北工大電子工程設(shè)計(jì)報(bào)告(小型溫度控制系統(tǒng))

.電子工程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：溫度丈量系統(tǒng)/閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)小組：第8小組姓名學(xué)號(hào)：王丹陽(yáng)11023224覃業(yè)泰11023226李賚龍11023228指導(dǎo)教師：高新達(dá)成日期：Word文檔資料.中文綱要本電子工程設(shè)計(jì)的任務(wù)是達(dá)成一套小型的溫度丈量與控制系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)需要達(dá)成非電量到電量信號(hào)變換、信號(hào)辦理、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)辦理、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)通訊、控制等設(shè)計(jì)工作，幾乎覆蓋一般電子系統(tǒng)的所有設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。此中包括有三個(gè)階段。本報(bào)告為第二階段內(nèi)容，在第一階段電源模塊、變送器模塊，驅(qū)動(dòng)器模塊的基礎(chǔ)上，又包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；數(shù)模變換模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；模數(shù)變換模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；鍵盤(pán)顯示模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在上述七個(gè)模塊的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)軟件設(shè)計(jì)達(dá)成環(huán)境溫度的顯示與閉環(huán)溫度控制兩大功能。并經(jīng)過(guò)鍵盤(pán)很方便的進(jìn)行兩大功能的自由切換和目標(biāo)控制溫度的設(shè)定。本報(bào)告針對(duì)以上模塊分別詳盡給出了設(shè)計(jì)要求、方案設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、原理剖析、電路調(diào)試、電路故障等方面的內(nèi)容，以完好反應(yīng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。重點(diǎn)詞【重點(diǎn)詞】單片機(jī)；溫度；閉環(huán)控制Word文檔資料.目錄中文綱要1重點(diǎn)詞11課題背景.......................................41.1課題背景...........................................................41.2設(shè)計(jì)概括...........................................................42簡(jiǎn)單電路的模塊化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).....................62.1單片機(jī)應(yīng)用電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)...........................................6基本要求........................................................6設(shè)計(jì)方案........................................................6單片機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試................................................9調(diào)試中碰到的問(wèn)題...............................................112.2模/數(shù)變換電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)............................................11實(shí)驗(yàn)要求.......................................................11設(shè)計(jì)方案.......................................................11電路主要參數(shù)計(jì)算...............................................13模數(shù)變換電路模塊的調(diào)試........................................152.3顯示與鍵盤(pán)控制電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).......................................17基本要求：.....................................................17設(shè)計(jì)方案：.....................................................17顯示模塊模塊的調(diào)試.............................................19Word文檔資料.