[畢業(yè)設(shè)計(jì)精品]基于單片機(jī)熱水機(jī)溫度電路設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 論 文 題 目 熱水機(jī)溫度控制電路設(shè)計(jì) 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 答辯日期 摘要 計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了從電子管、晶體管、集成電路到大規(guī)模集成電路四個(gè) 發(fā)展階段。微型計(jì)算機(jī)是大規(guī)模集成技術(shù)發(fā)展的直接產(chǎn)物。隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì) 領(lǐng)域的滲透, 單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新 月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一 個(gè)核心部件來(lái)應(yīng)用。 本文首先介紹了熱水機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義、開發(fā)環(huán)境及仿真系統(tǒng)。 然后闡述了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方法,各部分電路的功能及 i/o 端口的分配，確定了技 術(shù)指標(biāo)及器件的選擇。最后著重論述了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的過程，各功

2、能程序設(shè)計(jì) 方法，電路和程序的仿真調(diào)試過程，及系統(tǒng)電路的測(cè)試方法。 文中詳細(xì)闡述了熱水機(jī)溫度控制器硬件和軟件設(shè)計(jì)方法，給出了完整的電 路原理圖和控制程序，將設(shè)計(jì)的控制程序下載到目標(biāo)單片機(jī)中，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用表 明達(dá)到了設(shè)計(jì)任務(wù)要求。 主要完成的設(shè)計(jì)工作有： 1、電路原理圖設(shè)計(jì) 2、控制程序設(shè)計(jì) 3、電路和程序仿真調(diào)試 4、程序下載及電路運(yùn)行 關(guān)鍵詞: 單片機(jī)；熱水機(jī)數(shù)字溫度控制器；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；仿真調(diào)試 目錄目錄 第第 1 1 章章 緒論緒論.1 1.1 設(shè)計(jì)任務(wù).1 1.2 單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域.1 第第 2 2 章章模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路及其應(yīng)用模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路及其應(yīng)用.3 2.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo).3

3、 2.2a/d 轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口.4 第第 3 3 章章 a/da/d 轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換器芯片 adc0809adc0809.6 3.1 adc0809 芯片簡(jiǎn)介 .6 3.2 adc0809 與 51 系列單片機(jī)的接口 .8 第第 4 4 章章 熱水機(jī)熱水機(jī)溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)溫度計(jì)電路設(shè)計(jì).12 4.1 熱水機(jī)溫度控制部分的工作原理.12 4.2 電路設(shè)計(jì).12 第第 5 5 章章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).17 5.1 編程思路.17 5.2 電路設(shè)計(jì)程序.22 5.3 熱水機(jī)溫度電路程序清單.25 小結(jié)小結(jié).33 致謝致謝.34 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).35 第第 1 1 章章 緒論緒論 1.1

4、 設(shè)計(jì)任務(wù) 利用 at89c51 單片機(jī)作為控制器，通過編程對(duì)外設(shè)電路進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)一 個(gè)熱水?dāng)?shù)字溫度計(jì)電路，通過溫度傳感器進(jìn)行溫度采樣，經(jīng) adc0809 轉(zhuǎn)換后輸 入給單片機(jī)，單片機(jī)處理后顯示溫度值，實(shí)現(xiàn)熱水機(jī)的溫度調(diào)節(jié)與保溫過程控 制。 1.2 單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域 由于單片機(jī)是應(yīng)工業(yè)控制系統(tǒng)智能化的迫切要求而產(chǎn)生的，因此它必然以 革命性的姿態(tài)應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)。同時(shí)，家用電器、機(jī)電一體化以及儀器儀 表行業(yè)也都是單片機(jī)大量應(yīng)用的領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 1.2.1單片機(jī)在家用電器中的應(yīng)用 家用電器諸如電視機(jī)、錄像機(jī)、電風(fēng)扇和空調(diào)機(jī)等已普遍采用了單片機(jī)或 者專用單片機(jī)集面電路控制。隨著家用

5、功能的日趨復(fù)雜化和節(jié)能化發(fā)展勢(shì)頭， 不使用單片機(jī)控制的家用電器已無(wú)競(jìng)爭(zhēng)能力。 單片機(jī)能對(duì)其所控制的家用電器 以直觀的數(shù)字顯示，并對(duì)各鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行自檢和運(yùn)行中監(jiān)視，發(fā)生故障立即報(bào)警。 1.2.2單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用 機(jī)電一體化是綜合計(jì)算機(jī)、微電子、光電通信、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、信息論 和控制論等于一體，以最大限度挖掘機(jī)電設(shè)備的潛力為目的，形成了一項(xiàng)綜合 性并且融合多種技術(shù)的有機(jī)體。 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域在于制造業(yè)為主。實(shí)行在數(shù)控技術(shù)中，而某類 數(shù)控系統(tǒng)直接從軟、硬件庫(kù)中進(jìn)行模塊選取，并在平臺(tái)環(huán)境下對(duì)軟、硬件模塊 進(jìn)行優(yōu)化組合配置，最終集成出所需的數(shù)控系統(tǒng)。面采用高性能的單片機(jī)芯片 開發(fā)硬件模

