基于at89s51單片機單片機控制空調溫度系統(tǒng)-畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文設計了一個典型的智能電子系統(tǒng)，即單片機控制空調溫度系統(tǒng)。首先介紹了單片機在各個領域的應用及發(fā)展，將傳統(tǒng)溫度控制和使用單片機控制溫度進行了比較，然后根據(jù)設計要求以AD590為采集器、89S51為處理器，以空調機為執(zhí)行器件，通過單片機匯編語言實現(xiàn)對室內(nèi)溫度的控制來完成設計任務所提出的溫度控制要求。本論文在溫度控制系統(tǒng)的硬

2、件設計進行了簡單的介紹的基礎上，重點對其軟件單元設計部分進行了詳細的分析：通過使用匯編語言對A/D轉換電路、顯示電路等進行實時控制。</p><p>　　關鍵詞 ：單片機 空調機 溫度采集 A/D轉換 匯編。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In this paper, a typical des

3、ign of intelligent electronic systems, that is, single-chip temperature control air-conditioning system. Single-chip first introduced in various fields of application and development of traditional single-chip temperatur

4、e control and the use of temperature control were compared, and then to AD590 in accordance with design ideas for the collector, 89S51 for the processor to the device for the implementation of air conditioners through th

5、e single-chip assembly language </p><p>　　Key Words ：Single-chip,air-conditioning,temperature acquisition </p><p>　　A / D conversion,compilation.</p><p><b>　　目 錄</b><

6、;/p><p>　　摘 要……………………………………………………………………………...Ⅰ</p><p>　　Abstract………………………………..…………………...…………………......Ⅱ</p><p>　　目 錄……………………………………………………………………………...Ⅲ</p><p>　　第1章 緒論………

7、……………………………………………………...............1</p><p>　　1.1 單片機的應用……………………………………………………............1</p><p>　　1.2 溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展及意義………………………………………........1</p><p>　　1.3 課題的背景……………………………………………………...

8、.............2</p><p>　　1.4 本次設計的要求……………………………………………………........2</p><p>　　第2 章 特殊器件介紹……………………………………………………...........6</p><p>　　2.1 溫度傳感器AD590…………………………………………………….....6</p>&

9、lt;p>　　2.2 AT89S51單片機…………………………………………………….......10</p><p>　　2.3 光電耦合器 MOC3040……………………………………………………12</p><p>　　第3章 硬件單元………………………………………………………..............13</p><p>　　3.1硬件各單元方案設計

10、與選擇……………………………………….........13</p><p>　　3.2 單元電路設計……………………………………………………............16</p><p>　　第4章 軟件設計方案………………………………………………..…………19</p><p>　　4.1 系統(tǒng)軟件設計說明……………………………………………………....19&l

11、t;/p><p>　　4.2 主程序流程……………………………………………………................19</p><p>　　4.3 A/D轉換子程序…………………………………………………….........20</p><p>　　4.4 顯示子程序……………………………………………………................22</p><

12、p>　　4.5 鍵盤子程序……………………………………………………................23</p><p>　　4.6 延時子程序……………………………………………………................25</p><p>　　第5章 總結……………………………………………………………………..27 </p><p>　　致謝………………

13、…………………………………………………....………........28 </p><p>　　參考文獻…………………………………………………………....................……29</p><p>　　附錄……………………………………………………………………………........30</p><p><b>　　第一章 緒論</b&

14、gt;</p><p>　　1.1 單片機的應用</p><p>　　單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊接口、定時器，實時時鐘等外圍設備。而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡、復雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊

15、芯片上。</p><p>　　基于單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，空調機、錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離

16、不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。</p><p>　　1.2 溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展與意義</p><p>　　溫度控制系統(tǒng)是人類供熱，降溫的主要設備的驅動來源，它的出現(xiàn)迄今已有兩百余年的歷史，期間，從低級到高級，從簡單到復雜，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對溫度控制精度要求的不斷提高，溫度控制系統(tǒng)的控制技術得到不斷迅速發(fā)展。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，智能溫度控制系統(tǒng)日益廣泛的用

17、于工業(yè)生產(chǎn)的各個領域，成為發(fā)展國民經(jīng)濟的重要熱工設備之一。在現(xiàn)代化的建設中，能源的需求非常大，然而我國的能源利用率極低，所以實現(xiàn)溫度控制的智能化，有著極為重要的實際意義。 對于溫度控制系統(tǒng)而言，溫度t是通過控制加熱裝置的供電電壓u來控制的。工藝要求溫度應控制在溫度給定值tg附近，考慮到溫度有非線性、時變性以及室溫、工作條件等的不良擾動因素，且溫度控制通常要求具有快速、無超調的響應特性，用常規(guī)的PID調節(jié)器很難滿足這些要求，而單

18、片機具有集成度高，通用性好，功能強，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強和使用方便等獨特優(yōu)點，使用單片機控制溫度，從而使溫度控制變得簡便，精確。</p><p>　　1.3 課題的背景</p><p>　　隨著新技術的不斷開發(fā)與應用，近年來單片機發(fā)展十分迅速，一個以微機應用為主的新技術革命浪潮正在蓬勃興起，單片機的應用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機械、食品、石油等