鍵盤(pán)模塊的調(diào)試.................................................202.4數(shù)/模(D/A)變換電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).......................................22基本要求：.....................................................22設(shè)計(jì)方案.......................................................22數(shù)模變換模塊的調(diào)試.............................................253整體電路的調(diào)試與功能實(shí)現(xiàn)......................273.1環(huán)境溫度顯示功能的實(shí)現(xiàn).............................................273.2閉環(huán)溫度控制功能的實(shí)現(xiàn).............................................28附錄............................................30附錄一、環(huán)境溫度顯示源程序............................................30附錄二、溫度閉環(huán)控制源程序............................................32附錄三、參照文件......................................................37Word文檔資料.課題背景1.1課題背景在化工、石油、冶金等生產(chǎn)過(guò)程的物理過(guò)程和化學(xué)反響中，溫度常常是一個(gè)很重要的量，需要正確地加以控制。所以以溫度作為被控制量的反應(yīng)控制系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于其余領(lǐng)域，是用途很廣的一類(lèi)工業(yè)控制系統(tǒng)。溫度控制系統(tǒng)常用來(lái)保持溫度恒定或許使溫度依據(jù)某種規(guī)定的程序變化。當(dāng)前，溫度控制系統(tǒng)是應(yīng)用最寬泛的閉環(huán)控制系統(tǒng)，不只走進(jìn)了工廠，并且走進(jìn)了千家萬(wàn)戶(hù)，為老百姓服務(wù)。本課程經(jīng)過(guò)對(duì)閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，逐漸掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)流程，掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試，并鍛煉在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。1.2設(shè)計(jì)概括本報(bào)告所波及的小型溫度控制系統(tǒng)為教課實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，所以只提出功能、指標(biāo)和采納元件的設(shè)計(jì)要求。(1)溫度控制范圍：0℃~100℃(2)測(cè)溫元件：半導(dǎo)體溫度傳感器AD592(3)溫度控制履行元件：半導(dǎo)體系冷片(4)核心控制零件：C8051F系列單片機(jī)小型溫度控制系統(tǒng)基本構(gòu)成以下圖：Word文檔資料.圖1.1系統(tǒng)整體功能框圖需要說(shuō)明的是本報(bào)告是在第一階段——簡(jiǎn)單電路的模塊化實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)更為復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并配合有關(guān)軟件設(shè)計(jì)，共同達(dá)成溫度控制任務(wù)。一般來(lái)說(shuō)一個(gè)比較復(fù)雜的電路系統(tǒng)，能夠依據(jù)電路實(shí)現(xiàn)的功能或電路的種類(lèi)分為若干個(gè)模塊。此中有些模塊與其余模塊之間的界面清楚，進(jìn)口參數(shù)和出口參數(shù)明確，能夠獨(dú)立工作，這種電路模塊能夠稱(chēng)之為獨(dú)立電路模塊。為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)工作，并且使系統(tǒng)便于組裝、調(diào)試，這種電路模塊能夠獨(dú)自進(jìn)行設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和調(diào)試、檢測(cè)。本階段的設(shè)計(jì)任務(wù)仍舊采納模塊化的方法，分模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)與焊接、調(diào)試。這樣能夠有效降低模塊設(shè)計(jì)的難度，分模塊調(diào)試，也是調(diào)試更為方便，降低了系統(tǒng)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。