6、塊直接完成實(shí)時(shí)控制任務(wù)，是最合理的并且切實(shí)可行的。從而單片 機(jī)作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)， 可大大提高機(jī)器的自動(dòng)化、智能化程度。 1.2.3單片機(jī)在儀器儀表中的應(yīng)用 儀器儀表是單片機(jī)廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域。目前常將具有單片機(jī)的儀器儀表稱為 智能儀表。智能儀器表最主要的特點(diǎn)是提高了測(cè)量速度，改善了人機(jī)界面， 簡(jiǎn)化了操作。許多智能儀器儀表還能自動(dòng)完成校正、補(bǔ)償、測(cè)量值的誤差分析 和處理、對(duì)測(cè)量值進(jìn)行各種數(shù)學(xué)運(yùn)算、標(biāo)準(zhǔn)變換等等，使輸出的數(shù)據(jù)與被測(cè)量 值直接對(duì)應(yīng)。有的還可以存儲(chǔ)、聯(lián)網(wǎng)等等。 單片機(jī)應(yīng)用的意義絕不僅限于它的廣闊范圍以及所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益上。更 重要的意義還在于

7、，單片機(jī)的應(yīng)用正從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想 和設(shè)計(jì)方法。從前繼電接觸器控制，模擬電路、數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功 能，現(xiàn)在已能使用單片機(jī)通過軟件方法現(xiàn)了。這種以軟件取硬件并能提高系統(tǒng) 性能的控制技術(shù)，稱之為微控制技術(shù)。微控制技術(shù)標(biāo)志著一種全新概念的出現(xiàn)， 是針對(duì)傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。隨著單片機(jī)應(yīng)用的推廣普及，微控制技術(shù)必 將不斷發(fā)展，日益完善，更加充實(shí)，因此，了解單片機(jī)掌握其應(yīng)用技術(shù)，具有 劃時(shí)代的意義。 第第 2 2 章章模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路及其應(yīng)用 在實(shí)際應(yīng)用中，單片機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)常要對(duì)各種現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如溫度、壓力、 流量、位移、速度等進(jìn)行檢測(cè)與控制。這些非電量信號(hào)通常要先經(jīng)過各種相應(yīng)

8、 的傳感器檢測(cè)變換后變?yōu)殡妷夯螂娏鞯入娦盘?hào)，這些電信號(hào)是大小隨時(shí)間連續(xù) 變化的模擬信號(hào)。而單片機(jī)只能接收和處理數(shù)字信號(hào)，因此必須要把這些模擬 信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電路稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，即 a/d 轉(zhuǎn)換器或 adc(analog to digital converter) 2.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo) 2.1.1 分辨率 a/d 轉(zhuǎn)換器的分辨率是指轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入量微小變化的響應(yīng)能力，習(xí)慣上以 轉(zhuǎn)換器輸出的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)或 bcd 碼的位數(shù)來(lái)表示。如一個(gè) 8 位二進(jìn)制 a/d 轉(zhuǎn)換器的分辨率為 8 位；一個(gè) 3 位半 bcd 碼 a/d 轉(zhuǎn)換器的分辨率為 3(1/2)位

9、， 最大輸出數(shù)據(jù)為 1999。分辨率也可用絕對(duì)分辨率和相對(duì)分辨率來(lái)表示，絕對(duì)分 辨率定義為輸出數(shù)字量發(fā)生 1lsb(最低有效位)變化所對(duì)應(yīng)的輸入模擬量的變化 值，即等于輸入模擬量滿量程值/最大輸出數(shù)據(jù)值，如滿量程為 5v 時(shí)，8 位二 進(jìn)制 a/d 轉(zhuǎn)換器的絕對(duì)分辨率為 5v/28=19.5mv，3 位半 bcd 碼 a/d 轉(zhuǎn)換器的絕 對(duì)分辨率為 5v/1999=2.5mv。相對(duì)分辨率定義為 1lsb(最低有效位)與最大輸出 數(shù)據(jù)值之比的百分?jǐn)?shù)，即等于1/最大輸出數(shù)據(jù)值，如 8 位二進(jìn)制 a/d 轉(zhuǎn)換器的 相對(duì)分辨率百分?jǐn)?shù)表示為 1/28100%=0.39%，3 位半 bcd 碼 a/d 轉(zhuǎn)

10、換器的相對(duì)分 辨率百分?jǐn)?shù)表示為 1/1999100%=0.05%。絕對(duì)分辨率與相對(duì)分辨率之間的關(guān)系 是：絕對(duì)分辨率=相對(duì)分辨率滿量程，相對(duì)分辨率=絕對(duì)分辨率/滿量程。顯示 a/d 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換輸出數(shù)據(jù)位數(shù)越多，分辨率越高。使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)分辨率的需 要來(lái)選擇轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。 2.1.2 量化誤差 量化誤差是由于 a/d 轉(zhuǎn)換器有限數(shù)字對(duì)模擬量進(jìn)行離散取值而引起的誤差。 因此，量化誤差理論上為一個(gè)單位分辨率即。提高分辨率可減少量化lsb2/1 誤差。 2.1.3 轉(zhuǎn)換精度 一個(gè)實(shí)際 a/d 轉(zhuǎn)換器的量化值與一個(gè)理想 a/d 轉(zhuǎn)換器的量化值之間的差值。 分為絕對(duì)精度與相對(duì)精度，絕對(duì)精度為 1lsb 的誤