19、各個行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費時費力，而且精度差，單片機的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。溫度是生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等，對象中的一個重要的被控參數(shù)。然而所采用的測溫元件和測量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。因此對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制方法也不相同。本系統(tǒng)所采用的是單片機和溫度傳感器所組成，要求溫度在-10℃～＋45℃變化，但能自動控制。本設計使用單片機作為核心進行控制。單片機具有集成度高，通

20、用性好，功能強，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強和使用方便等獨特優(yōu)點，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。本系統(tǒng)所使用的單片機89S51使溫度控制大為簡便。</p><p>　　1.4 本次設計的要求</p><p>　　設計一個空調機的溫度控制單元。用單片機技術及相應仿真平臺進行開發(fā)，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對溫度進行采集并作A/D轉換，再傳輸給單片機。以空調機為執(zhí)行器件，

21、通過單片機程序來完成對室內(nèi)溫度的控制。</p><p><b>　　設計主要要求如下：</b></p><p>　　溫度設定范圍在-10~45，最小區(qū)分溫度為1，標定溫差1。</p><p>　　用二位十進數(shù)碼顯示當前溫度。</p><p>　　能根據(jù)設定的溫度實現(xiàn)西東加熱或降溫處理。</p><p&

22、gt;　　設計出控制系統(tǒng)電路單元。</p><p>　　第二章 基礎器件介紹</p><p>　　2.1 溫度傳感器AD590</p><p>　　AD590是AD公司里利用PN結正向電流與溫度的關系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。實際上，中國也開發(fā)出了同類型的產(chǎn)品SG590.這種器件在被測溫度一定時，相當于一個恒流源。該器件具有良好的線性和互換型，測量精度高

23、并具有消除電源波動的特性。即使電源在5V~10V之間變化，其電流只是在1毫安以下微小變化。</p><p>　　集成溫度傳感器實質上是一種半導體集成電路，它是利用晶體管的b-e結壓降的不飽和值與熱力學溫度T和通過發(fā)射極電流I的下述關系實現(xiàn)對溫度的檢測如公式(2.1）:</p><p>　?。?.1） </

24、p><p>　　式中：K為波爾茲常數(shù)，q為電子電荷絕對值。</p><p>　　集成溫度傳感器具有線性好，精度適中，靈敏度高，體積小，使用方便等優(yōu)點，得到廣泛應用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出與電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mV/K，溫度0時輸出為0，溫度25時輸出電壓2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為1μA/K。</p><p>　　AD590

25、是電流型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值。根據(jù)特性分檔，AD590的后綴以I、J、K、L、M表示。AD590L、AD590M一般用于精密溫度測量電路，其電路外形如圖3.1所示，它采用金屬殼3腳封裝，其中1腳為電源正端V+；2腳為電流輸出端L0：3腳為管殼，一般不用。集成溫度傳感器的電路符號如圖4.1有圖所示。</p><p>　　圖2.1 AD590外封裝及電路符號</p><

26、;p>　　AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片機集成兩端感溫電流源。</p><p>　　2.1.1 AD590的主要特性</p><p>　　· 流過器件的電流（μA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù)，即公式（2.2）：</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　

27、　式中 是流過器件（AD590）的電流，單位為μA；T是熱力學溫度，單位為K</p><p>　　· AD590的測溫范圍為-55~ +150</p><p>　　· AD590的電源電壓范圍為4V~ 30V.電源電壓殼在4V~6V范圍變化，電流Iι變化1μA，相當于溫度變化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被損壞。<

28、/p><p>　　· 輸出電阻為710MΩ </p><p>　　· 精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔的精度最高-55~</p><p>　　+150范圍內(nèi)，非線性誤差為0.3。</p><p>　　2.1.2 AD590的工作原理</p><p>　　在被測溫度一定時，AD

29、590相當于一個恒流源，把它和5V-30V的直流電源相連，并在輸出端串接一個1KΩ的恒指電阻，那么，此電阻上流過的電流將和被測溫度成正比，此時地阿奴亮度將會有1mV/K的電壓信號。它是利用PN結特性集成的傳感器的感溫部分的核心電路。其中有兩只三極管 、 起恒流源的作用，可用于是左右兩支路的集電極電流11和12相等；另兩只三極管 、 </p><p>　　是感溫用的晶體管，兩個管的材質和和工藝完全相同，但

30、 實質上是由n個晶體管并聯(lián)而成，因而其結面積是 的n倍。 和 的發(fā)射結電壓 和 </p><p>　　經(jīng)反極性串聯(lián)后加在電阻R上，所以R上端電壓為 。因此，電流I為（2.3）：</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　對于AD590，n = 8，這樣，電路的總電流將與熱力學溫度成

31、正比，將此電流引至負載 電阻上便可得到與熱力學溫度T成正比的輸出電壓。由于利用了恒流特性，所以輸出信號不收電源電壓和導線電阻的影響。</p><p>　　2.1.3 基本應用電路</p><p>　　圖2.2是AD590用于測量熱力學溫度的基本電路。因為流過AD590的電流與熱力學溫度成正比，當電阻R1和電位器R2的電阻之和為1KΩ時，輸出電壓V0隨溫度的變化為1mV/K。但由于AD

32、590的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應對電路進行調整。調整方法為：吧AD590放入冰水混合物中，調整電位R2,使VO=273.2mV?；蛟谑覝叵拢?5）條件下調整電位器，使</p><p>　　V0=273.2+25=298.2（mV）。但這樣調整只可保證在0或25附近有較高的精度。</p><p>　　圖2.2 AD590基本應用電路</p><p>　　2.