本階段上上階段已達(dá)成電源模塊、變送器模塊和驅(qū)動(dòng)器模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上。持續(xù)達(dá)成單片機(jī)模塊、AD模塊、DA模塊、鍵盤(pán)顯示模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。并在各模塊的基礎(chǔ)上達(dá)成軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度的收集與顯示，環(huán)境溫度的閉環(huán)控制兩大功能，成功達(dá)成了預(yù)期目標(biāo)。Word文檔資料.簡(jiǎn)單電路的模塊化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1單片機(jī)應(yīng)用電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基本要求片選信號(hào)：6個(gè)地點(diǎn)信號(hào)：4個(gè)數(shù)據(jù)總線：AD0~AD7控制信號(hào)：WR，RD安裝：獨(dú)立電路板構(gòu)造設(shè)計(jì)方案采納以MCS-51（C8051F023）為核心的單片機(jī)做為控制芯片。MCS-51系列單片機(jī)有眾多性能優(yōu)秀的兼容產(chǎn)品、成熟的開(kāi)發(fā)環(huán)境、世界上最大的單片機(jī)客戶(hù)群、高性?xún)r(jià)比、通暢的供貨渠道，是初學(xué)者的首選機(jī)型。本電路直接采納成品單片機(jī)最小系統(tǒng)版，最小系統(tǒng)版內(nèi)置晶振與復(fù)位電路，能夠簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，方便焊接，也增添了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的成功率。是單片機(jī)模塊更為可靠。Word文檔資料.+59876543233333333U11234567+54000000000031EA/VPPPPPPPPP130ALE/PP10C3292PSENP1110uF93RESETP124P135R1P1468.2KP157P1688051P172122p19P2123X1P2224P23CY125P2411.05926P251827X2P260128C2P2722pDDT01RTD20TTWII0123456711111111圖2.1典型的51單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖本次設(shè)計(jì)采納總線構(gòu)造，把單片機(jī)的P1口作為數(shù)據(jù)總線接口，P1、P2口聯(lián)合使用作為地點(diǎn)總線接口。經(jīng)過(guò)總線構(gòu)造設(shè)計(jì)，能夠有效減少軟件設(shè)計(jì)難度，也是單片機(jī)控制的多個(gè)功能零件更為協(xié)調(diào)一致的工作。圖2.2單片機(jī)總線設(shè)計(jì)框圖Word文檔資料.如圖2.2所示，控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)/地點(diǎn)傳輸上采納數(shù)據(jù)/地點(diǎn)分別設(shè)計(jì)；在控制上采納部分譯碼電路。數(shù)據(jù)/地點(diǎn)分別電路設(shè)計(jì)：?jiǎn)纹瑱C(jī)模塊P3口為數(shù)據(jù)/地點(diǎn)復(fù)用端口，為了得到低8位地點(diǎn)，采納74LS373鎖存器構(gòu)成典型的數(shù)據(jù)/地點(diǎn)分別電路。地點(diǎn)譯碼電路設(shè)計(jì)：采納74LS138構(gòu)成部分譯碼電路。詳細(xì)電路圖以下：圖2.3單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路圖為便于各模塊協(xié)調(diào)一致的工作，電路設(shè)計(jì)一致接口模式，方便調(diào)試與查錯(cuò)，單片機(jī)模塊安裝接口如圖2.4所示。Word文檔資料.圖2.4單片機(jī)模塊裝構(gòu)造圖單片機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試調(diào)試平臺(tái)：電子工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練調(diào)試臺(tái)調(diào)試內(nèi)容：地點(diǎn)譯碼電路輸出檢測(cè)合用電路：部分地點(diǎn)譯碼電路測(cè)試設(shè)施：JTAG適配器單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)板150MHz數(shù)字雙蹤示波器調(diào)試方法：1、檢查電路連線無(wú)誤后，將電路板安裝在測(cè)試臺(tái)上2、斷開(kāi)譯碼電路負(fù)載，運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試程序，檢查各輸出引腳能否有輸出，各個(gè)輸出之間相對(duì)地點(diǎn)關(guān)系能否正確；3、用示波器察看CS0~CS5引腳，應(yīng)有圖示的波形輸出。假如沒(méi)有輸出或許相互關(guān)系錯(cuò)雜，都表示電路中存在故障。