11、差值，相對(duì)精度是絕對(duì)精度 與滿量程值的比值。不同廠家給出的精度參數(shù)可能不完全相同，有的給出綜合 誤差，有的給出分項(xiàng)誤差。分項(xiàng)誤差包括：非線性誤差、失調(diào)誤差或零點(diǎn)誤差、 增益誤差或標(biāo)度誤差、微分誤差等。 2.1.4 轉(zhuǎn)換時(shí)間 a/d 轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間叫做轉(zhuǎn)換時(shí)間，在 ls 內(nèi)完成轉(zhuǎn)換的 次數(shù)叫做轉(zhuǎn)換速率。即轉(zhuǎn)換速率為轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)。 2.1.5 溫度系數(shù) 表示 a/d 轉(zhuǎn)換器受環(huán)境溫度影響的程度。一般用環(huán)境溫度變化 1引起量化 過程產(chǎn)生的相對(duì)誤差來(lái)表示。 adc 的種類繁多，特性各異，在選擇 adc 時(shí)，首先要根據(jù)用戶需要，合 理選擇轉(zhuǎn)換速度、精度及分辨率以滿足設(shè)計(jì)任務(wù)所要求的技術(shù)

12、指標(biāo)。但要注 意到，一般情況下，位數(shù)愈多，精度愈高，其轉(zhuǎn)換的時(shí)間越長(zhǎng)。如果高速度 又高精度，則芯片價(jià)格越高。 2.2a/d 轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口 a/d 轉(zhuǎn)換器芯片型號(hào)很多，在精度、速度和價(jià)格方面千差萬(wàn)別，較為常見的 a/d 轉(zhuǎn)換器主要是逐次比較型和雙積分型。雙積分型 a/d 轉(zhuǎn)換器，一般精度高， 對(duì)周期變化干擾信號(hào)積分為零，因而具有抗干擾性好、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但轉(zhuǎn) 換速度慢。逐次比較型 a/d 轉(zhuǎn)換器，在轉(zhuǎn)換速度上與雙積分型相比要快得多， 精度較高，但價(jià)格較高。 單片機(jī)讀取 a/d 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，常采用定時(shí)、查詢和中斷 3 種方法。定時(shí)法 是在單片機(jī)把啟動(dòng)命令送到 a/d 轉(zhuǎn)換器之后，通過

13、軟件延時(shí)，等待 tc（tc 為 a/d 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換所需時(shí)間）時(shí)間后，直接讀取 a/d 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。查詢法是 在單片機(jī)把啟動(dòng)命令送到 a/d 轉(zhuǎn)換器之后，一直對(duì) a/d 轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視， 以檢查 a/d 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換是否已經(jīng)結(jié)束，如轉(zhuǎn)換已結(jié)束，則讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。中斷 法是在啟動(dòng)信號(hào)送到 a/d 轉(zhuǎn)換器之后，單片機(jī)執(zhí)行其他程序；當(dāng) a/d 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn) 換結(jié)束并向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，單片機(jī)響應(yīng)此中斷請(qǐng)求，讀入轉(zhuǎn)換數(shù) 據(jù)，并進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，然后返回到原程序。中斷法單片機(jī)無(wú)需進(jìn)行變換 時(shí)間的管理，cpu 效率高，所以特別適合于變換時(shí)間較長(zhǎng)的 a/d 轉(zhuǎn)換器。 第第 3 3 章章 a/d 轉(zhuǎn)

14、換器芯片 adc0809 a/d 轉(zhuǎn)換器用于實(shí)現(xiàn)模擬量向數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，由于模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的種類很多， 選擇 a/d 轉(zhuǎn)換器件主要從速度、精度和價(jià)格方面考慮的。按轉(zhuǎn)換原理可分為 4 種，即： 1. 計(jì)數(shù)式 a/d 轉(zhuǎn)換器。 2. 雙積分式 a/d 轉(zhuǎn)換器。 3. 逐次逼近式 a/d 轉(zhuǎn)換器。 4. 并行式 a/d 轉(zhuǎn)換器。 目前最常用的是雙積分式和逐次逼近式。雙積分式 a/d 轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換 精度高，抗干擾性能好，價(jià)格便宜；但轉(zhuǎn)換速度較慢。因此這種轉(zhuǎn)換器主要用 于速度要求不高的場(chǎng)合。逐次逼近式 a/d 轉(zhuǎn)換器是一種速度較快、精度較高的 轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時(shí)間大約在幾微秒到幾百微秒之間。常用的這類芯