33、1.4 攝氏溫度測量電路</p><p>　　如圖2.3所示，電位器R2用于調整零點，R1用于調整運放LF355的增益。調整方法如下：在0調整R2，使輸出V0=0，然后在100時調整R1使V0=100mV。</p><p>　　如此反復調整多次，直到0時，V0=0mV，100時V0=100mV。最后在室溫下進行校檢。例如，若室溫25，那么V0應為25mV。冰水混合物是0環(huán)境，沸水為100

34、環(huán)境。</p><p>　　要使圖2.3中的輸出為200mV/，可通過增大反饋電阻（圖中反饋電阻由R5與電位器R1串聯(lián)而成）來實現(xiàn)。另外，測量華氏溫度（符號為)時，因華氏溫度等于熱力學溫度減去255.4再乘以9/5，故若要求輸出為1mV/,則調整反饋電阻約為180kΩ，使得溫度為0時，V0=17.8mV；溫度為100時，V0=197.8mV。</p><p>　　圖2.3 用于測量攝氏溫

35、度的電路</p><p>　　2.1.5 溫差測量電路及其應用</p><p>　　圖2.4是利用兩個AD590測量兩點溫度差的電路。在反饋電阻中為電阻為100kΩ的情況下，是1和2 AD590處的溫度為t1（）和t2（），則輸出電壓為100（t1-t2）mV/。圖中電位器R2用于調零。電位器R4用于調整運放LF355的增益。</p><p>　　由基爾霍夫電流定

36、律：I1+I2=I1+I3+I4</p><p>　　由運算放大器的特性知：I3=0</p><p>　　Vλ≈0調節(jié)零電位器R2使：I4=0</p><p><b>　　可得I=I1-I2</b></p><p>　　設：R1 =90kΩ</p><p>　　則有：V0=I(R3+R4)=(I1

37、-I2)(R3+R4)=(t1-t2)100mV/</p><p>　　其中t1t2為溫差，單位為。改變（R3+R4）的值尅改變V0的大小。</p><p>　　圖2.4 測量亮點溫度差的電路</p><p>　　2.2 AT89S51單片機</p><p>　　AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機

38、，片內(nèi)4K bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，建通標準8051指令系統(tǒng)及引腳。他集Flash程序存儲器即可在線可編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片機芯片中，ATMEL公司的功能很強大，低價位AT89S51單片機可提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。</p><p>　　圖4.5為AT89S51單片機。

39、</p><p>　　2.2.1 主要性能參數(shù)</p><p>　　與MCS—51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 </p><p>　　4K字節(jié)在系統(tǒng)編程(ISP)Flash閃存儲器</p><p>　　1000次摩擦寫周期</p><p>　　4.0—5.5V的工作電壓范圍</p><p

40、>　　全靜態(tài)工作模式：0HZ—33MHZ </p><p><b>　　三級程序加密鎖</b></p><p>　　128×8字節(jié)內(nèi)部RAM32 </p><p><b>　　個可編程I/O口線</b></p><p>　　2個16位定時/計數(shù)

41、器 </p><p><b>　　6個中斷源</b></p><p>　　全雙工串行UART通道 </p><p>　　低功耗空閑和掉電模式</p><p>　　中斷可從空閑和掉電模式 </p><p>　　中斷可從空閑模

42、喚醒系統(tǒng)</p><p>　　看門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針 </p><p>　　掉電標識和快速編程特征</p><p>　　2.2.2 功能特性概述</p><p>　　AT89S51提供一下標準功能：4K字節(jié)Flash閃存存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，看門狗(WDT),兩個數(shù)據(jù)指針，兩個16位定時/計

43、數(shù)器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時,AT89S51可降至0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支付兩種軟件可選的節(jié)點工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。</p><p>　　2.2.3 主要引腳（P0,P1,P2,P3）功能說明</p

44、><p>　　P0口：P0口是一組8位漏極開路雙向I/O口。作為輸出口用時，每位能驅動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端口。</p><p>　　在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。</p><p>　　P1口：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅動

45、（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻法端口拉到高電平，此時可作為輸出口。作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。</p><p>　　P2口：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口，作輸入口使用

46、時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。</p><p>　　在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口線上的內(nèi)容在整個訪問期間不改變。</p><p>　　Flash編程或校檢時，P2亦接受高位地址和其它控制信號。</p><p>　　P3口：P3是一組帶有內(nèi)部上

47、拉電阻的8位雙向I/O口。P3的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。</p><p>　　P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是他的第二功能，如表2.6所示。</p><p>　　表2.6 P3口的第二功能表</p><p&g

48、t;　　P3口還接受一些用于Flash閃存編程和程序校驗的控制信號。</p><p>　　2.3 光電耦合MOC3040</p><p>　　光耦合雙向可控硅驅動器是一種單片機輸出與雙向可控制硅之間較理想的接口器件，它是有輸入和輸出兩部分組成，輸入部分為砷化鎵發(fā)光二極管，該二極管在5mA-15mA正向電流作用下可發(fā)出足夠強度的紅外線，出發(fā)輸出部分。輸出部分為硅光敏雙向可控硅，在紅外線作

