電子系統(tǒng)綜合設(shè)計報告

電子系統(tǒng)綜合設(shè)計報告姓名：陳小燕學(xué)號：100401203專業(yè)：電子信息工程日期：2013-3-25南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電光系引言溫控儀是調(diào)控一體化智能溫度控制儀表，它采用了全數(shù)字化集成設(shè)計，具有溫度曲線可編程或定點恒溫控制、多重PID調(diào)節(jié)、輸出功率限幅曲線編程、手動/自動切換、軟啟動、報警開關(guān)量輸出、實時數(shù)據(jù)查詢、與計算機通訊等功能，將數(shù)顯溫度儀表和ZK晶閘管電壓調(diào)整器合二為一，集溫度測量、調(diào)節(jié)、驅(qū)動于一體，儀表直接輸出晶閘管觸發(fā)信號，可驅(qū)動各類晶閘管負載。YWK-CT溫度控制器采用智能PID控制，當通過熱電偶（熱電阻）采集的被測溫度偏離所希望的給定值時，YWK-CT溫度控制器可根據(jù)測量信號與給定值的偏差進行比例（P）、積分（I）、微分（D）運算，從而控制繼電器通斷比率，促使測量值恢復(fù)到給定值，達到自動控制的效果；控制器還具有上、下限溫度告警和繼電器輸出功能，性價比高，可廣泛用于電力、化工、注塑、包裝、食品等企業(yè)。此次設(shè)計溫控儀主要想用溫度傳感器采集當前溫度，在數(shù)碼管上顯示。通過這次課程設(shè)計鍛煉我們的單片機應(yīng)用能力以及對電子設(shè)備的實際操作能力，也可以說是為最后的畢業(yè)設(shè)計做鋪墊。希望通過這次設(shè)計，能讓自己對電子設(shè)計有更清晰的概念，而不是紙上談兵。能夠讓所學(xué)與實際相結(jié)合。2系統(tǒng)設(shè)計2.1總體方案設(shè)計2.1.1總體設(shè)計流程開始開始理解課題技術(shù)指標總體方案設(shè)計子系統(tǒng)設(shè)計單元電路設(shè)計元器件選擇仿真、安裝調(diào)試正式樣機設(shè)計結(jié)束調(diào)整是否合格NY2.1.2溫控儀原理圖設(shè)定輸入設(shè)定輸入單片機LED顯示控制輸出雙向可控硅繼電器控制對象風(fēng)扇信號調(diào)理電路A/D采集電路加熱絲傳感器溫控儀電路原理圖2.1.3總體電路圖2.1.4溫控儀設(shè)計文字說明溫度傳感器輸出為電阻值，經(jīng)信號調(diào)理電路得到電壓值，再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換。由單片機控制顯示管輸出。除此，可設(shè)置預(yù)置溫度，通過單片機外部中斷，用按鍵控制預(yù)置溫度。當實際溫度高于預(yù)置溫度，紅燈亮，蜂鳴器響；低于時，則綠燈亮。A/D采集電路:啟動、等待、采集數(shù)據(jù)。單片機電路：最小系統(tǒng)。鍵盤及顯示電路：鍵盤數(shù)據(jù)輸入和溫度顯示。輸出控制電路：I/O驅(qū)動、繼電器、指示燈、負載。2.2總體設(shè)計要求主要技術(shù)指標（1）溫度范圍為：-20℃～+100℃，最小區(qū)分度為1℃，標定溫度≤1℃；（2）溫度采樣時間：500ms～1min(可調(diào))；（3）具有超溫聲、光報警功能；（4）實時溫度顯示（四位數(shù)碼管）；（5）實時溫度控制（風(fēng)扇及加熱負載）功能；（6）溫度參數(shù)輸入功能（溫度+、溫度-鍵）。3單元模塊設(shè)計3.1調(diào)理電路3.1.1電路功能利用橋式整流電路實現(xiàn)電阻值到電壓值的轉(zhuǎn)換，并用OP07放大電壓。電阻與溫度關(guān)系如下：溫度與電阻的關(guān)系：溫度與電壓的關(guān)系：電壓4.2953.8153.532.52.321.7溫度806036.530.223.821.716.612.1溫度分段與電壓的擬合曲線：（11℃到24℃）電壓2.52.321.7溫度23.8921.0716.6312.19溫度分段與電壓的擬合曲線：（25℃到35℃）電壓3.532.5溫度36.5730.2523.89溫度分段與電壓的擬合曲線：（65℃到80℃）電壓4.2953.815溫度80603.1.2調(diào)理電路3.2A/D轉(zhuǎn)換電路3.2.1電路功能單片機只能處理二進制信號，因此必須用A/D轉(zhuǎn)換電路將紋理電路輸出的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，供單片機處理。