15、片有： 1. adc0801adc0805 型 8 位 mos 型 a/d 轉(zhuǎn)換器； 2.adc0808/0809 型 8 位 mos 型 a/d 轉(zhuǎn)換器 8 路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)有 8 路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道抵 制鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100s 左右。 3.1 adc0809 芯片簡(jiǎn)介 3.1.1 adc0809 的結(jié)構(gòu) adc0809 是采用逐次逼近方法實(shí)現(xiàn) a/d 轉(zhuǎn)換的多路 8 位 a/d 轉(zhuǎn)換芯片。 adc0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 3-1 所示。adc0809 由+5v 電源供電；片內(nèi)帶有鎖存 功能的 8 路模擬多路開關(guān)，可對(duì) 8 路 05v 的輸入模擬電壓信

16、號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 完成一次轉(zhuǎn)換約需 100s；片內(nèi)具有多路開關(guān)地址譯碼器和鎖存電路、高阻抗 斬波器、穩(wěn)定的比較器、256r 電阻 t 型網(wǎng)絡(luò)和樹狀電子開關(guān)以及逐次逼近鎖存 器；輸出具有 ttl 三態(tài)鎖存緩沖器，可直接接到單片機(jī)數(shù)據(jù)總線上；通過適當(dāng) 的外接電路，adc0809 可對(duì) 05v 的雙極性模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 圖 3-1 adc0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 3.1.2 adc0809 的引腳 adc0809 是 28 腳雙列直插式封裝，引腳圖如圖 3-2 所示。各引腳的功能如下： in0in7：8 路模擬量輸入引腳。 d0d7：8 位數(shù)字量輸出引腳。 sc：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，正脈沖有效。上升沿時(shí)，

17、將內(nèi)部逐次逼近寄存器清 0；下降沿時(shí)， 啟動(dòng) a/d 轉(zhuǎn)換；在 a/d 轉(zhuǎn)換期間，sc 應(yīng)保持低電平。 eoc：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，高電平有效，表示一次 a/d 轉(zhuǎn)換結(jié)束。eoc=0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換； eoc=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。該信號(hào)既可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào) 使用。 oe：輸出允許信號(hào)，高電平有效。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的 數(shù)據(jù)。oe=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；oe=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 adda、addb、addc：地址輸入線，經(jīng)譯碼后可選通 in0in7 八個(gè)通道中的一個(gè) 通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換。adda、addb、addc 的輸入與被選通的通道的關(guān)系如表 6-1 所示。

18、 ale：地址鎖存允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)此信號(hào)有效時(shí)，adda、addb、addc 三位地址信號(hào)送入地址鎖存器中。 clk：時(shí)鐘信號(hào)輸入端，決定 a/d 轉(zhuǎn)換的速度。adc0809 內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需 時(shí)鐘信號(hào)由外部提供，頻率范圍為 101280khz。當(dāng)頻率為 640khz 時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí) 間為 100us。 vcc：+5v 工作電壓。 gnd：接地。 vref（+） 、vref（）：正負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端，決定了輸入模擬電壓的量程范圍。 vref：參考電源參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的 基準(zhǔn)。其典型值為+5v(vref（+）=+5v, vref（）=-5v). 表 3-

19、1 通道地址表 所 選 通 道addcaddbadda in0000 in1001 in2010 in3011 in4100 in5101 in6110 in7111 圖 3-2 adc0809 的引腳圖 3.2 adc0809 與 51 系列單片機(jī)的接口 adc0809 與 mcs-51 單片機(jī)的連接如圖 3-3 所示。 電路連接主要涉及兩個(gè)問題。一是 8 路模擬信號(hào)通道的選擇，二是 a/d 轉(zhuǎn)換 完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。 3.2.1 路模擬通道選擇 圖 3-3 adc0809 與 mcs-51 的連接 如圖 3-4 所示模擬通道選擇信號(hào) a、b、c 分別接最低三位地址 a0、a1、a2 即（

20、p0.0、p0.1、p0.2），而地址鎖存允許信號(hào) ale 由 p2.0控制，則 8 路模擬通道 的地址為 0fef8h0feffh.此外，通道地址選擇以作寫選通信號(hào)，這一部分 電路連接如圖 3-5 所示。 圖 3-4 adc0809 的部分信號(hào)連接 圖 3-5 信號(hào)的時(shí)間配合 從圖中可以看到，把 ale 信號(hào)與 start 信號(hào)接在一起了，這樣連接使得在 信號(hào)的前沿寫入（鎖存）通道地址，緊接著在其后沿就啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。啟動(dòng) a/d 轉(zhuǎn) 換只需要一條 movx 指令。在此之前，要將 p2.0清零并將最低三位與所選擇的通 道好像對(duì)應(yīng)的口地址送入數(shù)據(jù)指針 dptr 中。例如要選擇 in0通道時(shí)，可采用如

21、 下兩條指令，即可啟動(dòng) a/d 轉(zhuǎn)換： mov dptr , #fe00h ；送入 0809 的口地址 movx dptr , a ；啟動(dòng) a/d 轉(zhuǎn)換（in0） 注意：此處的 a 與 a/d 轉(zhuǎn)換無(wú)關(guān)，可為任意值。 3.2.2 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 a/d 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問 題是如何確認(rèn) a/d 轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可 采用下述三種方式。 （1）定時(shí)傳送方式 對(duì)于一種 a/d 轉(zhuǎn)換其來(lái)說，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。 例如 adc0809 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 128s，相當(dāng)于 6mhz 的 mcs-51 單片機(jī)共 64