49、用下可雙向導通。該器件為六引腳雙列直插式封裝。</p><p>　　光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種“電-光-電”轉換器件。它是由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一封閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的一角為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。光電耦合器的種類較多，常見的有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘型、光

50、電達林頓型、集成電路型。在光電耦合器內(nèi)部，由于發(fā)光管和受光器之間的耦合電容很?。?pF以內(nèi)）所以共模輸入電壓通過級間耦合電容對輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。</p><p>　　光電耦合器可作為線性耦合器使用。在發(fā)光二極管上提供一個偏置電流，再把信號電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上，這樣光電晶體管接受到得是在偏置電流上增、減變化的光信號，其輸入電流將隨輸入的信號電壓作線性變化。光電耦合器也可工作于開光狀態(tài)

51、，傳輸脈沖信號。在輸入脈沖信號時，輸入信號和輸出信號之間存在一點的延遲時間，不同結構的觀點耦合器輸入、輸出延遲時間相差很大。</p><p><b>　　第三章 硬件單元</b></p><p>　　本次設計總體方案為：選用89S51單片機為中央處理器，通過溫度傳感器對空氣進行溫度采集，將采集到的溫度信號傳輸給單片機，再由單片機控制顯示器，并比較采集溫度與設定溫度是

52、否一致，然后驅動空調機的加熱或降溫循環(huán)對空氣進行處理從而模擬實現(xiàn)空調溫度控制單元的工作情況?？傮w方案結構如圖3.1。</p><p>　　圖3.1 總體方案結構</p><p>　　實現(xiàn)方案的技術路線為：用按鈕輸入標準溫度值，用LED實現(xiàn)顯示環(huán)境空氣溫度，用驅動電路控制壓縮機完成加熱和制冷調節(jié)，用ISIS軟件對設計進行仿真，用匯編語言完成軟件編程。</p><p>

53、;　　3.1 硬件各單元方案設計與選擇</p><p>　　3.1.1 溫度傳感部分</p><p>　　要求對溫度和溫度有關的參量進行檢測，應該考慮用熱電阻傳感器。按照熱電阻的性質可以分為半導體熱電阻和金屬熱電阻兩大類，前者通常成為熱敏電阻，后者稱為熱電組。</p><p>　　采用集成溫度傳感器，如常用的AD590和LM35。AD590是電流型溫度傳感器。這

54、種器件以電流作為輸出量指示溫度，且是一個二端器件，實用非常方便，作為一種高阻電流源，他不需要嚴格考慮傳輸線上的電壓信號損失和噪聲干擾問題，因此特別適合作為遠距離測量或控制用。另外，AD590也特別適用于多點溫度測</p><p>　　量系統(tǒng)，而不必考慮選擇開關或CMOS多路轉換開關所引起的附加電阻造成的誤差。由于采用了一種獨特的電路結構，并利用最新的薄膜電阻激光微調技術校準，使得AD590具有很高的精度。并且應用

55、電路簡單，便于設計。</p><p>　　3.1.2 A/D轉換部分</p><p>　　模/數(shù)轉化器是一種將連續(xù)的模擬量轉化成離散的數(shù)字量的一種電路或器件。模擬信號轉換為數(shù)字信號一般需要經(jīng)過采樣保持和量化編碼兩個過程。針對不同的采樣對象，有不同的A/D轉化器(ADC)可供選擇，其中有通用的也有專用的。有些ADC還包括有其他功能，在選擇ADC器件時需要考慮多種因素，除了關鍵參數(shù)、分辨率和轉

56、換速度之外，還應考慮其他因素，如靜態(tài)與動態(tài)精度、數(shù)據(jù)接口類型、控制接口與定時、采樣保持性能、基本要求、校準能力、通道數(shù)量、功耗、實用環(huán)境要求、封裝形式以及與軟件有關的問題。ADC按功能分，可以分為直接轉換和非直接轉換兩大類，其中非直接轉換又有逐次分級轉換，積分式轉換等類型。</p><p>　　A/D轉換器在實際應用時，除了要設計適當?shù)牟蓸?保持電路、基準電路和多路模擬開關等電路外，還應根據(jù)實際選擇的具體芯片進行

57、輸入模擬信號極性轉換等設計。</p><p>　　采用逐次逼近式轉換器，對于這種轉換方式，通常是用一個比較器輸入信號與作為基準的N位DAC輸出進行比較，并執(zhí)行N次1位轉換。這種方法類似于天平上用二進制砝碼稱量物質。采用逐次逼近寄存器，輸入信號僅與最高位（MSB）比較，確定DAC的最高位(DAC滿量程的一半)。確定后結果（0或1）被鎖存，同時加到DAC上，以決定DAC的輸出（0或1/2）。</p>&

58、lt;p>　　逐次逼近型A/D轉換器，如AD0809,其特點是轉換速度快，精度也比較高，輸出為二進制碼，直接接I/O口，軟件設計方便。ADC0809芯片內(nèi)包含8位模/數(shù)轉換器、8通道多路轉換器與微控制器兼容的控制邏輯。8通道多路轉換器能直接連通8個單端輸入信號中的任何一個。由于ADC0809設計時考慮到若干種模/數(shù)轉換技術的優(yōu)點，所以該芯片非常適合于過程控制、微控制器輸入通道的結合口電路、智能儀器和機床控制等應用場合，并且價格低廉