CS0~CS5輸出波形圖如圖2.5所示：Word文檔資料.CS0：CS1:CS2:CS3:圖2.5單片機(jī)模塊調(diào)試波形圖調(diào)試程序：#include"C8051F020.h"#include"absacc.h"#include"data_define.c"#defineC1XBYTE[0x0000]#defineC2XBYTE[0x2000]#defineC3XBYTE[0x4000]#defineC4XBYTE[0x6000]#include"Init_Device.c"voidmain(void){Init_Device();Word文檔資料.while(1){C1=0;C2=0;C3=0;C4=0;}}調(diào)試中碰到的問(wèn)題剛開(kāi)始調(diào)試的時(shí)候，我們用示波器察看CS0~CS5的波形，但是并無(wú)獲取正確的波形。后經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)老師供給的測(cè)試程序的譯碼地點(diǎn)與我們的硬件電路并不般配，查電路設(shè)計(jì)圖后，改正程序譯碼地點(diǎn)，最后獲取正確波形。達(dá)成了單片機(jī)模塊的設(shè)計(jì)與調(diào)試。表2.1常有故障及原由故障現(xiàn)象故障原由輸出所有沒(méi)有變化74LS373未接電源輸出所有沒(méi)有變化74LS373漏接+5V輸出所有沒(méi)有變化74LS373漏接地線輸出所有沒(méi)有變化未接ALE或ALE無(wú)效輸出關(guān)系雜亂AD0~AD3接錯(cuò)對(duì)應(yīng)引腳無(wú)輸出AD0~AD3漏接2.2模/數(shù)變換電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)要求輸入信號(hào)范圍：0V~+5V分辨率：8bit精度：1LSB變換時(shí)間：<1ms安裝：獨(dú)立電路板構(gòu)造設(shè)計(jì)方案本次設(shè)計(jì)AD變換電路采納芯片ADC0804，芯片主要參數(shù)以下：Word文檔資料.工作電壓：+5V，即VCC=+5V。模擬輸入電壓范圍：0～+5V，即0≤Vin≤+5V。分辨率：8位，即分辨率為1/2=1/256，變換值介于0～255之間。變換時(shí)間：100us（fCK=640KHz時(shí)）。變換偏差：±1LSB。參照電壓：2.5V，即Vref=2.5V。模數(shù)變換器，是將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)能識(shí)其余數(shù)字信號(hào)。在模數(shù)變換中，應(yīng)依據(jù)丈量精度要求，考慮變換電路的精度和分辨率，并力爭(zhēng)降低成本。模數(shù)變換有多種方法能夠?qū)崿F(xiàn)，如采納電壓/頻次變換器，以頻次或脈寬來(lái)計(jì)算溫度，也能夠采納A/D變換器或其余方法。如采納A/D變換器，應(yīng)試慮變換器輸入阻抗和變送器輸出阻抗對(duì)信號(hào)的衰減可能惹起的測(cè)試偏差，并盡量降低這一誤差。板間連策應(yīng)注意保護(hù)。依據(jù)課設(shè)要求，溫度0～100的變化是用電壓0～5V表示的，轉(zhuǎn)成數(shù)字表示，即0～FFH。AD電路模塊電路圖如圖2.6所示W(wǎng)ord文檔資料.圖2.6AD模塊工作的時(shí)序圖如圖2.7所示。圖2.7電路主要參數(shù)計(jì)算變換精度：A/D變換器也采納分辨率和變換偏差來(lái)描繪變換精度。分辨率是指惹起輸出數(shù)字量改動(dòng)一個(gè)二進(jìn)制碼最低有效位（LSB）時(shí)，輸入模擬量的最小變化量。他反應(yīng)了A/D變換器對(duì)輸入模擬量細(xì)小變化的分辨能力。在最大輸入電壓一準(zhǔn)時(shí)，位數(shù)越多，量化單位越小，分辨率越高。變換偏差往常用輸出偏差的最大值形式給出，常用最低有效位的倍數(shù)表示，反應(yīng)A/D變換器實(shí)質(zhì)輸出數(shù)字量和理論輸出數(shù)字量之間的差別。Word文檔資料.變換時(shí)間：變換時(shí)間是指變換控制信號(hào)（vL）到來(lái)，到A/D變換器輸出端獲取穩(wěn)固的數(shù)字量所需要的時(shí)間。變換時(shí)間與A/D變換器種類(lèi)有關(guān)，並行比較型一般在幾十個(gè)納秒，逐次比較型在幾十個(gè)微秒，雙積分型在幾十個(gè)毫秒數(shù)目級(jí)。實(shí)質(zhì)應(yīng)用中，應(yīng)依據(jù)數(shù)據(jù)位數(shù)、輸入信號(hào)極性與范圍、精度要乞降采樣頻次等幾個(gè)方面綜合考慮A/D變換器的采納。8位數(shù)模變換電路主要技術(shù)指標(biāo)：分辨率---8位：表示能夠分辨的最小電壓變化ViVDataVref28DATA為1時(shí)的Vi表示最小電壓變化偏差---±1LSB變換時(shí)間---100微秒為便于各模塊協(xié)調(diào)一致的工作，電路設(shè)計(jì)一致接口模式，方便調(diào)試與查錯(cuò)，模數(shù)裝換模塊安裝接口如圖2.8所示。Word文檔資料.圖2.8模數(shù)變換電路安裝構(gòu)造圖模數(shù)變換電路模塊的調(diào)試改變?cè)O(shè)置溫度，運(yùn)轉(zhuǎn)A/D測(cè)試程序，檢查模/數(shù)變換結(jié)果。一般為0~5伏特之間改變，相應(yīng)數(shù)為0~255.調(diào)試源程序?yàn)椋?include"C8051F020.h"#include"absacc.h"#include"data_define.c"#defineCS1XBYTE[0x2000]#defineTIMER0x8000#include"Init_Device.c"voiddelay(void);voidmain(void){Word文檔資料.unsignedcharx;Init_Device();while(1){CS1=x;delay();x=CS1;delay();}}voiddelay(void){unsignedinti;for(i=0;i<TIMER;++i);}一般故障檢測(cè)方法為：查數(shù)據(jù)線能否漏接，若A/D變換結(jié)果數(shù)值不隨設(shè)置溫度正比變化檢查數(shù)據(jù)線能否錯(cuò)接；查Vin(-)能否接GND；查Vin(+)能否有變化，如無(wú)變化，逆向檢查直至變送器輸出。