22、 個(gè)機(jī)器 周期。可據(jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，a/d 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí) 間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （2）查詢方式 a/d 轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如 adc0809 的 eoc 端。因此 可以用查詢方式，測(cè)試 eoc 的狀態(tài)，即可卻只轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù) 傳送。 （3）中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（eoc）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù) 據(jù)傳送。不管使用上述那種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行 數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)，oe 信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) 送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。不管使用上述那種方式，只

23、要一旦確認(rèn)轉(zhuǎn)換結(jié) 束，便可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。所用的指令為 movx 讀指令. 該指令在送出有效口地址的同時(shí)，發(fā)出有效信號(hào)，使 0809 的輸出允許 信號(hào) oe 有效，從而打開三態(tài)門輸出，是轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送入 a 累加 器中。 這里需要說明的示，adc0809 的三個(gè)地址端 a、b、c 即可如前所述與地址 線相連，也可與數(shù)據(jù)線相連，例如與 d0d2相連。這是啟動(dòng) a/d 轉(zhuǎn)換的指令與 上述類似，只不過 a 的內(nèi)容不能為任意數(shù)，而必須和所選輸入通道號(hào) in0in7 相一致。例如當(dāng) a、b、c 分別與 d0、d1、d2相連時(shí)，啟動(dòng) in7的 a/d 轉(zhuǎn)換指令 如下： mov dptr，

24、#fe00h ；送入 0809 的口地址 mov a，#07h ；d2d1d0=111 選擇 in7通道 mov dptr，a ；啟動(dòng) a/d 轉(zhuǎn)換 第第 4 4 章章 熱水機(jī)溫度計(jì)電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一個(gè)熱水機(jī)數(shù)字溫度計(jì)，通過溫度傳感器進(jìn)行溫度采樣，經(jīng) adc0809 轉(zhuǎn)換后輸入給單片機(jī)，單片機(jī)處理后顯示溫度值。 溫度傳感器把溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，有熱敏電阻、熱電偶、集成溫度傳感器 等。其中熱敏電阻是最常用的溫度傳感器，使用簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，在許多場(chǎng) 合中廣泛應(yīng)用。 熱敏電阻按電阻-溫度特性可分為正溫度系數(shù)（ptc）熱敏電阻、 負(fù)正溫度系數(shù)（ntc）熱敏電阻。ptc 是 positive tempera

25、ture coefficient 的縮寫，意思是正的溫度系數(shù)，ptc 熱敏電阻隨著溫度的升高電阻值增大。ntc 是 negative temperature coefficient 的縮寫，意思是負(fù)的溫度系數(shù)，ntc 熱 敏電阻隨著溫度的升高電阻值減小。 4.1 熱水機(jī)溫度控制部分的工作原理 接通熱水機(jī)電源時(shí)，溫度顯示器自動(dòng)顯示常溫水的溫度 20。有加溫按鈕 和減溫按鈕，還有開始/停止按鈕。熱水機(jī)的加溫和減溫按鈕能根據(jù)所需設(shè)定水 溫，當(dāng)設(shè)定好水溫，按下開始按鈕，熱水機(jī)能加溫與降溫和保溫功能。 4.2 電路設(shè)計(jì) 本電路由 at89c51 單片機(jī)、溫度傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 adc0808（prote

26、us 仿真庫(kù)中無(wú) adc0809 模型，故用芯片 adc0808 代替） 、兩位數(shù)碼管顯示器等組成。 單片機(jī) ale 輸出用脈沖信號(hào)源代替，頻率為 1mhz。設(shè)計(jì)完成的仿真電路圖如圖 4-1 所示。本任務(wù)中使用的 ntc 熱敏電阻型號(hào)為 ntsd0wd503，標(biāo)稱電阻值(25 時(shí)測(cè)得的電阻值)為 50k。其阻值隨溫度的變化關(guān)系如表 4-2 所示。 xtal2 18 xtal1 19 ale 30 ea 31 psen 29 rst 9 p0.0/ad0 39 p0.1/ad1 38 p0.2/ad2 37 p0.3/ad3 36 p0.4/ad4 35 p0.5/ad5 34 p0.6/ad6

27、 33 p0.7/ad7 32 p1.0 1 p1.1 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.7/rd 17 p3.6/wr 16 p3.5/t1 15 p2.7/a15 28 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 u1 at89c51 12 u2:a 74ls04 34 u2:b 74ls04

28、 out1 21 add b 24 add a 25 add c 23 vref(+) 12 vref(-) 16 in3 1 in4 2 in5 3 in6 4 in7 5 start 6 out5 8 eoc 7 oe 9 clock 10 out2 20 out7 14 out6 15 out8 17 out4 18 out3 19 in2 28 in1 27 in0 26 ale 22 u3 adc0808 2 3 1 u4:a 74ls02 5 6 4 u4:b 74ls02 r1 10k r2 10k r3 10k r4 20k -tc rt1 50.0k d1 led-yello