59、，降低設計成本。</p><p>　　3.1.3 數(shù)字顯示部分</p><p>　　通常的LED顯示器有7段或或者8段和“米”字段之分。這種顯示器有共陽極和共陰極兩種。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地。當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相當?shù)亩?lt;/p><p>　　被點亮，相應的短被顯示。同樣，共陽極LED顯示器的工

60、作原理也一樣。采用移位寄存器擴展I/O口，只需要占用3個I/O口，即數(shù)據(jù)（DATA）、時鐘（CLOCK）、輸出使能（OUTPUT ENABLE）,從理論上講就可以無限制地擴展I/O口，而且顯示數(shù)據(jù)為靜態(tài)顯示，幾乎不占用CPU資源。</p><p>　　采用擴展口后，又能采用靜態(tài)顯示，這樣，既解決了靜態(tài)顯示占用I/O口多的問題，也解決了動態(tài)顯示不穩(wěn)定、容易閃爍、占用CPU資源過多的問題。</p>&l

61、t;p>　　3.1.4 加熱降溫驅動控制電路</p><p>　　采用開關量控制，如繼電器、雙向可控硅、光耦等，控溫快速，但是雙向可控硅驅動電路比較麻煩，調試也麻煩，若用現(xiàn)成的固態(tài)繼電器(其實就是把雙向可控硅和驅動電路做在一起的)價格十分昂貴。若用繼電器時要注意器電感的反向電動勢，和開關觸點對電源的影響，以及開關脈沖對整個電路的影響等，應該</p><p>　　加入必要的防止干擾的措

62、施。</p><p>　　采用光耦合雙向可控硅驅動電路，這種器件是一種單片機輸出與雙向可控硅之間較理想的接口器件，它有輸入和輸出兩部分組成，輸入部分是一種砷化鎵發(fā)光二極管，該二極管在5MA~15MA正向電流作用下發(fā)出足夠強度的紅外光，觸發(fā)輸出部分，輸出部分是一個硅光敏雙向可控硅，在紅外線的作用下可雙向導通。</p><p>　　光電耦合器也常用于較遠距離的信號隔離傳送，一方面光耦合器可以起

63、到隔離兩個系統(tǒng)地線的作用，使兩個系統(tǒng)的電源相互獨立，消除地電位不同所產(chǎn)生的影響。另一方面，光耦合器的發(fā)光二極管是電流的驅動器件，可以形成電流環(huán)路的傳送形式。由于電流環(huán)路是低阻抗電路，對噪音的敏感度低，因此提高通訊系統(tǒng)的抗干擾能力，常用于有噪音干擾的環(huán)境里傳輸信號。</p><p>　　3.1.5 鍵盤輸入部分</p><p>　　常用的鍵盤接口分為獨立式按鍵接口和矩陣式鍵盤接口。</

64、p><p>　　采用獨立式按鍵接口，這種方式是各種按鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷那個按鍵被按下了。</p><p>　　獨立式按鍵電路配置靈活，軟件簡單。但每個按鍵需占用一根輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時，需要較多的輸入口線且電路結構復雜，故此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場合。獨立

65、式按鍵電路按鍵直接與單片機的I/O口線相接，通過讀I/O口，判定個I/O口，判定各I/O口線的電平狀態(tài)，即可識別出按下的鍵盤。</p><p>　　3.2 單元電路設計</p><p>　　3.2.1 溫度采集電路</p><p>　　溫度采集系統(tǒng)主要由AD590、OP07、ICL8069組成，如圖3.1所示。</p><p>　　圖3

66、.1 溫度采集電路</p><p>　　3.2.2 A/D轉換電路</p><p>　　選用89S51作為中央處理器，A/D轉換器選用ADC0809，其連接電路如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 A/D轉換電路</p><p>　　3.2.3 顯示電路</p><p>　　采用74LS164與單片機

67、連接，如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 顯示電路</p><p>　　3.2.4 驅動控制電路</p><p>　　光耦合雙向可控硅驅動器是一種單片機輸出與雙向可控硅之間較理想的接口器件，它有輸入和輸出兩部分組成，輸入部分為砷化鎵反光二極管，該二極管在5MA~15MA正向電流作用下發(fā)出足夠強度的紅外光，觸發(fā)輸出部分。連接電路如下如所示。輸出部分為硅

68、光敏雙向可控硅，在紅外線作用下可雙向導通。該器件為六引腳雙列直插式封裝。驅動控制電路如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 驅動控制電路</p><p>　　3.2.5 鍵盤電路</p><p>　　采用獨立式按鍵設計，如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 鍵盤電路</p><p>　　3.2.

69、6 電源電路</p><p>　　電源也不能小視，每一個系統(tǒng)的電源都不容馬虎，電源雖然簡單，但需要功能可靠，且需要功能可靠，且每個板子上都有CBB電容和高品質的ELNA電容做退耦，如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 電源電路</p><p><b>　　第四章 軟件單元</b></p><p>　　4.

