基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　二十一世紀(jì)是科技高速發(fā)展的信息時(shí)代,電子技術(shù),微型單片機(jī)技術(shù)的 應(yīng)用更是空前廣泛,伴隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展,需要對(duì)各種參數(shù)進(jìn) 行溫度測(cè)量.因此溫度一詞在生產(chǎn)生活之中出現(xiàn)的頻率日益增多,與之相對(duì) 應(yīng)的,溫度控制和測(cè)量也成為了生活生產(chǎn)中頻繁使用的詞語(yǔ),同時(shí)它們?cè)诟?行各業(yè)中也發(fā)揮著重要的作用.如在日趨發(fā)達(dá)的工業(yè)之中,利用測(cè)量與

2、控制 溫度來保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行.在農(nóng)業(yè)中,用于保證蔬菜大棚的恒溫保產(chǎn)等. 溫度是表征物體冷熱程度的物理量,溫度測(cè)量則是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中一 個(gè)很重要而普遍的參數(shù).溫度的測(cè)量及控制對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率, 節(jié)約能源,生產(chǎn)安全,促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到非常重要的作用.由于溫度 測(cè)量的普遍性,溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位.而且隨著科學(xué)技 術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展,溫度傳感器的種類還是在不斷增加豐富來滿足生產(chǎn)生 活中的需要. 在單片機(jī)溫度測(cè)

3、量系統(tǒng)中的關(guān)鍵是測(cè)量溫度,控制溫度和保持溫度,溫 度測(cè)量是工業(yè)對(duì)象中主要的被控參數(shù)之一.因此,單片機(jī)溫度測(cè)量則是對(duì)溫 度進(jìn)行有效的測(cè)量,并且能夠在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用,尤其在電力 工程,化工生產(chǎn),機(jī)械制造,冶金工業(yè)等重要工業(yè)</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)要求</b></p>&

4、lt;p><b>　　2.設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)</b></p><p>　　2.1AT89C51單片機(jī)的介紹</p><p>　　2.2 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器</p><p>　　2.3 數(shù)碼顯示管 LED</p><p>　　2.4運(yùn)算放大器Lm358</p><p>　　2.5溫度傳感器Ad

5、590</p><p><b>　　2.6 光電隔離器</b></p><p><b>　　3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1組成系統(tǒng)的硬件模塊</p><p><b>　　3.2單片機(jī)的選擇</b></p><p><b>　　

6、3.3溫度采樣部分</b></p><p>　　3.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分</p><p><b>　　3.5模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)</b></p><p><b>　　3.6顯示部分</b></p><p><b>　　4.系統(tǒng)主程序</b></p><p&g

7、t;<b>　　5總結(jié)</b></p><p><b>　　6.參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　培養(yǎng)目的、設(shè)計(jì)方法和功能要求</p><p>　　本課題要求采用單片機(jī)控制技術(shù)、A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)和傳感器技術(shù)等設(shè)計(jì)制作溫度測(cè)控電

8、路。使學(xué)生進(jìn)一步熟悉數(shù)字電路、模擬電路、傳感器、單片機(jī)編程等知識(shí)，提高實(shí)際動(dòng)手和設(shè)計(jì)能力。</p><p><b>　　主要技術(shù)指標(biāo)：</b></p><p>　　測(cè)量范圍：溫度：0-100℃，精確度±1%；</p><p>　　電流輸出：4-20mA，精度：±1%，負(fù)載電阻≥500Ω；</p><p&g

9、t;<b>　　4位數(shù)碼顯示；</b></p><p><b>　　輪流顯示和變送；</b></p><p><b>　　交流供電。</b></p><p><b>　　文獻(xiàn)閱讀</b></p><p>　　文獻(xiàn)閱讀：應(yīng)查閱中外文文獻(xiàn)10篇以上；了解國(guó)內(nèi)外

10、研究現(xiàn)狀、研究方向、進(jìn)展情況、存在問題和參考依據(jù)等；</p><p>　　論文或設(shè)計(jì)說明：8000字以上。</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)</b></p><p>　　1、AT89C51單片機(jī)的介紹</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Progra