若電源連結(jié)正常，查CLK-IN引腳能否有鋸齒波信號(hào)輸出，若沒(méi)有輸出檢查有關(guān)元件連結(jié)能否正確，若頻次過(guò)高（正常約為640KHz）檢查元件參數(shù)能否有誤。假如元件連結(jié)及元件參數(shù)無(wú)誤仍無(wú)信號(hào)輸出，則ADC0804破壞。若CLK-IN引腳有正常的鋸齒波信號(hào)輸出，可改正測(cè)試程序，將延時(shí)子程序或延時(shí)函數(shù)去掉，加速程序循環(huán)的時(shí)間，檢查變換控制信號(hào)、和數(shù)據(jù)讀取控制信號(hào)WR/RD能否正常。若上述控制信號(hào)正常，則可能是ADC0804破壞。Word文檔資料.2.3顯示與鍵盤(pán)控制電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基本要求：1、4位7段數(shù)碼顯示，前3位含小數(shù)點(diǎn)2、0~9數(shù)字輸入鍵及若干功能設(shè)置按鍵控制3、獨(dú)立電路板安裝構(gòu)造設(shè)計(jì)方案：?jiǎn)纹瑱C(jī)與LED顯示器有兩種接口方法。動(dòng)向顯示電路方案：電路簡(jiǎn)單，成本低，控制程序復(fù)雜，合用于顯示位數(shù)較多的場(chǎng)合。可使用智能芯片8279達(dá)成。本階段我們用74LS273設(shè)計(jì)顯示數(shù)據(jù)輸出電路，而后用74LS244設(shè)計(jì)鍵盤(pán)狀態(tài)讀入電路，最后設(shè)計(jì)出總的實(shí)驗(yàn)電路圖，顯示模塊的電路原理圖如圖2.9所示。圖2.9顯示模塊電路原理圖矩陣鍵盤(pán)電路方案：按鍵許多時(shí)，成本低，控制程序較直讀電路復(fù)雜，合用于顯示位數(shù)許多的場(chǎng)合。鍵盤(pán)電路的電路圖如圖2.10所示。Word文檔資料.圖2.10鍵盤(pán)模塊電路圖鍵盤(pán)模塊工作的時(shí)序圖如圖2.11所示。圖2.11鍵盤(pán)模塊工作時(shí)序圖為便于各模塊協(xié)調(diào)一致的工作，電路設(shè)計(jì)一致接口模式，方便調(diào)試與查錯(cuò)，鍵盤(pán)顯示模塊安裝接口如圖2.12所示。圖2.12鍵盤(pán)顯示模塊安裝構(gòu)造圖Word文檔資料.顯示模塊模塊的調(diào)試（1）顯示電路模塊調(diào)試源程序：#include"C8051F020.h"#include"absacc.h"#include"data_define.c"#defineDP1XBYTE[0x0000]#defineDP2XBYTE[0x0001]#defineDP3XBYTE[0x0002]#defineDP4XBYTE[0x0003]#defineTIMER0x8000#include"Init_Device.c"unsignedchartable[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};voiddelay(void);voiddisplay(unsignedcharx,y);voidmain(void){unsignedchari,num=0;Init_Device();DP1=DP2=DP3=DP4=0xff;while(1){Word文檔資料.for(num=0;num<10;++num){i++;if(i<=4)display(i,num);else{i=1;display(i,num);}delay();}}}（2）顯示模塊故障檢測(cè)方法：運(yùn)轉(zhuǎn)顯示模塊測(cè)試程序，假如電路工作正常，在4個(gè)數(shù)碼管上應(yīng)有數(shù)字0-9轉(zhuǎn)動(dòng)顯示。不然，說(shuō)明電路存在故障，能夠依據(jù)故障現(xiàn)象，依據(jù)下邊的方法進(jìn)行檢查。全黑：數(shù)碼管未接電源,74LS237未接電源或地,74LS237觸發(fā)控制信號(hào)（CK）不正常,數(shù)據(jù)線所有漏接全亮：74LS237的CLR引腳未接高電平亂顯示且無(wú)規(guī)律、無(wú)變化：74LS237觸發(fā)控制信號(hào)（CK）不正常二次譯碼信號(hào)線上無(wú)信號(hào)：一次譯碼信號(hào)線漏接或信號(hào)線上無(wú)信號(hào),二次譯碼電路74LS138的E2、E3連結(jié)錯(cuò)誤,二次譯碼電路74LS138漏接電源或地線,地址信號(hào)（74LS138的A、B、C輸入）不正常,接見(jiàn)地點(diǎn)錯(cuò)誤鍵盤(pán)模塊的調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)鍵盤(pán)控制電路的測(cè)試程序，假如電路工作正常，在鍵盤(pán)上每按1個(gè)鍵，Word文檔資料.都會(huì)經(jīng)過(guò)2位數(shù)碼顯示管，顯示相應(yīng)的行編碼和列編碼。不然，說(shuō)明電路存在故障。