，檢查原理圖中是否有忘記連接的引腳，是否忘記接電源或接地等，如有錯(cuò)誤就要作進(jìn)一步的調(diào)整與修改，以保證原理圖準(zhǔn)確無誤。電器規(guī)則檢查結(jié)果如圖3所示?？梢耘卸娐吩韴D繪制正確。圖3 電氣規(guī)則檢查結(jié)果電氣規(guī)則檢查無誤后，電路原理圖的繪制工作就完成了。電路原理圖如圖4所示。圖4 電路原理圖復(fù)位電路模塊為確保單片機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般單片機(jī)電路正常工作需要供電電源為4.75到5.25V。由于單片機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，

5、單片機(jī)電路開始正常工作。如圖7所示。圖7 復(fù)位電路模塊振蕩電路模塊不需要外加信號(hào)就能自動(dòng)地把直流電能轉(zhuǎn)換成具有一定振幅和一定頻率的交流信號(hào)的電路就稱為振蕩電路或振蕩器。這種現(xiàn)象也叫做自激振蕩?；蛘哒f，能夠產(chǎn)生交流信號(hào)的電路就叫做振蕩電路。單片機(jī)芯片內(nèi)部設(shè)有一個(gè)反向放大器所構(gòu)成的振蕩器，時(shí)鐘由內(nèi)部電路產(chǎn)生，定時(shí)器件為石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。如圖8所示。圖8 振蕩電路模塊主要芯片介紹：1、AT89C51單片機(jī)基本概述：89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓

6、、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。 如圖5所示： 圖5 89C51引腳圖引腳功能說明：VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH

7、編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須接上拉電阻。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)

8、用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD

9、（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸

10、出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；

11、當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2、OVEN加熱爐基本概述：Proteus中的OVEN 是模擬加熱的裝置，加一定的電壓便開始不停的升溫，直到電壓要消失則開始降溫。仿真時(shí)，U形加熱器為紅色時(shí)表示正在加熱，發(fā)紅時(shí)將直流電壓放過來接，就會(huì)制冷，變綠。T端輸出的是電壓，溫度越高，電壓就越高。仿真時(shí)可能需要調(diào)整一下OVEN的時(shí)間參數(shù)，要不系統(tǒng)仿真時(shí)候不收斂，會(huì)提示最小時(shí)間問題。 圖6 加熱爐原件圖二、 應(yīng)用PROTEUS軟件對(duì)原理圖進(jìn)

12、行仿真的步驟以及過程結(jié)果首先用Keil軟件編寫程序，編譯后程序沒有錯(cuò)誤。編程完成后，Keil會(huì)生成一個(gè) .hex的文件。然后在"菜單">"Debug(調(diào)試)"中,選中"Use Remote Debug Monitor(使用遠(yuǎn)程調(diào)試監(jiān)控)"，再左鍵雙擊芯片將所生成的 .hex文件寫入80C52芯片中，將 .hex文件載入，就完成了程序的寫入。導(dǎo)入文件如圖9所示。圖9 .hex文件導(dǎo)入此時(shí)程序已經(jīng)寫入芯片中，這時(shí)就可以進(jìn)行電路圖功能的仿真了。點(diǎn)擊左下方的運(yùn)行按鈕進(jìn)行仿真，仿真的結(jié)果圖見附錄I。三、 總結(jié)通過這一段時(shí)間以來的單片機(jī)學(xué)習(xí)

13、，我意識(shí)到了隨著電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用必然也將越發(fā)的廣泛，這就要求我們加深對(duì)單片機(jī)的理論理解，并且把這些理論上的東西付諸于實(shí)踐，通過軟件模擬、硬件仿真，將所學(xué)真正的融匯貫通。單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)，正是為我們提供了這樣一個(gè)機(jī)會(huì)，在溫習(xí)學(xué)過的單片機(jī)知識(shí)的同時(shí)，各種芯片管腳的具體應(yīng)用也為我們打開了一扇嶄新的大門。在編程、仿真等等過程中，總是會(huì)有各種各樣的困難，通過詢問同學(xué)，動(dòng)手查詢資料，我不僅完成了整個(gè)課設(shè)任務(wù)，更將這些寶貴的知識(shí)化成了學(xué)以致用的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)單片機(jī)也有了更加深入的了解。通過這次課設(shè)，讓我更加深入的學(xué)習(xí)了單片機(jī)知識(shí)，并且通過上網(wǎng)也查到了很多關(guān)于單片機(jī)知識(shí)的資料，我清楚不停地探究才