70、1 系統(tǒng)軟件設計說明</p><p>　　在進行微機控制系統(tǒng)設計時，除了系統(tǒng)硬件設計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產(chǎn)對象的實際需要設計應用程序。因此，軟件設計在微機控制系統(tǒng)設計中占重要地位。對于本系統(tǒng)，軟件更為重要。</p><p>　　在單片機控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標度變換等。過程控制程序主要是使單片機按一定的方

71、法進行計算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。</p><p>　　為了完成上述任務，在進行軟件設計時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。所謂“模塊”，實質上就是所完成一定功能，相對獨立的程序段，這種程序設計方法叫模塊程序設計法。</p><p>　　模塊程序設計法的主要優(yōu)點是：</p><p>　　單個模塊比起一個完整的程序易編寫及調試；</p&g

72、t;<p>　　模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務在不同條件下調用；</p><p>　　模塊程序允許設計者分割任務和利用已有程序，為設計者提供方便。</p><p>　　本系統(tǒng)軟件采用模塊化結構，由主程序﹑顯示子程序﹑延時子程序﹑A/D轉換子程序、鍵盤子程序構成。</p><p>　　4.2 主程序流程</p><p>

73、　　本設計主程序流程如圖4.1所示。</p><p>　　圖5.1 主程序流程圖</p><p>　　程序啟動后，首先清理系統(tǒng)內(nèi)存，然后對溫度進行采集并通過A/D轉換后，傳輸?shù)絾纹瑱C，再由單片機控制顯示設備，顯示現(xiàn)在的溫度，然后系統(tǒng)進入待機狀態(tài)，等待鍵盤輸入設定溫度，然后系統(tǒng)將設定溫度與現(xiàn)在溫度進行比較，得出結果后，啟動制冷系統(tǒng)或是加熱系統(tǒng)。</p><p>&l

74、t;b>　　主程序見附錄</b></p><p>　　4.3 A/D轉換子程序</p><p>　　圖4.2是A/D轉換子程序流程圖。</p><p>　　圖4.2 A/D轉換子程序流程圖 </p><p>　　由于ADC0809的輸出端帶有三態(tài)鎖存器，因此可以和T89S51單片機直接接口。T89S51單片機的PO口

75、作為復用數(shù)據(jù)總線，與ADC0809數(shù)據(jù)輸出端DO0—DO7相接。</p><p>　　89S51的低三位數(shù)據(jù)用于選擇8路模擬電壓輸入，但實際上由于只有1路模擬量，即溫度采集電路中的IN1，IN0直接與ADC0809的IN1,IN0相連。固A=B=C=0，即均接低電平。</p><p>　　轉換開始10μs后，EOC端降為低電平，當轉換結束后，EOC變?yōu)楦唠娖?，用中斷的方式通?9S51單片

76、機轉換已經(jīng)結束，可以將轉換結果輸入單片機了，89S51響應該中斷后即可在中斷服務程序中完成轉換結果的讀入。如果采用查詢法讀取轉換結果，則可將EOC信號輸出經(jīng)過一個鎖存器鎖存后再接到89S51 P0口的某一數(shù)據(jù)線，啟動轉換10μs后，89S51不斷對鎖存器的輸出狀態(tài)進行查詢，看是否變?yōu)楦唠娖?。一旦查詢到變?yōu)楦唠娖綍r，即用外部數(shù)據(jù)傳送指令將轉換結果輸入89S51.如果用等待延遲法讀取轉換結果，則EOC端可懸空，啟動轉換后，89S51延遲10

77、0μs以上，再讀入數(shù)據(jù)。</p><p>　　在編寫相應的數(shù)據(jù)采集程序時，在主程序中要對 外部中斷進行預置。然后啟動ADC0809進行數(shù)模轉換。89S51由VIN0路開始對8路模擬量進行采集，當轉換結束后，轉入中斷服務程序，把轉換結果讀入89S51的累加器A，再轉存到相應的緩沖存儲單元50H-57H，再由主程序對這些數(shù)據(jù)進行處理，或移入外部RAM緩沖區(qū)的相應單元中。</p><p&g

78、t;　　A/D轉換的子程序如下：</p><p>　　DATA0809: SETB P2.6</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　SETB P2.5

79、 ;啟動AD</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP </b></p><p><b>　　CLR P2.5</b></p><p>　　HERE1: JB P2.6,HERE1

80、 ;低電平檢測</p><p>　　HERE2: JNB P2.6,HERE2</p><p>　　LCALL YS1MS ;數(shù)據(jù)調整</p><p><b>　　MOV A,P0</b></p><p>　　ANL A,#01111111B

81、</p><p>　　MOV B,#100</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p><b>　　MOV B,#10</b></p><p><b>　　DIV AB&

82、lt;/b></p><p><b>　　MOV 6CH,A</b></p><p><b>　　SWAP A</b></p><p><b>　　MOV 6BH,B</b></p><p><b>　　MOV 71H,A</b></p>

83、<p><b>　　RET</b></p><p>　　4.4 顯示子程序</p><p>　　當系統(tǒng)傳送一個字節(jié)數(shù)給74LS164時，利用UART模式0，把DISPLAY_DATA中的初始數(shù)顯示到LED1和LED2,十進制值顯示到LED1,個位數(shù)值顯示到LED2；當十進制數(shù)值為0時LED1不顯示。每個數(shù)值的顯示時間由DISPLAY_TIME確定。流

