毕业设计:基于AT89S52单片机的温度控制系统设计.doc

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单片机原理与应用课程设计说书 题 目: 基于AT89S52单片机的温度控制系统 系 部: 信息与控制工程学院 专 业: 自动化 班 级: 5班 学生姓名: 学 号: 08032130327 指导教师: 2011年06 月 22日 目 录 1设计内容与要求 1 2 设计方案 2 3 硬件电路设计 3 3.1 温度显示功能 3 3.2 按键功能 4 3.3 报警功能 4 3.4 温度传感器 4 3.5 放大器 4 3.6 ADC转换器 5 3.7 温度控制 5 3.8 其他可扩展电路 6 4 软件设计 6 4.1主程序流程图 7 4.2 中断服务程序 7 4.3 键盘管理模块 9 4.4 温度检测模块 9 4.5 温度控制模块 10 4.6 显示模块 11 4.7 温度越限报警模块 11 5 软硬件调试 13 5.1 硬件调试 13 5.2 软件调试 13 6 总结 14 7 附录 15 8 参考文献 18 1设计内容与要求 用AT89S52单片机制作一个电烤箱,而且要满足以下技术指标: (1)电烤箱由1 kW电炉加热,最高温度为120℃。 (2)电烤箱温度可设置,电烤过程恒温控制,温度控制误差≤±2℃。 (3)实时显示温度和设置温度,显示精确到1℃。 (4)温度超出预置温度±5℃时发超限报警,对升降温过程的线性不做要求。 2 设计方案 产品的工艺不同,控制温度的精度也不同,因而所采用的控制算法也不同。就温度控制系统的动态特性来讲,基本上都是具有纯滞后的一阶环节,当系统精度及温控的线性性能要求较高时,多采用PID算法或达林顿算法来实现温度控制。 本系统是一个典型的闭环控制系统。从技术指标可以看出,系统对控制精度的要求不高,对升降温过程的线性也没有要求,因此,系统采用最简单的通断控制方式,即当电烤箱温度达到设定值时断开加热电炉,当温度降到低于某值时接通电炉开始加热,从而保持恒温控制。 根据系统要求,画出控制电烤箱的框图。如图2-1所示。该系统包括温度测量(温度传感器、放大器、ADC转换器)。温度控制(光电隔离、驱动电路、可控硅电路、电炉)、温度给定(按键)、温度显示和报警等几部分。 图2-1 电烤箱总框图 AT89S52是ATMEL所生产的一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8k系统可编程Flash存储器,其芯片内部具有时钟振荡器及8个向量中断源,内部程序存储器为8KB,内部数据存储器为256字节。 3 硬件电路设计 根据图3-1,可以设计出基于单片机控制电烤箱的硬件电路图,如图2-2所示,AT89S52的晶振频率为6MHz。其他各部分的选择如下所示。 图3-1 硬件电路图 3.1 温度显示功能 温度显示电路,利用单片机串行口外接移位寄存器74LS164,采用3位LED数码显示器,停止加热时显示设定温度,启动加热时显示当前烤箱温度。采用串行口扩展的静态显示电路作为显示接口电路。 3.2 按键功能 为使系统简单紧凑,键盘只设置3个功能键,分别是启动、“百位+1”、“十位+1”和“个位+1”键,由P1口P1.0、P1.1、P1.2低3位作为键盘接口。利用+1按键可以分别对预置温度的百位、十位和个位进行加1设置,并在LED上显示当前设置值。连续按动相应位的加1键即可实现0℃~120℃的温度设置。按键电路如图3-2所示。 图3-2 按键电路 3.3 报警功能 报警功能由蜂鸣器实现。当由于意外因素导致烤箱温度高于设置温度时,P1.3口送出的低电平经反向器驱动蜂鸣器鸣叫报警。 3.4 温度传感器 采用AD590集成温度传感器,它测量温度的范围为-55~+150℃,有非常好的线性输出特性。其中AD590是ANALO G DEV ICES公司的单片集成两端感温电流源电源电压范围为4~30 V,可以承受44 V正向电压和20 V反向电压,因而器件即使反接也不会被损坏输出电阻为710 mΩ精度高,非线性误差仅为±0.3。 AD590测量热力学温度、、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路,广泛应用于不同的温度控制场合由于AD590精度高、价格低、不需辅助电源、线性好,常用于测温和热电偶的冷端补偿。 ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道,8位逐次逼近式A/D转换器。其内部有一个8通道多路开关,它可以根据地址码锁存译码后的信号,只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8

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