11、mmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000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AT89C51是一種高效微控制器

12、，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。</p><p><b>　　主要特性：</b></p><p>　　1、?與MCS-51 兼容</p><p>　　2、4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器</p><p>　　3、壽命：1000寫/擦循環(huán)</p

13、><p>　　4、數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　5、全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz</p><p>　　6、三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</p><p>　　7、128×8位內(nèi)部RAM</p><p>　　8、32可編程I/O線</p><p>　　9、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</

14、p><p><b>　　10、5個(gè)中斷源</b></p><p>　　11、可編程串行通道</p><p>　　12、低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　13、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路</p><p><b>　　管腳說明：</b></p><p>　

15、　1.VCC：供電電壓。</p><p>　　2.GND：接地。</p><p>　　3.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。&

16、lt;/p><p>　　4.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。</p><p>　　5.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)

17、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)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)。</p>&l

18、t;p>　　6.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。 </p><p>　　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

19、存地址的地位字節(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。 　　/

20、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；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</p><

21、;p>　　2.2 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器</p><p>　　ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片</p><p><b>　　1．主要特性</b></

22、p><p>　　1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。 　　2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。 　　3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs(時(shí)鐘為640kHz時(shí))，130μs（時(shí)鐘為500kHz時(shí)）　 　　4）單個(gè)+5V電源供電 　　5）模擬輸入電壓范圍0～+5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 　　6）工作溫度范圍為-40～+85攝氏度 　　7）低功耗，約15mW。</p><p><b>　　2．

23、內(nèi)部結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時(shí)電路組成。</p><p>　　3．外部特性（引腳功能）</p><p>　　ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。下面說

24、明各引腳功能。 　　IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端。 　　2-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端。 　　ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路 　　ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 　　START： A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。 　　EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高

25、電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 　　OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 　　CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。 　　REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。 　　Vcc：電源，單一+5V。 　　GND：地。</p><p>　　2.3 數(shù)碼顯示管 LED</p><p>　　LED 顯示器是

26、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常見的輸出器件,而在單片機(jī)的應(yīng)用上 也是被廣泛運(yùn)用的.如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母,使用 LED 數(shù) 碼管是一種較好的選擇.LED 數(shù)碼管顯示清晰,成本低廉,配置靈活,與單 片機(jī)接口簡(jiǎn)單易行. LED 數(shù)碼管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件,它是由若干個(gè)發(fā)光二極管 組成的.當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí),相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫發(fā)亮,控制不同組 合的二極管導(dǎo)通,就能顯示出各種字符,常用的 LED 數(shù)碼管有 7 段和"米&

27、quot;字 段之分.這種顯示器有共陽(yáng)極和共陰極兩種.共陰極 LED 顯示器的發(fā)光二極 管的陰極連在一起,通常此共陰極接地.當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平 時(shí),發(fā)光二極管點(diǎn)亮,相應(yīng)的段被顯示.同樣,共陽(yáng)極 LED 顯示器的發(fā)光二 極管的陽(yáng)極接在一起,通常此共陽(yáng)極接正電壓,當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接 低電平時(shí),發(fā)光二極管被點(diǎn)亮,相應(yīng)的段被顯示.本次設(shè)計(jì)所用的 LED 數(shù)碼 管顯示器為共陽(yáng)極. LED 數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同,根據(jù)材料不

28、同正向壓降一般為 1.5～2V,額定電流為 10MA,最大電流為 40MA.靜態(tài)顯示時(shí)取 10MA 為宜, 動(dòng)態(tài)掃描顯示可加</p><p>　　2.4運(yùn)算放大器Lm358</p><p>　　LM358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大

29、器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。</p><p><b>　　特性：</b></p><p>　　內(nèi)部頻率補(bǔ)償 　　直流電壓增益高(約100dB) 　　單位增益頻帶寬(約1MHz) 　　電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?3—30V)； 　　雙電源(±1.5 一±15V) 　　低功耗電流，適合于電池供電 LM358</p