84、程圖如圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3 顯示子程序流程圖</p><p><b>　　顯示子程序如下：</b></p><p>　　XS: MOV R0,#08H</p><p>　　START: CLR P2.0</p><p><b>　　C

85、LR P2.1</b></p><p><b>　　CLR P2.2</b></p><p><b>　　MOV A,70H</b></p><p><b>　　LCALL YW</b></p><p><b>　　MOV A,71H</b>&

86、lt;/p><p><b>　　LCALL YW</b></p><p><b>　　SETB P2.2</b></p><p>　　LCALL YS1MS</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　YW: RLC A

87、 ;移位送數(shù)</p><p>　　MOV P2.1,C</p><p><b>　　CLR P2.0</b></p><p><b>　　SETB P2.0</b></p><p>　　DJNZ R0,YW</p><

88、;p>　　MOV R0,#08H</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　YY0: MOV R5,#74</p><p>　　DELAY15: MOV R6,#50</p><p>　　DELAY25: MOV R7,#200</p><p

89、>　　DELAY35: JB P2.3,HERE10</p><p>　　DJNZ R7,DELAY35</p><p>　　DJNZ R6,DELAY15</p><p><b>　　SETB P3.7</b></p><p><b>　　SETB P3.6</b></p>

90、;<p>　　LCALL YS20MS</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　4.5 鍵盤子程序</p><p>　　溫度測量值用3位LED數(shù)碼管顯示，輸入設定值顯示也用3位LED數(shù)碼管，輸入按鍵只有4個，一個為“模式設定”，一個為“復位鍵”，另兩個為“加溫鍵”、“降溫鍵”。欲輸入設定值（溫控值）時，

91、按一下“模式設定鍵”，程序進入設定狀態(tài)，此時輸入設定值顯示的3位LED數(shù)碼管中，按下“加溫鍵”或“降溫鍵”，即可輸入相應的數(shù)值；這樣可完成3位數(shù)的輸入。</p><p>　　由于受I/O線數(shù)量限制，AT89S51單片機P1口中的P1.0-P1.2、RST四個借口既作為驅動4位LED數(shù)碼管的數(shù)據(jù)輸出一部分，同時也用作按鍵的輸入。敲擊每個按鍵都會向單片機發(fā)送不同的信號。無疑，這種方式大大節(jié)約了硬件的I/O</p

92、><p>　　線，但也給編程者提出了更高的技術要求</p><p>　　設定ACC.2-ACC.5為與接收信號相關的寄存器。子程序被調用后，首先從B寄存器中取值，系統(tǒng)就開始對鍵盤進行掃描，延時100ms后進行復查，即查看ACC.2~ACC.5中那個寄存器有信號，設定有鍵按下為1，否則為0。當發(fā)現(xiàn)有信號時，激發(fā)相應的子程序，進行相應的處理。在實際電路實現(xiàn)時，由于會產(chǎn)生抖動，所以，在編程時要采用延

93、時進行復查，確定后再輸出數(shù)據(jù)。</p><p>　　鍵盤子程序流程如圖4.4。</p><p>　　圖4.4 鍵盤子程序流程圖</p><p><b>　　鍵盤子程序如下：</b></p><p>　　KEYPROC: MOV A,B ;從B寄存器中獲取鍵值</p><

94、p>　　JB ACC.2,KeyStart ;分析鍵的代碼，某位被放下，則該位為1</p><p>　　;（因為在鍵盤程序中已取反）</p><p>　　jB ACC.3,KeyOver</p><p>　　JB ACC.4,KeyUp</p><p>　　JB ACC.5,KeyDown</p><p>

95、;　　AJMP KEY_RET</p><p>　　KeyStart: SETB StartEnd ;第一個鍵按下后的處理</p><p>　　AJMP KEY_RET</p><p>　　KeyOver: CLR StartEnd ;第二個鍵按下后的處理</p><p>　　AJ

96、MP KEY_RET</p><p>　　KeyUp: SETB UpDown ;第三個鍵按下后的處理</p><p>　　AJMP KEY_RET</p><p>　　KeyDown: CLR UpDown ;第四個鍵按下后的處理</p><p>　　KEY_RET: R

97、ET</p><p>　　KEY: CLR F0 ;清F0，表示無鍵按下</p><p>　　ORL P3,#00111100B ;將P3口的接有鍵的4位置1</p><p>　　MOV A,P3 ;取P3的值</p><p>　　ORL A,#11000

98、011B ;將其余4位置1</p><p>　　CPL A ;取反</p><p>　　JZ K_RET ;如果為0則一定無鍵按下</p><p>　　ACALL DELAY ;否則延時去鍵抖</p><p>　　ORL P3,#0011110

99、0B</p><p><b>　　MOV A,P3</b></p><p>　　ORL A,#11000011B</p><p><b>　　CPL A</b></p><p><b>　　JZ K_RET</b></p><p>　　MOV B,A

100、 ;確實有鍵按下將鍵值存入B中</p><p>　　SETB F0 ;設置有鍵按下的標志</p><p>　　K_RET: ORL P3,#00111100B ;此處循環(huán)等待釋放</p><p><b>　　MOV A,P3</b></p><