AD0808有8個通道，如下是通道選擇以及管腳圖：ABC000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4圖3ADC0808管腳圖1圖3ADC0808管腳圖01IN5110IN6111IN7地址所存信號ALE為上升沿有效，與80C51的ALE相反。ENABLE(OE)為輸出允許，高有效。CLOCK低于640KHz。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束，高有效。啟動AD變換是要給出通道地址。3.3P89L51RD23.3.1功能作為設(shè)計核心，協(xié)調(diào)各功能模塊，是軟件載體。管腳圖：單片機I/O接口功能定義：P0:AD數(shù)據(jù)采集；P1：數(shù)碼管段選信號（a,b,c,d,e,f,g）；P2.7、RD：A/D數(shù)據(jù)輸出容許信號OE；P2.7、WR：啟動A/D；P3.4～P3.5：指示燈1，指示燈2；P2.0～P2.3：數(shù)碼管位選信號（1,2,3,4）；INT0:鍵+INT1:鍵-3.32單片機和ADC0808的聯(lián)3.4四段數(shù)碼管3.4.1數(shù)碼管顯示實際溫度和預(yù)置溫度，采用動態(tài)顯示引腳說明：1引腳位選12引腳A3引腳F4引腳位選25引腳位選36引腳B7引腳位選48引腳G9引腳C10引腳CR11引腳D12引腳E3.4.2ULN2003APG驅(qū)動負載與數(shù)碼管聯(lián)接 3.5電路功能3.5.1按鍵通過按鍵控制預(yù)置溫度，并且能在數(shù)碼管顯示3.5.2負載當溫度高于預(yù)設(shè)溫度時，紅燈亮，蜂鳴器也會報響警。當溫度低于預(yù)設(shè)溫度時，綠燈會亮。開始定時器賦初值（定時0.1S）定時時間到flag=1紅燈（P3.4）是否亮從P3.1口向蜂鳴器送方波結(jié)束是否4軟件設(shè)計開始定時器賦初值（定時0.1S）定時時間到flag=1紅燈（P3.4）是否亮從P3.1口向蜂鳴器送方波結(jié)束是否4.1采樣時間以及蜂鳴器voidmain(){TMOD=0x01;//定時器工作方式TL0=0xF0;TH0=0xD8;//定時器初值ET0=1;//定時器中斷開放EA=1;//總允許TR0=1;//啟動定時器T0EX1=1;//外部中斷1開放EX0=1;//外部中斷0開放PX0=1;//外部中斷0優(yōu)先級置高PX1=1;//外部中斷1優(yōu)先級置高IT0=1;//外部中斷0為邊沿觸發(fā)方式IT1=1;//外部中斷1為邊沿觸發(fā)方式while(1){if(flag){flag=0;samp();}//采樣標準為1時，調(diào)用采樣函數(shù)進行采樣DisplaySecond(s,b);} }//延時函數(shù)voiddelay(void){unsignedintj;for(j=0;j<100;j++);}4.2AD轉(zhuǎn)換voidsamp(){unsignedintc;XBYTE[0x7FF8]=0;//進行一個寫操作，啟動A/D轉(zhuǎn)換delay();a=XBYTE[0x7FF8];//將A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果保存為變量aresult=a*5/256;//將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果換算成十進制數(shù)if(result>1.65&&result<2.48){T=14.8*result-12.97;} elseif(result>2.50&&result<3.720){T=12.68*result-7.81;} elseif(result>3.820&&result<4.92){T=15.56*result-19.86;}//把電壓轉(zhuǎn)換為溫度c=T;g=c/10;//顯示溫度的百位s=c%10;//顯示溫度的十位b=(int)(T*10)%10;//溫度的個位m=Q*10+p;//預(yù)設(shè)溫度 n=g*10+s;//實際溫度 