30、><p>　　· 低輸入偏流 　　低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流 　　共模輸入電壓范圍寬，包括接地 　　差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 　　輸出電壓擺幅大(0 至Vcc-1.5V)</p><p>　　2.5溫度傳感器Ad590</p><p>　　AD590 電流輸出型兩端溫度傳感器 AD590 是 AD 公司利用 PN 結(jié)構(gòu)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸

31、出型兩端溫度傳感器.(熱敏器件) AD590 是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源.它的主要特性如下: 1,流過器件的電流(mA)等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度(開爾文)度數(shù),即:mA/K 式中: —流過器件(AD590) 的電流,單位為 mA; T—熱力學(xué)溫度,單位為 K. 2,AD590 的測(cè)溫范圍為-55℃～+150℃. 3,AD590 的電源電壓范圍為 4V～30V.電源電壓可在 4V~6V 范圍變化,電流 變化 1mA

32、,相當(dāng)于溫度變化 1K.AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓,因而器件反接也不會(huì)被損壞. 4,輸出電阻為 710MW. 5,精度高.AD590 共有 I,J,K,L,M 五檔,其中 M 檔精度最高,在-55℃～+150℃范圍內(nèi),非線性誤差為±0.3℃. AD590 溫度感測(cè)器是一種已經(jīng) IC 化的溫度感測(cè)器,它會(huì)將溫度轉(zhuǎn)換為電流,在 8051 的各種課本中?？吹剿?相當(dāng)常用 到. 其規(guī)格如下:</p

33、><p>　　溫度每增加 1℃,它會(huì)增加 1μA 輸出電流. 可量測(cè)范圍-55℃至 150℃. 供應(yīng)電壓范圍+4V 至 30V. AD590 的接腳圖及零件符號(hào)如下圖所示: AD590 的輸出電流值說明如下: 其輸出電流是以絕對(duì)溫度零度(-273℃)為基準(zhǔn),每增加 1℃,它會(huì)增加 1μA 輸出電流,因此在室溫 25℃時(shí),其輸出電 流 Io=(273+25)=298μA. Vo 的值為 Io 乘上 10K,以室溫 25

34、℃而言,輸出值為 2.98V(10K×298μA). 量測(cè) Vo 時(shí),不可分出任何電流,否則量測(cè)值會(huì)不準(zhǔn). 電路分析 AD590 的輸出電流 I=(273+T)μA(T 為攝氏溫度),因此量測(cè)的電壓 V 為(273+T)μA ×10K= (2.73+T/100)V.為了將 電壓量測(cè)出來又需使輸出電流 I 不分流出來,我們使用電壓追隨器其輸出電壓 V2 等于輸入電壓 V. 由于一般電源供應(yīng)較多零件之后,電源是帶雜訊的,

35、因此我們使用齊納二極體作為穩(wěn)壓零件,再利用可變電阻分壓.</p><p><b>　　2.6 光電隔離器</b></p><p>　　光電隔離器,簡(jiǎn)稱光耦.光 耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào). 它對(duì)輸入, 輸出電信號(hào)有良好的隔離作用, 所以, 它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用.目前它已成為種類最多,用途最廣的光電器件 之一.光耦合器一般由三部分組成:光的發(fā)射,光的接收及信號(hào)放

36、大.輸入的電 信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管(LED),使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光,被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生 光電流,再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出.這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換,從而起到輸 入,輸出,隔離的作用.由于光耦合器輸入輸出間互相隔離,電信號(hào)傳輸具有單 向性等特點(diǎn),因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力.又由于光耦合器的輸入 端屬于電流型工作的低阻元件,因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力.所以,它在長(zhǎng)線 傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比. 在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信

37、及實(shí)時(shí)控 制中作為信號(hào)隔離的接口器件,可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性.</p><p>　　2. 光耦合器的性能及類型 用于傳遞模擬信號(hào)的光耦合器的發(fā)光器件為二極管, 光接收器為光敏三極管. 當(dāng)有電流通過發(fā)光 二極管時(shí),便形成一個(gè)光源,該光源照射到光敏三極管表面上,使光敏三極管產(chǎn)生集電極電流, 該電流的大小與光照的強(qiáng)弱, 亦即流過二極管的正向電流的大小成正比. 由于光耦合器的輸入端 和輸出端之間通過光信號(hào)來傳輸,