29、w d2 led-red r5 470r r6 470r 保保溫溫 加加熱熱 s1 + s2 - s3 開開始始 圖 4-1 熱水機(jī)溫度計(jì)電路圖 熱敏電阻溫度傳感器測(cè)量環(huán)境溫度，將其上的電壓值送入 adc0808 模數(shù)轉(zhuǎn) 換器 in0 通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換所得數(shù)字量由數(shù)據(jù)端 out0out7 輸出到 at89c51 的 p0 口，經(jīng)軟件處理后將測(cè)得的溫度值顯示在數(shù)碼管顯示器上。熱敏 電阻溫度傳感器的溫度經(jīng)一分壓電路轉(zhuǎn)換為電壓后，通過 adc0808 in0 通道送 入單片機(jī)，故 adc0808 通道地址選擇端 adda，addb，addc 接地。adc0808 轉(zhuǎn)換 啟動(dòng)信號(hào) start 接

30、 p2.2，adc0808 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào) eoc 接 p2.1，輸出允許信號(hào)接 p2.0。 表 4-1 ntsd0wd503 阻值和溫度對(duì)應(yīng)表 溫度（）阻值（k）adc0809 轉(zhuǎn)換值 0169.63229 1156.55227 2150.67226 3145.16225 4135.15223 5130.59222 6122.22220 7118.38219 8111.28217 9104.88215 10101.90214 1196.36212 1291.30210 1386.67208 1482.40206 1578.46204 1674.81202 1771.43200 1868.281

31、98 1965.33196 2061.27193 2158.77191 2256.42189 2354.20187 2451.11184 2550.00182 2646.49179 2744.81177 2842.44174 2940.95172 3038.85169 3137.53167 3235.65164 3334.47162 3432.78159 3531.20156 3630.20154 3728.76151 3827.41148 3926.55146 4025.31143 4124.52141 4223.39138 4322.31135 4421.63133 4520.63130

32、4619.69127 4719.08125 4818.21122 4917.65120 5016.83117 5116.31115 5215.56112 5315.07110 5414.36107 5513.91105 5613.46103 5712.82100 5812.4198 5912.0096 6011.4193 6111.0391 6210.6689 6310.3087 649.9485 659.6083 669.2681 678.9379 688.6077 698.2975 707.9873 717.6871 727.5370 737.2368 746.9566 756.6764

33、766.5363 776.2661 786.1260 795.8658 805.7357 815.4755 825.3554 835.1052 844.9851 854.8550 864.7349 874.5047 884.3846 894.2745 904.1544 4.3 電路仿真圖 xtal2 18 xtal1 19 ale 30 ea 31 psen 29 rst 9 p0.0/ad0 39 p0.1/ad1 38 p0.2/ad2 37 p0.3/ad3 36 p0.4/ad4 35 p0.5/ad5 34 p0.6/ad6 33 p0.7/ad7 32 p1.0 1 p1.1 2

34、p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.7/rd 17 p3.6/wr 16 p3.5/t1 15 p2.7/a15 28 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 u1 at89c51 12 u2:a 74ls04 34 u2:b 74ls04 vin vref+ vref- clk hold oe d

35、0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 adc1 adc_8 d1 led-yellow d2 led-red r1 470r r2 470r r3 10k r4 10k r5 10k adc1(clk) rv1 1k r6 10k 保保溫溫 加加熱熱 s1 + s2 - s3 開開始始 圖 4-2 電路仿真圖 第第 5 5 章章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 5.1 編程思路 作為熱水機(jī)溫度控制，程序的關(guān)鍵任務(wù)有三點(diǎn)：實(shí)現(xiàn) adc0809 所采集的電壓值與 實(shí)際溫度之間的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換；獲得的實(shí)際溫度數(shù)值與送往數(shù)碼管顯示器顯示的數(shù)據(jù)之間的 轉(zhuǎn)換。實(shí)行可調(diào)節(jié)功能可根據(jù)需要調(diào)出各種溫度等等。 5.1.1 主程序

36、流程圖如 5-1 開始 在0000h處放置一條長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)指令 ljmp main 跳到主程序 在000bh處放置一條長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)指令 ljmp t0int跳轉(zhuǎn)到t0中斷服 主程序 計(jì)數(shù)寄存器r1賦初值1 setb p3.5 將常溫值負(fù)給30h 堆棧指針sp賦初值60h tmod 賦給值01h t0工作于定時(shí)方式軟啟動(dòng) th0 賦初值3ch tl0 賦初值b0h t0 定時(shí)100ms ie賦初值82h t0允許中斷 sttb tr0 啟動(dòng)t0工作 動(dòng)態(tài)停機(jī) 圖 5-1 主程序流程圖 5.1.2 t0 中斷服務(wù)程序流程圖 5-2 t0中斷服務(wù)程序 溫度采樣時(shí)間 間隔到 將溫度值傳成bcd碼 查表得溫度值七段

