課程設(shè)計數(shù)字電路課程設(shè)計單片機溫度采集與控制

1、1 教育信息與技術(shù)學院教育信息與技術(shù)學院 課課 程程 設(shè)設(shè) 計計 09 級級 信息工程信息工程 專業(yè)專業(yè) 題題 目目單片機溫度采集與控制單片機溫度采集與控制 課程名稱課程名稱 數(shù)字電路課程設(shè)計數(shù)字電路課程設(shè)計 姓姓 名名 學學 號號 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 日日 期期 2011.12.302011.12.30 2 信息工程專業(yè) 一、設(shè)計任務(wù)及要求：一、設(shè)計任務(wù)及要求： 設(shè)計任務(wù)：設(shè)計任務(wù)： 設(shè)計單片機溫度采集與控制仿真電路。 要求：要求： 1.以 51 系列單片機為核心，設(shè)計溫度采集與控制系統(tǒng)。 2.溫度傳感器自選（推薦 ds1820） 。 3.用數(shù)碼管或 lcd 液晶屏顯示所測溫度。 4.要求能測

2、氣溫范圍（-1050） 。 5.至少實現(xiàn)能測量和顯示溫度。 6.能設(shè)置一個確定的溫度，通過控制算法快速地控制加熱器或制冷器達到 所設(shè)溫度。 指導(dǎo)教師簽名： 2011 年 11 月 10 日 二、指導(dǎo)教師評語：二、指導(dǎo)教師評語： 指導(dǎo)教師簽名： 2011 年 11 月 日 三、成績?nèi)?、成?驗收蓋章 2011 年 11 月 日 3 單片機溫度采集與控制單片機溫度采集與控制 1 1 設(shè)計目的設(shè)計目的.4 1.1 熟悉集成電路的引腳安排。 .4 1.2 掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。 .4 1.3 了解每個模塊的工作原理。 .4 1.4 了解單片機溫度采集與控制的組成及工作原理。 .4 1.5 熟

3、悉單片機溫度采集與控制的設(shè)計與制作。 .4 2 2 設(shè)計思路設(shè)計思路.4 2.1 設(shè)計所需要的幾個模塊：單片機控制模塊、顯示模塊、加熱或制冷模塊、報警模塊、復(fù) 位模塊。 .4 2.2 設(shè)計溫度上限和下限電路。 .4 2.3 設(shè)計報警電路。 .4 2.4 設(shè)計加熱或制冷電路。 .4 2.5 設(shè)計運行程序 .4 3 3 設(shè)計過程設(shè)計過程.4 3.1 方案論證 .4 3.2 電路設(shè)計 .5 4 4 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果.12 4.1 組裝調(diào)試單片機溫度采集與控制電路。 .12 4.2 設(shè)置溫度的上限為 50下限為-10。 .12 4.3 當溫度低于-10調(diào)試結(jié)果如圖a,可見報警電路的燈亮加熱

4、裝置開始工作.12 4.4 當溫度位于-10和 50之間調(diào)試結(jié)果如圖，無燈亮 .12 4.5 當溫度高于 50調(diào)試結(jié)果如圖c,可見報警電路的燈亮制冷裝置開始工作.13 5 5 主要儀器與設(shè)備主要儀器與設(shè)備.13 6 6 設(shè)計體會與建議設(shè)計體會與建議.14 6.1 設(shè)計體會 .14 6.2 對設(shè)計的建議 .14 參考文獻參考文獻.14 1 制系統(tǒng)設(shè)計j.湖北汽車工業(yè)學院學報.14 2 電子設(shè)計工程.14 3 金唯香等編. 電子測試技術(shù). 長沙：湖南大學出版社，2004 年.14 4談宏華，賴旭員，陳家林?；?at89c51 的氣動標記控制系統(tǒng)設(shè)計 .14 5 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：