調(diào)試源程序以下#include"C8051F020.h"#include"absacc.h"#include"data_define.c"#defineDP1XBYTE[0x7000]#defineDP2XBYTE[0x7100]#defineDP3XBYTE[0x7200]#defineDP4XBYTE[0x7300]#defineTIMER0x8000#include"Init_Device.c"unsignedchartable[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};voiddisplay(unsignedcharx,unsignedchary){DP3=table[x];DP4=table[y];}voidmain(void){unsignedcharl_val,r_val,r_state,temp,cont,x,c;intkey;DP1=DP2=DP3=DP4=0xff;Word文檔資料.Init_Device();while(1){key=0x0004;for(x=1;x<5;x++,key++){c=XBYTE[key];if(r_state=~c&0x1f){for(cont=1,temp=0x01;cont<6;++cont,temp=temp<<1)if((r_state&temp)!=0){r_val=cont;l_val=x;display(l_val,r_val);}}}}}2.4數(shù)/模(D/A)變換電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基本要求：輸入范圍：00H~0FFH對(duì)應(yīng)輸出：-10V~+10V偏差：1%FSR響應(yīng)時(shí)間：<1ms電源供電：+5V，±12V安裝：獨(dú)立電路板構(gòu)造設(shè)計(jì)方案Word文檔資料.D/A的作用是把輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。有電流開(kāi)關(guān)型、脈寬調(diào)制型等。在這里，我們采納DAC0832構(gòu)成D/A電路。DAC0832是8位乘算型電流輸出的典型產(chǎn)品，擁有MCU兼容接口，使用方便，價(jià)錢(qián)低，能知足設(shè)計(jì)要求。數(shù)模變換器是整個(gè)控制系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)的重要零件，它的特征直接影響溫度變換的精度。其變換的精度主要由數(shù)模變換器的位數(shù)和Vref。DAC0832工作原理及特征如圖2.13所示：圖2.13模數(shù)裝換工作原理Iout1D0I8D1I7D2I6D7I1I8D020D121D222D72722222IDATAVrefDATA2828R數(shù)模變換電路如圖2.14所示：Word文檔資料.圖2.14數(shù)模變換模塊電路圖原理剖析：DAC0832的Iout1和Iout2作為輸入信號(hào)輸入到LM358的輸入端。由電流-Vout1VrefDATA28電壓變換電路可知：LM358的1號(hào)管腳輸出為：，此管腳作為輸入信號(hào)輸入到U2BLM358的反相輸入端。則U2BLM358輸出端輸出為：V=-Vout1*R3/R1-5*R3/R2取電阻參數(shù)：R1=5K,R2=10K,R3=20K。因?yàn)閂out1的取值為（-5V—0V），R3/R1=4,故-Vout1*R3/R2的范圍為0V—20V）,又因?yàn)?5*R3/R2=-10V所以總輸出范圍：V={0—20V}-10V={-10V—10V}。為便于各模塊協(xié)調(diào)一致的工作，電路設(shè)計(jì)一致接口模式，方便調(diào)試與查錯(cuò)，數(shù)模裝換模塊安裝接口如圖2.15所示。Word文檔資料.圖2.15數(shù)模變換模塊安裝構(gòu)造圖數(shù)模變換模塊的調(diào)試調(diào)試平臺(tái)：電子工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練調(diào)試臺(tái)調(diào)試內(nèi)容：地點(diǎn)譯碼電路輸出檢測(cè)合用電路：數(shù)/模變換電路板測(cè)試設(shè)施：JTAG適配器單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)板數(shù)/模變換電路板150MHz數(shù)字雙蹤示波器（1）調(diào)試方法：1、檢查電路連線無(wú)誤后，將電路板安裝在測(cè)試臺(tái)上2、斷開(kāi)電路負(fù)載，運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試程序，檢查各節(jié)點(diǎn)信號(hào)能否正確。假如有問(wèn)題，依據(jù)故障診療方案進(jìn)行診療剖析，并且清除故障。3、用示波器察看LM3587號(hào)管腳。Word文檔資料.正確的輸出波形如圖2.16所示圖2.16數(shù)模變換測(cè)試波形圖（2）調(diào)試程序：#include"C8051F020.h"#include"absacc.h"#include"data_define.c"#defineCS2XBYTE[0x4000]#defineTIMER0x8000#include"Init_Device.c"voiddelay(void);voidmain(void){unsignedcharx;Init_Device();while(1){++x;CS2=x;/*delay();*/}}voiddelay(void){inti;for(i=0;i<TIMER;++i);}（3）故障檢查：Word文檔資料.依據(jù)第二級(jí)運(yùn)放輸出信號(hào)波形判斷故障原由部分節(jié)點(diǎn)無(wú)信號(hào)或所有節(jié)點(diǎn)無(wú)信號(hào)的故障原由：第二級(jí)運(yùn)放無(wú)信號(hào)輸出：連線有誤或運(yùn)放破壞二級(jí)運(yùn)放皆無(wú)信號(hào)輸出：連線有誤或未接電源或運(yùn)放破壞或D/A電路故障斷開(kāi)第一級(jí)運(yùn)放輸出與Rfb的連線，丈量Iout1引腳有鋸齒波輸出為運(yùn)放損壞，不然為D/A電路故障調(diào)試中碰到的問(wèn)題：調(diào)試時(shí)因?yàn)榻泳€問(wèn)題，沒(méi)能獲取正確波形。