38、 因而兩部分之間在電氣上完全隔離, 沒有電信號(hào)的反饋和干擾, 故性能穩(wěn)定,抗干擾能力強(qiáng).發(fā)光管和光敏管之間的耦合電容小(2pf 左右),耐壓高(2.5KV</p><p>　　左右),故共模抑制比很高.輸入和輸出間的電隔離度取決于兩部分供電電源間的絕緣電阻.</p><p><b>　　3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1組成系統(tǒng)的

39、硬件模塊</p><p><b>　　3.2單片機(jī)的選擇</b></p><p>　　AT89C51 可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)， 縮小系統(tǒng)體積， 增加系統(tǒng)的可靠性， 降低系統(tǒng)的成本。只要程序長(zhǎng)度小于 4K，四個(gè) I/O 口全部提供給用戶?？捎?5V 電壓 編 程 , 而 且 擦 寫 時(shí) 間 僅 需 10 毫 秒 ， 僅 為 8751/87C51 的 擦 除 時(shí)

40、間 的 百 分 之 一 , 與 8751/87C51 的 12V 電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時(shí)不拔 下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬（2.7V~6V） ，全靜態(tài)工作，工作 頻率寬在 0Hz～24MHz 之間， 8751/87C51 等 51 系列的 6MHz～12MHz 更具有靈活 比 性,系統(tǒng)能快能慢。AT89C51 芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了方便靈活而可靠的 硬加密手段，能完全保證程序

41、或系統(tǒng)不被仿制。P0 口是三態(tài)雙向口,通稱數(shù)據(jù)總線口, 因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀/寫操作。</p><p><b>　　3.3溫度采樣部分</b></p><p>　　溫度采樣單元,如 3-2,用于采集被控對(duì)象的溫度參數(shù),它由溫度 電壓轉(zhuǎn)換,小信號(hào)放大及 A/D 轉(zhuǎn)換三部分組成.其中,將溫度轉(zhuǎn)化為電量的 溫度電壓轉(zhuǎn)換由溫度傳感器-熱敏電阻實(shí)現(xiàn),小信號(hào)放大

42、由橋式放大電路實(shí)現(xiàn),A/D 轉(zhuǎn)換選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809,將采集到的溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為 AT89C51 能夠處理的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào).</p><p>　　溫度傳感器: 廣義來講,一切隨溫度變化而物體性質(zhì)亦發(fā)生變化的物質(zhì)均可作為溫度 傳感器.例如,我們平常使用的各種材料,元件,其性質(zhì)或多或少地都會(huì)隨 其所處的環(huán)境溫度變化而變化,因而它們幾乎都能作為溫度傳感器使用.但 是,一般真正能作為實(shí)際中可使用的溫度傳感器的

43、物體一般需要具備下述條 件: 1.物體的特性隨溫度的變化有較大的變化,且該變化量易于測(cè)量. 2.對(duì)溫度的變化有較好的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,即對(duì)除溫度外其他物理量的變化不 敏感. 3.性能誤差及老化小,重復(fù)性好,尺寸小. 4.有較強(qiáng)的耐機(jī)械,化學(xué)及熱作用等的特點(diǎn). 5.與被檢測(cè)的溫度范圍和精度相適應(yīng). 6.價(jià)格適宜,適合于批量生產(chǎn)</p><p>　　3.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分</p><p>　　模數(shù)轉(zhuǎn)

44、換是將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為 N 位二進(jìn)制數(shù)字輸出信號(hào)的技術(shù).采 用數(shù)字信號(hào)處理能夠方便地實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)的自適應(yīng)算法,完成模擬電路無法 實(shí)現(xiàn)的功能,因此,越來越多的模擬信號(hào)處理正在被數(shù)字技術(shù)所取代.與之 相應(yīng)的是,作為模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)之間橋梁的模數(shù)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用日趨廣泛. 為了滿足市場(chǎng)的需求,各芯片制造公司不斷推出性能更加先進(jìn)的新產(chǎn)品,新 技術(shù),令人目不暇接.</p><p>　　a/d轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)</p>