5、高等教育出版社，2001 年.14 6.3 實物仿真圖 .14 4 單片機溫度采集與控制單片機溫度采集與控制 1 1 設(shè)計目的設(shè)計目的 1.1 熟悉集成電路的引腳安排。 1.2 掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。 1.3 了解每個模塊的工作原理。 1.4 了解單片機溫度采集與控制的組成及工作原理。 1.5 熟悉單片機溫度采集與控制的設(shè)計與制作。 2 2 設(shè)計思路設(shè)計思路 2.1 設(shè)計所需要的幾個模塊：單片機控制模塊、顯示模塊、加熱或制冷模塊、 報警模塊、復(fù)位模塊。 2.2 設(shè)計溫度上限和下限電路。 2.3 設(shè)計報警電路。 2.4 設(shè)計加熱或制冷電路。 2.5 設(shè)計運行程序 3 3 設(shè)計過程設(shè)計過

6、程 3.1 方案論證 單片機溫度采集與控制總體方框圖如圖 1 所示。 at89c51 單片機控制 1602 顯示ds18b20 溫度 采集與轉(zhuǎn)換 按鍵 復(fù)位 電 路 單片 機時 鐘電 路 報警電路加熱制冷電路 單片機溫度采集與控制框圖單片機溫度采集與控制框圖 其工作原理為：接通電源后，at89c51 是整個系統(tǒng)的控制核心，其內(nèi)置 flashrom 用于存放用戶程序，ds18b20 所感測的溫度數(shù)字信號和用戶目標溫度 作為輸入信號，經(jīng)控制程序處理后發(fā)出相應(yīng)的控制信號，若測試溫度超過程序 溫度設(shè)置上限或者低于溫度設(shè)置下限，報警器發(fā)出提示，從而加熱制冷電路相 應(yīng)的調(diào)節(jié)，達到程序設(shè)置的溫度范圍。 5

7、3.2 電路設(shè)計 單片溫度采集與控制 protues 仿真電路如圖 2 所示。 圖圖 2 單片機溫度采集與控制單片機溫度采集與控制 單片溫度采集與控制原理圖： 6 單片溫度采集與控制 pcb 圖： 單片溫度采集與控制 pcb 覆銅圖： 7 該電路完成兩個功能：一是溫度傳感器采集并在 1602 上顯示溫度，設(shè)置溫 度的上限或者低于下限；二是若溫度超過上限或者低于下限則利用加熱制冷裝 置實現(xiàn)溫度的控制。 程序流程圖： 開始 系統(tǒng)初始 ds18b20 讀取溫度 1602 溫度顯示 溫度是否超 過上下線 報警 進行溫度控制 結(jié)束 y 正常顯示 n 程序流程圖 用 keil uvision2 編寫.c

8、程序，程序如下： #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit rs=p12; sbit rw=p13; sbit e=p14; sbit d1=p10;/模擬加熱/ sbit d2=p11;/模擬制冷/ sbit bj=p15;/報警/ sbit dq=p37; unsigned char code str1=temperature: ; unsigned char code str2= ; uchar data disdata5; int num; uint tvalue; uchar tflag;/

9、溫度正負標志 /*lcd1602 程序*/ void delay1ms(unsigned int ms)/延時 1 毫秒（不夠精確的） unsigned int i,j; for(i=0;ims;i+) 8 for(j=0;j0;i-) dq = 0; /給脈沖信號 dat=1; dq = 1; /給脈沖信號 if(dq) dat|=0 x80; delay_18b20(10); return(dat); void ds1820wr(uchar wdata)/*寫數(shù)據(jù)*/ unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) dq = 0; dq = wdata delay

10、_18b20(10); dq = 1; wdata=1; 10 read_temp()/*讀取溫度值并轉(zhuǎn)換*/ uchar a,b; uint tvalue;/溫度值 ds1820rst(); ds1820wr(0 xcc);/*跳過讀序列號*/ ds1820wr(0 x44);/*啟動溫度轉(zhuǎn)換*/ ds1820rst(); ds1820wr(0 xcc);/*跳過讀序列號*/ ds1820wr(0 xbe);/*讀取溫度*/ a=ds1820rd(); b=ds1820rd(); tvalue=b; tvalue=8; tvalue=tvalue|a; if(tvalue50) d1=1;

11、d2=0; bj=0; else if(num1-10) d1=0; d2=1; bj=0; else d1=1; d2=1; bj=1; 11 void ds1820disp()/溫度值顯示 uchar flagdat; num=read_temp(); disdata0=num/1000+0 x30;/百位數(shù) disdata1=num%1000/100+0 x30;/十位數(shù) disdata2=num%100/10+0 x30;/個位數(shù) disdata3=num%10+0 x30;/小數(shù)位 if(tflag=0) flagdat=0 x20;/正溫度不顯示符號 else flagdat=0