37、顯示碼 送p1口輸出顯示 s1是否按下？ 否 s2是否按下？ 否 否 t0重裝初值 將 常 溫 值 加 一 是 將 常 溫 值 減 一 是 中斷返回 s3是否按下？ 否 是 溫度采樣時(shí)間 間隔到否？ 是 調(diào)用溫度采樣及模數(shù) 轉(zhuǎn)換子程序adcon 調(diào)用溫度計(jì)算子程序calcu 調(diào)用驅(qū)動(dòng)控制子程序drvcon 調(diào)用十進(jìn)制轉(zhuǎn)換同時(shí)數(shù)碼 顯示子程序metriccom t0重表初值 中斷返回 否 圖 5-2 t0 中斷服務(wù)程序流程圖 5.1.3 溫度采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序流程 轉(zhuǎn)換結(jié)束否？ 是 等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) 將轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存片內(nèi)20h 否 返回 溫度采樣時(shí)間間隔到否？ 將adc0809通道的地址

38、送ddtr 圖 5-3 溫度采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序流程圖 5.1.4 溫度計(jì)算子程序流程 溫度計(jì)算子程序 溫度數(shù)據(jù)表首地址送ddtr 當(dāng)前溫度電壓值與查表取得 的某一溫度電壓值比 取出表中前一溫度值 將該溫度值存于21h單元 返回 索引值加2 查表取出該溫度值 將該溫度值存于21h單元 相等 返回 大于 圖 5-4 溫度計(jì)算子程序流程圖 5.2 電路設(shè)計(jì)程序 5.2.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 中斷服務(wù)程序 t0int:djnz r1,next0 ；t0 溢出 1 次，即 100ms 進(jìn)行一次溫度 采 ；樣及處理 lcall key ；調(diào)用數(shù)字顯示程序 jb p2.4,l ；判斷 s1 是否按下 jn

39、b p2.4,$ ；判斷 s1 是否按下，是，等待釋放 inc 30h ；將 30h 單元中的溫度值加一 mov a,30h lcall m1 ；調(diào)用數(shù)字顯示程序 l:jb p2.5,l1 ；判斷 s2 是否按下 jnb p2.5,$ ；判斷 s2 是否按下，是，等待釋放 dec 30h ；將 30h 單元中的溫度值減一 mov a,30h lcall m1 ；調(diào)用數(shù)字顯示程序 l1:jb p2.6,m0 ；判斷 s3 是否按下 jnb p2.6,$ ；判斷 s3 是否按下，是，等待釋放 key1:djnz r1,next1 ；t0 溢出 1 次，即 100ms 進(jìn)行一次溫度 采 lcall

40、adcon ；調(diào)用溫度采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序 lcall calcu ；調(diào)用溫度計(jì)算子程序 lcall drvcon ；調(diào)用驅(qū)動(dòng)控制子程序 lcall metriccon ；調(diào)用數(shù)碼管顯示程序 mov r1,#1 ；r1 重賦值 1 next1:mov tl0,#0b0h ；t0 重裝初值 mov th0,#3ch sjmp key1 m0:mov r1,#1 ；r1 重賦值 1 next0:mov tl0,#0b0h ；t0 重裝初值 mov th0,#3ch reti 5.2.2 adc0809 的轉(zhuǎn)換程序 mov dptr,#0f0ffh ；選通 adc0809 通道 0 mov a,#0

41、0h ； movx dptr,a ；啟動(dòng) a/d 轉(zhuǎn)換 here: jnb p3.3,here ；判斷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，沒結(jié)束則等 ；待 movx a,dptr ；讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù) mov 20h,a ；將從 adc0809 中讀取的當(dāng)前溫度下熱 ；敏電阻上的電壓值存于 20h 單元 5.2.3 驅(qū)動(dòng)控制程序 drvcon: mov a,21h ；取出當(dāng)前溫度值 cjne a,30h,j1 ；與調(diào)定溫度值比較 ljmp go j1: jnc drv1 ；若高于定設(shè)值，則輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同 ；時(shí)停止加熱 dec 30h cjne a,30h,j2 ；少于設(shè)定一度溫度，則輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)， ；同時(shí)處于保

42、溫狀態(tài)，保溫?zé)袅?ljmp go j2: jc drv2 ；若低于設(shè)定溫度，則輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)， ；同時(shí)處于加熱，加溫?zé)袅?ljmp go drv1:clr p3.5 setb p2.7 ljmp over drv2:setb p3.5 clr p2.7 ljmp over go:clr p2.7 setb p3.5 over:ret 5.2.4 數(shù)碼管顯數(shù)程序 metriccon: mov a,21h clr c setb p3.1 setb p3.2 mov b,#10 ；將溫度值轉(zhuǎn)換為 bcd 碼 div ab ；溫度十位 bcd碼在 a中,溫度個(gè) 位 ；bcd 碼在 b 中 mov r3,

43、a ；溫度十位 bcd 碼暫存 r3 中 mov r4,b ；溫度個(gè)位 bcd 碼暫存 r4 中 mov dptr,#tab ；七段數(shù)碼表首地址送 dptr mov a,r3 movc a,a+dptr ；查表取得溫度十位數(shù)的七段碼 mov p1,a ；溫度十位數(shù)送 p1 口 clr p3.2 ；開十位顯示 acall delay mov a,r4 movc a,a+dptr ；查表取得溫度個(gè)位數(shù)的七段碼 setb p3.2 ；關(guān)閉十位顯示 mov p1,a ；溫度個(gè)位數(shù)送 p1 口 clr p3.1 ；開個(gè)位顯示 acall delay ret 5.3 熱水機(jī)溫度電路程序清單 org 000