101、p>　　ORL A,#11000011B</p><p><b>　　CPL A</b></p><p><b>　　JZ K_RET1</b></p><p>　　AJMP K_RET</p><p>　　K_RET1: RET</p><p>　　4.6

102、 延時子程序</p><p>　　該子程序功能很簡單,通過MOV指令定義了相應的循環(huán)次數(shù)，根據(jù)所設定晶振的頻率，達到延時的目的。</p><p><b>　　延時子程序如下：</b></p><p>　　YS2MS: MOV R6,#20H</p><p>　　L11: MOV R7,#

103、20H</p><p>　　L22: DJNZ R7,L22</p><p>　　DJNZ R6,L11</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　YS700MS: MOV R5,#8</p><p>　　DL1: MOV R6,

104、#210</p><p>　　DL2: MOV R7,#200</p><p>　　DL3: DJNZ R7,DL3</p><p>　　DJNZ R6,DL2</p><p>　　DJNZ R5,DL1</p><p><b>　　RET</b></p&

105、gt;<p>　　YS20MS: MOV R6,#50</p><p>　　YDL1: MOV R7,#200</p><p>　　YDl2: DJNZ R7,YDL2</p><p>　　DJNZ R6,YDL1</p><p><b>　　RET</b><

106、;/p><p>　　YS10S: MOV R5,#100</p><p>　　DELAY12: MOV R6,#140</p><p>　　DELAY22: MOV R7,#200</p><p>　　DELAY32: DJNZ R7,DELAY32</p><p>　　DJNZ

107、 R6,DELAY22</p><p>　　DJNZ R5,DELAY12</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DATA0809: SETB P2.6</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NO

108、P</b></p><p><b>　　SETB P2.5</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　CLR P2.5</b></p><p&

109、gt;　　HERE1: JB P2.6,HERE1</p><p>　　HERE2: JNB P2.6,HERE2</p><p>　　LCALL YS1MS</p><p><b>　　MOV A,P0</b></p><p>　　ANL A,#01111111B</p>

110、<p>　　MOV B,#100</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p><b>　　MOV B,#10</b></p><p><b>　　DIV AB</b>&l

111、t;/p><p><b>　　MOV 6CH,A</b></p><p><b>　　SWAP A</b></p><p><b>　　MOV 6BH,B</b></p><p><b>　　MOV 71H,A</b></p><p>

112、<b>　　RET</b></p><p><b>　　第五章 總結</b></p><p>　　通過本次空調溫度控制單元的設計,我大有收獲，在制作過程中，必須注意的每個工作步驟的檢查，確保制作成功。比如在合理布線，檢查裝配無誤的情況下，如果還出現(xiàn)電路無輸出的情況，那么可以肯定是原理圖錯誤，這時就要回到原理圖進行檢查。總體的檢查順序應該是原理圖

113、、PCB圖、裝配情況、焊接工藝。從整體來說這是一個復雜的過程，要細心謹慎，沉著冷靜，反復檢查，直到找到原因為止。</p><p>　　這次畢業(yè)設計歷時大約1個月，從一開始的確定課題，到后來的資料查找、理論學習，再有就是近來的調試和測試過程，這一切都使我的理論知識和動手能力進一步提高。在畫原理圖、PCB布線、安裝和調試過程中不可避免地遇到各種問題，這要求保持沉著冷靜，聯(lián)系書本理論知識積極地思考，實在解決不了可以請教

114、同學或指導老師。雖然在制作過程中不可避免地遇到很多問題，但是最后還是在老師以及同學的幫助下圓滿解決了這些問題，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)設計與最后調試，相關指標達到期望的要求，很好地完成了本次設計任務。</p><p>　　經(jīng)過四年學習的積累，在已經(jīng)掌握相關專業(yè)方面知識及其它各方面知識的情況下，我認真的完成了我的畢業(yè)設計。</p><p>　　本課題的重點、難點是：</p><p&

115、gt;　?。?） 初步接觸溫度傳感器，要對傳感器的原理、結構、應用等各方面從頭開始琢磨；</p><p>　?。?） 考慮從非電量信號到電量信號的電路實現(xiàn)原理以及與單片機的接口；</p><p>　?。?） 考究調整電路的實現(xiàn)過程以及怎么樣通過單片機來間接的控制。</p><p>　　通過做本課題，我了解并掌握了傳感器的基本理論知識，更深入的掌握單片機的開發(fā)應用。為

116、以后從事單片機軟硬件產(chǎn)品的設計開發(fā)打下了良好的基礎，樹立獨立從事產(chǎn)品研發(fā)的信心，并在這種能力上得到了比較充分的鍛煉。</p><p><b>　　致謝</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 馬明建，周長城.數(shù)據(jù)采集與處理技術.西安：西安交通大學出版社，2000[2] 何立民，單

117、片機應用系統(tǒng)設計.北京：北京航天大學出版社，1994[3] 郁有文，傳感器原理及工程應用.西安：西安電子科技大學出版社，3003[4] 蘇平.單片機原理與接口技術.北京：電子工業(yè)出版社，2006[5] 王延才主編，電子線路Protel99使用指南.北京：機械工業(yè)出版社，2002[6] 韋思建，電腦輔助電路設計：Multisim2001電路實驗 與分析測量．北京：中國鐵道出版社，2002[7] 楊頌華，馮毛官，孫萬蓉等主編，數(shù)字