if(n>m){P35=1;P34=0;} else{P35=0;P34=1;}//當實際溫度大于預(yù)設(shè)溫度時，紅燈亮，反之綠燈亮}4.3按鍵預(yù)置溫度/*外部中斷0，預(yù)設(shè)溫度加一*/voidint0_ser()interrupt0using0{delay();if(INT0==0){p++; if(p==10){Q++;p=0;} } for(i=0;i<50;i++)DisplaySecond(Q,p);}/*外部中斷1，預(yù)設(shè)溫度減一*/voidint1_ser()interrupt2using2{delay();if(INT1==0){p--; if(p==0){Q--;p=9;} } for(i=0;i<50;i++)DisplaySecond(Q,p);}4.4數(shù)碼管顯示voidDisplaySecond(unsignedchars,b){P2=0xfe;//數(shù)碼管1亮P1=Tab1[g];//顯示溫度的百位delay();P2=0xff;P2=0xfD;//數(shù)碼管2亮P1=Tab1[s]&0x7f;//顯示溫度的十位delay();P2=0xff;P2=0xfb;//數(shù)碼管3亮P1=Tab1[b];//顯示溫度的十位delay();P2=0xff;P2=0xf7;//數(shù)碼管4亮P1=0xC6;//顯示Cdelay();P2=0xff;}4.5主代碼voidmain(){TMOD=0x01;//定時器工作方式TL0=0xF0;TH0=0xD8;//定時器初值ET0=1;//定時器中斷開放EA=1;//總允許TR0=1;//啟動定時器T0EX1=1;//外部中斷1開放EX0=1;//外部中斷0開放PX0=1;//外部中斷0優(yōu)先級置高PX1=1;//外部中斷1優(yōu)先級置高IT0=1;//外部中斷0為邊沿觸發(fā)方式IT1=1;//外部中斷1為邊沿觸發(fā)方式while(1){if(flag){flag=0;samp();}//采樣標準為1時，調(diào)用采樣函數(shù)進行采樣DisplaySecond(s,b);} }//延時函數(shù)voiddelay(void){unsignedintj;for(j=0;j<100;j++);}//數(shù)碼管動態(tài)顯示函數(shù)voidDisplaySecond(unsignedchars,b){P2=0xfe;//數(shù)碼管1亮P1=Tab1[g];//顯示溫度的百位delay();P2=0xff;P2=0xfD;//數(shù)碼管2亮P1=Tab1[s]&0x7f;//顯示溫度的十位delay();P2=0xff;P2=0xfb;//數(shù)碼管3亮P1=Tab1[b];//顯示溫度的十位delay();P2=0xff;P2=0xf7;//數(shù)碼管4亮P1=0xC6;//顯示Cdelay();P2=0xff;}4.6系統(tǒng)總代碼#include<reg51.h>#include"absacc.h"bitflag;//采樣標志unsignedcharcountor;//定時器定時的循環(huán)標志unsignedcharg,s,b,i;unsignedcharQ=3,p=0;//設(shè)置預(yù)設(shè)溫度unsignedcharm,n;sbitP34=P3^4;sbitP35=P3^5;voidDisplaySecond(unsignedchars,b);//數(shù)碼管顯示函數(shù)的聲明voiddelay(void);//延時函數(shù)的聲明floata,result=0,result1=0,T;/*數(shù)碼管動態(tài)顯示*/unsignedcharTab1[]={0xC0,//"0"0xF9,//"1"0xA4,//"2"0xB0,//"3"0x99,//"4"0x92,//"5"0x82,//"6"0xF8,//"7"0x80,//"8"0x90,//"9"0xC6,//"C"};/*定時器T0定時*/voidt0_ser()interrupt1using1{TL0=0xF0;TH0=0xD8;countor++;if(countor==10)//循環(huán)10次達到定時0.1秒{countor=0;flag=1;}//定時時間到，置采樣標志為1，進行采樣}/*采樣函數(shù)*/voidsamp(){unsignedintc;XBYTE[0x7FF8]=0;//進行一個寫操作，啟動A/D轉(zhuǎn)換delay();a=XBYTE[0x7FF8];//將A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果保存為變量aresult=a*5/256;//將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果換算成十進制數(shù)if(result>1.65&&result<2.48){T=14.8*result-12.97;} elseif(result>2.50&&result<3.720){T=12.68*result-7.81;} elseif(result>3.820&&result<4.92){T=15.56*result-19.86;}//把電壓轉(zhuǎn)換為溫度c=T;g=c/10;//顯示溫度的百位s=c%10;//顯示溫度的十位b=(int)(T*10)%10;//溫度的個位m=Q*10+p;//預(yù)設(shè)溫度 