糾正接線問(wèn)題后，發(fā)現(xiàn)輸出波形正確但是幅值不對(duì)。經(jīng)仔細(xì)察看，實(shí)質(zhì)輸出波形為正確波形幅值的0.1倍，初步判斷為示波器的衰減探頭打到了X10地點(diǎn)。檢查示波器探頭，果不其然。糾正錯(cuò)誤后波形輸出終于正常。整體電路的調(diào)試與功能實(shí)現(xiàn)在分模塊電路設(shè)計(jì)達(dá)成以后，就要進(jìn)行整系統(tǒng)結(jié)合的功能調(diào)試，整體調(diào)試主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能。分別是環(huán)境溫度顯示功能和閉環(huán)溫度控制功能。經(jīng)過(guò)整體功能的調(diào)試與實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步深入對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理解，加強(qiáng)系統(tǒng)調(diào)試能力與發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。3.1環(huán)境溫度顯示功能的實(shí)現(xiàn)調(diào)試過(guò)程：連結(jié)電路并運(yùn)轉(zhuǎn)程序。察看測(cè)溫系統(tǒng)數(shù)字顯示，應(yīng)跟從調(diào)試臺(tái)設(shè)置溫度變化并與調(diào)試臺(tái)設(shè)置溫度靠近。若丈量溫度與設(shè)置溫度相差過(guò)大的調(diào)試，則需調(diào)整變送器。調(diào)試臺(tái)設(shè)置低端溫度，變送器進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)，調(diào)試臺(tái)設(shè)置高端溫度，變送器進(jìn)行滿(mǎn)度校準(zhǔn)。Word文檔資料.調(diào)試源程序見(jiàn)附錄一，調(diào)試結(jié)果如圖3.1所示。圖3.1溫度顯示功能實(shí)現(xiàn)圖3.2閉環(huán)溫度控制功能的實(shí)現(xiàn)調(diào)試過(guò)程：連結(jié)電路并運(yùn)轉(zhuǎn)程序。經(jīng)過(guò)鍵盤(pán)切換到環(huán)境溫度顯示功能。察看測(cè)溫系統(tǒng)數(shù)字顯示，應(yīng)跟從調(diào)試臺(tái)設(shè)置溫度變化并與調(diào)試臺(tái)設(shè)置溫度靠近。若丈量溫度與設(shè)置溫度相差過(guò)大的調(diào)試，則需調(diào)整變送器。調(diào)試臺(tái)設(shè)置低端溫度，變送器進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)，調(diào)試臺(tái)設(shè)置高端溫度，變送器進(jìn)行滿(mǎn)度校準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)鍵盤(pán)切換到閉環(huán)溫度控制功能。經(jīng)過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定目標(biāo)控制溫度，察看實(shí)質(zhì)溫度時(shí)候能變化到目標(biāo)控制溫度。能夠經(jīng)過(guò)改變程序來(lái)調(diào)理控制精度。調(diào)試源程序見(jiàn)附錄二，調(diào)試結(jié)果如圖3.2所示。Word文檔資料.圖3.2閉環(huán)控制功能實(shí)現(xiàn)圖收獲和領(lǐng)會(huì)第二階段我們一共達(dá)成了測(cè)溫系統(tǒng)中的單片機(jī)，A/D變換，D/A變換，顯示鍵盤(pán)電路一共四塊電路板。固然有了第一階段的一些經(jīng)驗(yàn)累積，沒(méi)有那么手忙腳亂，但是這四塊板子的難度對(duì)比第一階段來(lái)說(shuō)是更為的高。第二階段我們主要面臨的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)。第一點(diǎn)就是電路板需要焊接的線數(shù)目特別大，特別密集。這就意味著排線的難度大幅增添，同時(shí)在焊接過(guò)程中很簡(jiǎn)單出現(xiàn)失誤。在單片機(jī)這塊的焊接中，我們就出現(xiàn)了把芯管腳搞反，結(jié)果在插針焊接的時(shí)候錯(cuò)了好多，要改正起來(lái)特別困難。此外在布線的構(gòu)造上我們也存在很大的問(wèn)題，這就讓焊接的線變得好多很亂，在測(cè)試電路的時(shí)候出現(xiàn)問(wèn)題，查線清除故障進(jìn)行的特別遲緩。此外在顯示鍵盤(pán)電路這塊板子上，一開(kāi)始四個(gè)數(shù)碼管只有兩個(gè)亮，我們認(rèn)為是數(shù)碼管的問(wèn)題，但更Word文檔資料.換以后問(wèn)題依舊存在。于是再進(jìn)行電路檢查，查了三四遍線路都認(rèn)為沒(méi)有問(wèn)題這讓我們感覺(jué)特別奇異，以后在和其余組同學(xué)的電路板對(duì)照以后發(fā)現(xiàn)少了兩根地線沒(méi)有接，仍是我們焊接時(shí)候的馬馬虎虎造成的。最讓我們組頭痛的就是測(cè)溫系統(tǒng)，將6塊板子組合在一同進(jìn)行測(cè)試。在以前我們每塊板子單個(gè)都經(jīng)過(guò)了測(cè)試，但是沒(méi)有想到進(jìn)行測(cè)溫系統(tǒng)測(cè)試的時(shí)候居然沒(méi)有成功。經(jīng)過(guò)推測(cè)我們認(rèn)為問(wèn)題必定是出此刻單片機(jī)上，但是無(wú)論是查線仍是測(cè)試輸出波形都查不出問(wèn)題所在。