45、<p><b>　　3.5模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)還涉及到數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù),而模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)包括采樣,保持,量 化和編碼四個(gè)過程. 1.采樣就是將一個(gè)連續(xù)變化的模擬信號(hào) x(t)轉(zhuǎn)換成時(shí)間上離散的采樣信號(hào) x(n).根據(jù)奈奎斯特采樣定理,對(duì)于采樣信號(hào) x(t),如果采樣頻率 fs 大于或等 則可以無失真地重建恢復(fù)原始信號(hào) x(t). 于 2fmax(fmax

46、 為 x(t)最高頻率成分), 實(shí)際上,由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器器件的非線性失真,量化噪聲及接收機(jī)噪聲等因素 的影響采樣速率一般取 fs=2.5fmax.通常采樣脈沖的寬度 tw 是很短的,故采 樣輸出是斷續(xù)的窄脈沖. 2.要把一個(gè)采樣輸出信號(hào)數(shù)字化,需要將采樣輸出所得的瞬時(shí)模擬信號(hào)保持 一段時(shí)間,這就是保持過程. 3.量化是將連續(xù)幅度的抽樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間,離散幅度的數(shù)字信號(hào),量 化的主要問題就是量化誤差.假設(shè)噪聲信號(hào)在量化電平中是均勻分布的

47、,則 量化噪聲均方值與量化間隔和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗值有關(guān). 4.編碼是將量化后的信號(hào)編碼成二進(jìn)制代碼輸出.這些過程有些是合并進(jìn)行 的,例如,采樣和保持就利用一個(gè)電路連續(xù)完成,量化和編碼也是在轉(zhuǎn)換過 程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)的,且所用時(shí)間又是保持時(shí)間的一部分.</p><p><b>　　3.6顯示部分</b></p><p>　　主機(jī)處理的溫度信息顯示在 LED 數(shù)碼管上.下圖

48、則為溫度控制系統(tǒng)的單片機(jī)顯示部分.而顯示部分在整個(gè)的設(shè)計(jì)過程中的作 用也是很大的. </p><p><b>　　4.系統(tǒng)主程序</b></p><p>　　#include<at89x52.h> </p><p>　　sbit st=P3^0;</p><p>　　sbit eoc=P3^1;</p&

49、gt;<p>　　sbit oe=P3^2;</p><p>　　sbit ale=P3^3;</p><p>　　sbit shuchu=P3^4;</p><p><b>　　bit t;</b></p><p>　　unsigned int shuju,i,j,k,n,m,y,x,z,yo,shedi

50、ng,shiji;</p><p>　　char a[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xd8,0x80,0x98};</p><p>　　void delay(int i)//延時(shí)程序</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　int k;

51、</b></p><p>　　while(i-->0)</p><p>　　{for(k=125;k>0;k--);}</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display()//顯示程序</p><p><b>　　{</b

52、></p><p>　　j=shuju*2*99/100/5%100/10;</p><p>　　k=shuju*2*99/100/5%10;</p><p><b>　　P2=0xf1;</b></p><p><b>　　P0=a[i];</b></p><p>&

53、lt;b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P2=0xf2;</b></p><p><b>　　P0=a[n];</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P2=0xf4;

54、</b></p><p><b>　　P0=a[j];</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P2=0xf8;</b></p><p><b>　　P0=a[k];</b></p>

55、;<p>　　delay(5);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void adc()//adc0809 啟動(dòng)程序</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　st=ale=0;</b></p>

56、<p><b>　　st=ale=1;</b></p><p><b>　　st=ale=0;</b></p><p>　　while(eoc==1);</p><p><b>　　oe=1;</b></p><p><b>　　shuju=P1;<

57、/b></p><p><b>　　oe=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void key()//按鍵</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(P2_6==0)</p>

58、<p><b>　　{</b></p><p>　　if(P2_6==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　shuchu=0;</b></p><p>　　if(P2_4==0)</p><p><

59、;b>　　{</b></p><p><b>　　if(x++>8)</b></p><p>　　{i++;x=0;}</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(i>9)i=0;</p><p>　　if(P2_5==0)