n=g*10+s;//實際溫度 if(n>m){P35=1;P34=0;} else{P35=0;P34=1;}//當實際溫度大于預(yù)設(shè)溫度時，紅燈亮，反之綠燈亮}/*外部中斷0，預(yù)設(shè)溫度加一*/voidint0_ser()interrupt0using0{delay();if(INT0==0){p++; if(p==10){Q++;p=0;} } for(i=0;i<50;i++)DisplaySecond(Q,p);}/*外部中斷1，預(yù)設(shè)溫度減一*/voidint1_ser()interrupt2using2{delay();if(INT1==0){p--; if(p==0){Q--;p=9;} } for(i=0;i<50;i++)DisplaySecond(Q,p);}voidmain(){TMOD=0x01;//定時器工作方式TL0=0xF0;TH0=0xD8;//定時器初值ET0=1;//定時器中斷開放EA=1;//總允許TR0=1;//啟動定時器T0EX1=1;//外部中斷1開放EX0=1;//外部中斷0開放PX0=1;//外部中斷0優(yōu)先級置高PX1=1;//外部中斷1優(yōu)先級置高IT0=1;//外部中斷0為邊沿觸發(fā)方式IT1=1;//外部中斷1為邊沿觸發(fā)方式while(1){if(flag){flag=0;samp();}//采樣標準為1時，調(diào)用采樣函數(shù)進行采樣DisplaySecond(s,b);} }//延時函數(shù)voiddelay(void){unsignedintj;for(j=0;j<100;j++);}//數(shù)碼管動態(tài)顯示函數(shù)voidDisplaySecond(unsignedchars,b){P2=0xfe;//數(shù)碼管1亮P1=Tab1[g];//顯示溫度的百位delay();P2=0xff;P2=0xfD;//數(shù)碼管2亮P1=Tab1[s]&0x7f;//顯示溫度的十位delay();P2=0xff;P2=0xfb;//數(shù)碼管3亮P1=Tab1[b];//顯示溫度的十位delay();P2=0xff;P2=0xf7;//數(shù)碼管4亮P1=0xC6;//顯示Cdelay();P2=0xff;}5系統(tǒng)測試5.1系統(tǒng)功能通過傳感器對溫度的感知，測試得到電阻量，再由紋理電路轉(zhuǎn)換成電壓量，進過A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)閱纹瑱C能夠處理的二進制。在單片機處理中，將實際測得的溫度與設(shè)置的預(yù)設(shè)溫度都能在數(shù)碼管上顯示，通過按鍵可以改變預(yù)置溫度。如果實際溫度小于預(yù)設(shè)溫度時，綠燈會亮；如果實際溫度大于預(yù)設(shè)溫度時，紅燈會亮，蜂鳴器同時響起。5.2理論與實際對比通過實際溫度計讀數(shù)與數(shù)碼管顯示溫度對比，存在1度左右的誤差。6設(shè)計小結(jié)6.1體會這次電子線路做的簡易溫控儀，在接近兩周的單片機課程設(shè)計中，在一開始的時候硬件電路根據(jù)電路仿真圖，我發(fā)現(xiàn)芯片是要加電源的正負極，這個問題圍繞著我，煩著我兩天，后來的電路還蠻順的，再者是要將程序燒到芯片內(nèi)，在夜幕降臨的時候，終于完成了我的數(shù)字溫度計的設(shè)計，雖然驗收的時候沒有完全達到設(shè)計要求，主要是A/D芯片一直沒有找到合適的，一直無法采集到數(shù)據(jù)，數(shù)碼管的數(shù)據(jù)一直在閃爍，老師說可能是程序的問題，仔細看了程序，考核的時候還問了我芯片引腳的含義，沒答出來！但實驗的過程特別開心，也學(xué)到了很多東西。在本次設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題。這次的設(shè)計主要涉及到單片機的知識，單片機課程設(shè)計重點就在于軟件算法的設(shè)計，需要有很巧妙的程序算法。實驗中需要同學(xué)之間互相幫助。實驗特別考驗人，要讓我們動手，需要我們思考。從這次的課程設(shè)計中，我真真正正的意識到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學(xué)的理論知識用到實際當中，這就是我在這次課程設(shè)計中的最大收獲。