44、0h ljmp main ；跳轉(zhuǎn)到主程序 org 000bh ljmp t0int ；跳轉(zhuǎn)到 t0 中斷服務(wù)程序 org 0100h main:setb p3.5 ；將水機(jī)處于不加溫狀態(tài) mov 30h,#20 ；將水的查溫度設(shè)為 20 度 mov r1,#1 ；初值為 1 mov p1,#0ffh ；將 p1 口置 1 mov sp,#60h ；堆棧指針賦初值 60h mov tmod,#01h ；t0 定時(shí)、方式 1、軟啟動(dòng) mov tl0,#0b0h ；t0 賦初值 mov th0,#3ch 勤、 mov ie,#82h ；開放 t0 中斷 setb tr0 ；啟動(dòng) t0 sjmp $

45、org 0200h t0int:djnz r1,next0 ；t0 溢出 1 次，即 100ms 進(jìn)行一次溫度 采 ；樣及處理 lcall key ；調(diào)用數(shù)字顯示程序 jb p2.4,l ；判斷 s1 是否按下 jnb p2.4,$ ；判斷 s1 是否按下，是，等待釋放 inc 30h ；將 30h 單元中的溫度值加一 mov a,30h lcall m1 ；調(diào)用數(shù)字顯示程序 l:jb p2.5,l1 ；判斷 s2 是否按下 jnb p2.5,$ ；判斷 s2 是否按下，是，等待釋放 dec 30h ；將 30h 單元中的溫度值減一 mov a,30h lcall m1 ；調(diào)用數(shù)字顯示程序 l

46、1:jb p2.6,m0 ；判斷 s3 是否按下 jnb p2.6,$ ；判斷 s3 是否按下，是，等待釋放 key1:djnz r1,next1 ；t0 溢出 1 次，即 100ms 進(jìn)行一次溫度 采 lcall adcon ；調(diào)用溫度采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序 lcall calcu ；調(diào)用溫度計(jì)算子程序 lcall drvcon ；調(diào)用驅(qū)動(dòng)控制子程序 lcall metriccon ；調(diào)用數(shù)碼管顯示程序 mov r1,#1 ；r1 重賦值 1 next1:mov tl0,#0b0h ；t0 重裝初值 mov th0,#3ch sjmp key1 m0:mov r1,#1 ；r1 重賦值 1 n

47、ext0:mov tl0,#0b0h ；t0 重裝初值 mov th0,#3ch reti org 0300h adcon:mov dptr,#0f0ffh ；選通 adc0809 通道 0 mov a,#00h ； movx dptr,a ；啟動(dòng) a/d 轉(zhuǎn)換 here: jnb p3.3,here ；判斷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，沒結(jié)束則等 ；待 movx a,dptr ；讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù) mov 20h,a ；將從 adc0809 中讀取的當(dāng)前溫度下熱 ；敏電阻上的電壓值存于 20h 單元 ret org 0400h calcu: mov r2,#01h ；將 r2 為數(shù)據(jù)索引值寄存器 mov

48、dptr,#datatab ；溫度數(shù)據(jù)表送給 dptr next2: mov a,r2 ；索引值送 a movc a,a+dptr ；查表取出數(shù)字電壓值 cjne a,20h,k1 ；與當(dāng)前溫度值比較 dec r2 ；等于當(dāng)前溫度的數(shù)字電壓值，則查表 ；取出該溫度值作為當(dāng)前溫度值 mov a,r2 movc a,a+dptr ljmp k3 k1: jnc k2 dec r2 dec r2 dec r2 mov a,r2 movc a,a+dptr ljmp k3 k2: inc r2 inc r2 ljmp next2 k3: mov 21h,a ；將當(dāng)前溫度值存于是 21h 單元 ret

49、datatab: ；溫度數(shù)據(jù)表 db 0,229, 1,227, 2,226, 3,225, 4,223 db 5,222, 6,220, 7,219, 8,217, 9,215 db 10,214,11,212,12,210,13,208,14,206 db 15,204,16,202,17,200,18,198,19,196 db 20,193,21,191,22,189,23,187,24,184 db 25,182,26,179,27,177,28,174,29,172 db 30,169,31,167,32,164,33,162,34,159 db 35,156,36,154,37,

50、151,38,148,39,146 db 40,143,41,141,42,138,43,135,44,133 db 45,130,46,127,47,125,48,122,49,120 org 0500h drvcon: mov a,21h ；取出當(dāng)前溫度值 cjne a,30h,j1 ；與調(diào)定溫度值比較 ljmp go j1: jnc drv1 ；若高于定設(shè)值，則輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同 ；時(shí)停止加熱 dec 30h cjne a,30h,j2 ；少于設(shè)定一度溫度，則輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)， ；同時(shí)處于保溫狀態(tài)，保溫?zé)袅?ljmp go j2: jc drv2 ；若低于設(shè)定溫度，則輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)， ；同時(shí)處于加熱，加溫?zé)袅?/p>