在我們特別焦急頭痛窮途末路的時(shí)候，老師賜予了我們巨大的幫助。本學(xué)期電子工程設(shè)計(jì)課程圓滿(mǎn)結(jié)束，在這學(xué)期我們第一次試試去達(dá)成一個(gè)功能完美的電子系統(tǒng)。在這個(gè)過(guò)程中碰到了諸多的困難，但我們都堅(jiān)強(qiáng)的戰(zhàn)勝了，我們的著手能力獲取了鍛煉，讓我們理解紙上的電路變換為實(shí)質(zhì)的系統(tǒng)，需要付出百倍的努力和耐心才能實(shí)現(xiàn)。也讓我們更為仰慕在歷史長(zhǎng)河中那些為人類(lèi)做出貢獻(xiàn)的電子工程師。最后感謝高新老師的耐心教育和幫助。附錄附錄一、環(huán)境溫度顯示源程序#include"C8051F020.h"#defineC1XBYTE[0x2000]#include"absacc.h"#defineC2XBYTE[0x4000]#include"data_define.c"#defineDP1XBYTE[0x0000]#defineC0XBYTE[0x0000]#defineDP2XBYTE[0x0001]Word文檔資料.#defineDP3XBYTE[0x0002]voiddelay(void)#defineDP4XBYTE[0x0003]{#defineTIMER0x8000inti;#include"Init_Device.c"for(i=0;i<TIMER;++i);}unsignedcharvoidmain(void)table[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0{x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};unsignedcharnum1,num2;unsignedcharunsignedchardp[4];keymatrix[5][4]={0,1,2,3,4,5,6,7unsignedchar,8,9,'A','B','C','D','E','F'};output,input;signedchardnum;voiddisplay(unsignedcharx,unsignedchary)DP1=DP2=DP3=DP4=0xff;{Init_Device();if(x==1)DP1=table[y];aa:keyboard(dp);//Setandelseif(x==2)displaytheaimedtemperatureDP2=table[y];num1=dp[3]*10+dp[4];elseif(x==3)DP3=table[y];do{elseDP4=table[y];C1=input;}delay();Word文檔資料.input=C1;display(2,num2%10);//Displaycurrenttemperaturenum2=(input*100)/256;}while(dnum!=0);display(1,num2/10);gotoaa;}附錄二、溫度閉環(huán)控制源程序#include"C8051F020.h"XBYTE[0x2000]#include"absacc.h"#defineCS2#include"data_define.c"XBYTE[0x4000]#defineDP1#defineKEY_WRXBYTE[0x0000]XBYTE[0x0005]#defineDP2#defineKEY_RDXBYTE[0x0001]XBYTE[0x0004]#defineTIMER#defineDP30x8000XBYTE[0x0002]#include"Init_Device.c"#defineDP4UnsignedcharXBYTE[0x0003]table[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x9#defineC29,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};Word文檔資料.unsignedchardr=dr*100/255;table_doc[]={0x40,0x79,0x24,0x30hr=dr/10;,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10};lr=dr%10;if(hr>9){hr=9;unsignedcharif(lr<1)lr=9;}convert(unsignedchara);display(hr,lr);unsignedcharkey_scan(void);delay();delay();delay();voiddelay(void);/*測(cè)溫程序段*/voidmain(void){Init_Device();unsignedcharnum1,num2;DP1=DP2=DP3=DP4=0xFF;unsignedchardp[4];CS2=0x81;unsignedcharwhile(1){output,input;signedchardnum;/*測(cè)溫程序段*/DP3=DP4=0xFF;DP1=DP2=DP3=DP4=0xff;r=0;Init_Device();e=0;aa:keyboard(dp);//SetandC2=dr;displaytheaimedtemperaturedelay();num1=dp[3]*10+dp[4];dr=C2;delay();do{Word文檔資料.C1=input;elseoutput=128-dnum;delay();}input=C1;C2=output;//OutputC2num2=(input*100)/256;}while(dnum!=0);gotoaa;}display(1,num2/10);}}display(2,num2%10);//Displaycurrenttemperatureunsignedcharkeyboard(unsignedcha