60、</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(y++>8)</b></p><p>　　{n++;y=0;}</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(n>9)n=0;</p>

61、<p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>

62、;　　TMOD=0x01;</p><p>　　TH0=(65536-10000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-10000)%256;</p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p>&

63、lt;b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　x=y=0;</b></p><p><b>　　n=i=5;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></

64、p><p><b>　　adc();</b></p><p><b>　　key();</b></p><p>　　display();</p><p>　　sheding=i*10+n;</p><p>　　shiji=j*10+k;</p><p>　

65、　if((sheding>shiji) && P2_6==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(sheding-shiji>30)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　shuchu=t;<

66、/b></p><p><b>　　yo=10;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(sheding-shiji>1 && sheding-shiji<30)</p><p><b>　　{</b><

67、/p><p><b>　　shuchu=t;</b></p><p><b>　　yo=5;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b&

68、gt;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void timer() interrupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=(65536-10000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-10000

69、)%256;</p><p><b>　　z++;</b></p><p><b>　　if(z<yo)</b></p><p><b>　　{t=1;}</b></p><p><b>　　if(z>yo)</b></p>&l

70、t;p><b>　　{t=0;}</b></p><p><b>　　if(z>10)</b></p><p><b>　　{z=0;}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　5. 總結(jié)</

71、b></p><p>　　近兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束,這意味著我們的大學(xué)生活也要結(jié)束了, 但我們的學(xué)習(xí)沒有結(jié)束,在本次設(shè)計(jì)中,我們所學(xué)過的理論知識(shí)接受了實(shí)踐 的檢驗(yàn),增強(qiáng)我的綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力及動(dòng)手能力,為以后的學(xué)習(xí)和工 作打下了良好的基礎(chǔ)，通過兩個(gè)月的設(shè)計(jì),我也有很深的感觸:當(dāng)今社會(huì)在飛速發(fā)展,科學(xué)技 術(shù)發(fā)展的速度更是迅猛無比,尤其是單片機(jī)技術(shù)在未來社會(huì)發(fā)展中一定會(huì)起 著十分重要的作用,而通過本次設(shè)計(jì)

72、無論是從硬件實(shí)現(xiàn)還是到整個(gè)程序的完 成,無不是對(duì)我個(gè)人專業(yè)能力的一次提高和體現(xiàn).而本次設(shè)計(jì)主要是完成兩 方面工作,軟件程序設(shè)計(jì)和硬件電路板設(shè)計(jì).軟件設(shè)計(jì)包括用單片機(jī)設(shè)計(jì)語(yǔ) 言設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)并仿真,實(shí)現(xiàn).硬件設(shè)計(jì)包括繪制電路原理圖,生成圖后制 作電路板,插件焊件,再做硬件測(cè)試.通過這些都使我對(duì)采用單片機(jī)設(shè)計(jì)方 法有了更深的理解和掌握, 同時(shí)也讓我把所學(xué)的知識(shí)廣泛的應(yīng)用到了實(shí)踐中, 充分的做到了理論與實(shí)踐相結(jié)合.無論從專業(yè)知識(shí),動(dòng)手能力,還是

73、毅志品 質(zhì),都使我受益非淺.當(dāng)然,這與老師和同學(xué)的熱心幫助也是分不開的.大 學(xué)生活雖然結(jié)束了,但我們的學(xué)習(xí)還沒有結(jié)束,只有不斷學(xué)習(xí),用知識(shí)充實(shí) 自己的頭腦,才能在未來社會(huì)有一席</p><p><b>　　6.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 郭天祥.51 單片機(jī) C 語(yǔ)言教程</p><p>　　[2] 蔡美琴M(fèi)CS-51 系列單

74、片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用</p><p>　　[3] 陶紅艷，余成波.傳感器與現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)</p><p>　　[4] 閆勝利.Altium Designer 實(shí)用寶典—原理圖與 PCB 設(shè)計(jì) </p><p>　　[5] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)—模擬部分</p><p>　　[6] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)—數(shù)字部分</p><p&g