14、是學(xué)好一門課程的基礎(chǔ)，并且發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的同時(shí)也是我們提高的過程，這將在我們未來生活學(xué)習(xí)工作中受益匪淺。四、 參考文獻(xiàn)1張毅剛，劉杰AT89S52單片機(jī)原理及應(yīng)用M哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004年5月.2劉東紅.利用單片機(jī)89C51的一個(gè)并行IO口實(shí)現(xiàn)多個(gè)LED顯示的一種簡(jiǎn)單方法：J國(guó)外電子元器件，2002年第8期.3朱定華.單片機(jī)原理及接口技術(shù)M電子工業(yè)出版社，2001年4月.4韓志軍，沈晉源，王振波. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)入門向?qū)c設(shè)計(jì)實(shí)例M機(jī)械工業(yè)出版社，2005年1月.5李光飛，樓然苗 .51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例M北京航空航天大學(xué)出版社，2003年3月.附錄I 仿真電

15、路圖附錄 源程序#ifndef KEY_H#define KEY_H#include<reg52.h>#include"LCD1602.h"#include"Timer0.h"extern void TControl(void);#endif#ifndef TIMER0_H#define TIMER0_H#include<reg52.h>#include"short.h"#include"ADC.h"#include"LCD1602.h"sbit Heater=P24;e

16、xtern uchar TSet;extern uchar T;extern void Tim0Init(void);#endif#ifndef ADC_H#define ADC_H#include<reg52.h>#include"short.h"#include"lcd1602.h"sbit ADC_WR=P30;sbit ADC_RD=P31;sbit ADC_CS=P32;sbit ADC_INT=P33;extern void ADCInit(void);extern uchar ReadADC(void);#endif#ifnde

17、f LCD1602_H#define LCD1602_H#include<reg52.h>#include"short.h"sbit RS=P25;sbit RW=P26;sbit E =P27;extern void Delayms(uint ms);extern void WriteCmd(unsigned char com);extern void WriteData(unsigned char dat);extern void LCDInit();extern void Display(long int x,uchar flag);extern void

18、 StrDisplay(uchar *Str);#endif#ifndef SHORT_H#define SHORT_H#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#endif#include"ADC.h"void ADCInit(void)ADC_CS=1;ADC_RD=1;ADC_WR=1;uchar ReadADC(void)uchar V;ADC_RD=1;ADC_WR=1;ADC_INT=1;ADC_CS=0;ADC_WR=0;ADC_WR=1;while(ADC_INT);ADC_RD=0;V=P1;A

19、DC_CS=1;ADC_RD=1;return V;#include"lcd1602.h"void Delay(void)unsigned char i;for(i=0;i<5;i+);void Delayms(uint ms)uint i,n;for(n=0;n<ms;n+)for(i=0;i<2000;i+);void WriteCmd(unsigned char com)RW=0;Delay();RS=0;Delay();E=1;Delay();P0=com;Delay();E=0;Delay();RW=1;void LCDInit(void)Wri

20、teCmd(0x3c);WriteCmd(0x0c);WriteCmd(0x01);WriteCmd(0x06);WriteCmd(0x80);void WriteData(unsigned char dat)RW=0;Delay();RS=1;Delay();E=1;Delay();P0=dat;Delay();E=0;Delay();RW=1; void Display(long int x,uchar flag) uchar n=1; unsigned long int _data_,y=1; if(flag=1) WriteCmd(0x01); Delayms(1); if(x<

21、0) x=0-x; WriteData('-'); _data_=x; while(_data_/=10) n+; y*=10; _data_=x; while(n-) WriteData(_data_%(y*10)/y+0x30); y/=10; void StrDisplay(uchar *Str)while(*Str)WriteData(*Str);Str+;#include"Timer0.h"uchar TSet=100;uchar T;void Tim0Init(void)ET0=1;EA=1;TMOD=0x01;TH0=55535/256;TL0=55525%256;TR0=1; void INTTim0(void) interrupt 1static uchar i=0;TH0=55535/256;TL0=55525%256;T=ReadADC();if(T>TSet)Heater=0;elseHeater=1;i+;i%=50;if(!i)WriteCmd(0x01);Del