6.2系統(tǒng)完善采用RS232接口，實現(xiàn)實時溫度數(shù)據(jù)的發(fā)送功能；實現(xiàn)多通道溫度數(shù)據(jù)采集和顯示功能；可以利用兩片單片機之間的串行通信實現(xiàn)對被測對象的遠程控制。7參考文獻胡晏如，狄蘇燕。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)。北京：高等教育出版社，2004.閏玉德,葛龍，俞虹。單片微型計算機原理與設(shè)計。北京：中國電力出版社朱蘊璞.傳感器原理與應(yīng)用.國防工業(yè)出版社.黃錦安.電路.北京：機械工業(yè)出版社，2007.謝自美．電子線路綜合設(shè)計．武漢：華中科技大學(xué)出版社．2006郭勇．余小平．電子系統(tǒng)綜合設(shè)計．北京：北京大學(xué)出版社．2007蔣立平．數(shù)字邏輯電路與系統(tǒng)設(shè)計.：北京：電子工業(yè)出版社．2008高吉祥．電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計(2版).．北京：電子工業(yè)出版社.．2005楊剛．電子系統(tǒng)與實踐．北京：電子工業(yè)出版社．2003楊吉祥．高禮忠．詹宏英．電子測量技術(shù)基礎(chǔ)．南京：東南大學(xué)出版社．2004周文良．電子電路設(shè)計與實踐.北京：國防工業(yè)出版社．2011.1王松武．電子創(chuàng)新設(shè)計與實踐．北京：國防工業(yè)出版社．2010．5劉霞等．電子設(shè)計與實踐．北京：電子工業(yè)出版社．2009.4元紅妍．張鑫．電子綜合設(shè)計實驗教程．濟南：山東大學(xué)．2005.7附錄：1系統(tǒng)原理圖2系統(tǒng)軟件流程圖3系統(tǒng)總程序#include<reg51.h>#include"absacc.h"bitflag;//采樣標志unsignedcharcountor;//定時器定時的循環(huán)標志unsignedcharg,s,b,i;unsignedcharQ=3,p=0;//設(shè)置預(yù)設(shè)溫度unsignedcharm,n;sbitP34=P3^4;sbitP35=P3^5;sbitP30=P3^0;//為蜂鳴器提供一定頻率的方波voidDisplaySecond(unsignedchars,b);//數(shù)碼管顯示函數(shù)的聲明voiddelay(void);//延時函數(shù)的聲明floata,result=0,result1=0,T;/*數(shù)碼管動態(tài)顯示*/unsignedcharTab1[]={0xC0,//"0"0xF9,//"1"0xA4,//"2"0xB0,//"3"0x99,//"4"0x92,//"5"0x82,//"6"0xF8,//"7"0x80,//"8"0x90,//"9"0xC6,//"C"};/*定時器T0定時*/voidt0_ser()interrupt1using1{TL0=0xF0;TH0=0xD8;P30=!P30;//蜂鳴器產(chǎn)生的方波countor++;if(countor==10)//循環(huán)10次達到定時0.1秒{countor=0;flag=1;}//定時時間到，置采樣標志為1，進行采樣}/*采樣函數(shù)*/voidsamp(){unsignedintc;XBYTE[0x7FF8]=0;//進行一個寫操作，啟動A/D轉(zhuǎn)換delay();a=XBYTE[0x7FF8];//將A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果保存為變量aresult=a*5/256;//將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果換算成十進制數(shù)if(result>1.65&&result<2.48){T=14.8*result-12.97;} elseif(result>2.50&&result<3.720){T=12.68*result-7.81;} elseif(result>3.820&&result<4.92){T=15.56*result-19.86;}//把電壓轉(zhuǎn)換為溫度c=T;g=c/10;//顯示溫度的百位s=c%10;//顯示溫度的十位b=(int)(T*10)%10;//溫度的個位m=Q*10+p;//預(yù)設(shè)溫度 n=g*10+s;//實際溫度 if(n>m){P35=1;P34=0;} else{P35=0;P34=1;}//當實際溫度