12、x2d;/負溫度顯示負號:- num=-num; if(disdata0=0 x30) disdata0=0 x20;/如果百位為 0，不顯示 if(disdata1=0 x30) disdata1=0 x20;/如果百位為 0，十位為 0 也不顯示 wr_com(0 xc0); wr_dat(flagdat);/顯示符號位 wr_com(0 xc1); wr_dat(disdata0);/顯示百位 wr_com(0 xc2); wr_dat(disdata1);/顯示十位 wr_com(0 xc3); wr_dat(disdata2);/顯示個位 wr_com(0 xc4); wr_dat(

13、0 x2e);/顯示小數(shù)點 wr_com(0 xc5); wr_dat(disdata3);/顯示小數(shù)位 /*主程序*/ void main() init_play();/初始化顯示 d1=1; d2=1; bj=1; while(1) /read_temp();/讀取溫度/ ds1820disp();/顯示 baojing(); 12 工作過程：本實驗是通過數(shù)字溫度傳感器 ds18b20 采集測量周圍環(huán)境溫度，測 量后的溫度經(jīng) 51 單片機處理，再在 lm016 上顯示當前 ds18b20 所測量的溫度。 實驗設(shè)置的溫度范圍為-1050，實驗中設(shè)計了兩個加熱和制冷裝置和一個 報警電路。若溫度

14、若低于-10下限，則加熱裝置工作，使溫度保持在給定的范 圍內(nèi)，不致?lián)p壞儀器件，同時報警電路報警給與人提醒。若溫度高于 50上限， 則制冷裝置工作，使溫度保持在給定的范圍內(nèi)，不致?lián)p壞儀器件，同時報警電 路給與人提醒。若溫度在范圍內(nèi)，則正常工作。若運行程序中出現(xiàn)了問題，則 可通過按鍵復(fù)位電路，使電路恢復(fù)正常。 4 4 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果 4.1 組裝調(diào)試單片機溫度采集與控制電路。 4.2 設(shè)置溫度的上限為 50下限為-10。 4.3 當溫度低于-10調(diào)試結(jié)果如圖 a,可見報警電路的燈亮加熱裝置開始工作 4.4 當溫度位于-10和 50之間調(diào)試結(jié)果如圖，無燈亮 13 4.5 當溫度高于 5

15、0調(diào)試結(jié)果如圖 c,可見報警電路的燈亮制冷裝置開始工作 5 5 主要儀器與設(shè)備主要儀器與設(shè)備 14 數(shù)字電路實驗箱或 proteus 軟件 集成電路 at89c511 片，ds18b201 片，lm016l1 片 電 阻 2502 只，1k2 只，4.7kl 只，0.25kl 只， 8.2kl 只。 電 容 30pf2 只，22 uf1 只。 三極管 3dg121 只。 其 它 led-red1 只，led-blue1 只,led-green1 只,buzzer1 只, switch1 只。 6 6 設(shè)計體會與建議設(shè)計體會與建議 6.1 設(shè)計體會 通過這次對單片機溫度采集與控制的設(shè)計與制作，讓

16、我了解了設(shè)計電路的 程序，也讓我了解了關(guān)于溫度采集與控制的基本原理與設(shè)計理念，要設(shè)計一個 電路總要先用仿真仿真成功之后才實際接線的。但是最后的仿真因為程序的不 完整出現(xiàn)與理想中不完全相同的現(xiàn)象，經(jīng)過老師的指導(dǎo)最后得以完成。在仿真 中無法成功的電路接法，在實際中因為芯片本身的特性而能夠成功。此外，本 實驗也可通過 proteus、keil uvison2 軟件實現(xiàn)。通過這次學習，讓我對 c51 系列的單片機、溫度傳感器都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行， 對于這些電路還是應(yīng)該自己動手實際操作才會有深刻理解。 6.2 對設(shè)計的建議 我希望老師在我們動手制作之前應(yīng)先告訴我們一些關(guān)于所做電路的資料、 原