mcs51单片机机应用于温度控制器大学生毕业论文（设计）.doc

目 录 1 前 言 1 2 温度控制器的技术参数 2 3 系统设计方案的论证 3 3.1 方案比选 3 3.2 方案说明 4 4 控制系统设计 5 4.1 系统的工作原理 5 4.2 硬件电路设计 6 4.3 系统软件设计 16 5 调试，安装，运行 30 5.1 系统硬件调试 30 5.2 系统软件调试 30 6 小结 31  MCS51单片机机应用于温度控制器 摘要： 本文论述了采用单片机控制的智能温度控制器，使用AT89C4051单片机、ADS7844E A/D转换芯片、HT1621B液晶显示驱动芯片及液晶显示器，实现温度的测量、输出控制及显示功能。 关键字：单片机、A/D转换，液晶显示及其驱动 1 前 言 模拟电路温度控制器存在电路复杂、功能简单和调试不方便的问题，随着电子技术的快速发展，超大规模集成电路的技术越来越成熟，制造成本越来越低，单片机在军事、工业、通讯、家用电器、智能仪表等领域的应用越来越广泛，使产品的功能、精度和质量大幅度提高；同时，电路的设计更简单、故障率低、可靠性高、成本低；特别是近几年来Flash技术的发展，使单片机系统的开发周期大大缩短，开发成本大幅降低，使用单片机控制的智能仪表是仪表领域发展的必然趋势。本文论述了采用ATMEL公司的AT89C4051单片机和美国Burr-Brown公司的ADS7844E模-数转换芯片以及HOLTEK公司的HT1621B液晶显示驱动芯片设计的LCD显示智能温度控制器。 本系统实现了模拟温度数据采集、模拟量到数字量转换、软件对温度信号进行非线性校正,单片机数据运算及逻辑处理、LCD显示、键盘处理及继电器输出控制功能。 本文主要介绍了智能温度控制器的功能和设计的过程。重点说明电路设计、软件设计。  2 温度控制器的技术参数 本系统采用ATMEL公司的AT89C4051单片机和美国Burr-Brown公司的ADS7844E模-数转换芯片以及HOLTEK公司的HT1621B液晶显示驱动芯片设计，实现了模拟温度数据采集、模拟量到数字量转换、单片机数据运算及逻辑处理、LCD显示、键盘处理及继电器输出控制功能，主要技术参数见表1 表1 主要技术参数表 测量精度： ℃ 量程 0~400℃ 显示分辨率： 1℃ 采样速度： 毫秒 调节算法： 开关调节 (ON/OFF) 输入： 热电阻：Pt100 输出： 继电器，常开触点(max.250VAC, A) 报警： 继电器，常开触点(max.250VAC，3A) 电源： 2VAC ±10% ； 0Hz 环境： 工作温度：0 50℃，相对湿度≤85% 3 系统设计方案的论证 本章主要叙述温度控制器的设计方案。 3.1 方案比选 随着电子技术的发展，温度控制器的设计方案经历了模拟电路温度控制器、模拟量测量加数字显示、单片机温度控制器的发展过程；在单片机温度控制器的设计方案中，又发展出各种智能型的温度控制器方案，如：高AD转换的精度，PID调节控制输出、PID + 模糊控制等。本次设计着重锻炼自己的动手能力，熟悉单片机的使用，具体提出如下设计方案： 方案一：采用8031单片机作为控制核心，以最普通的器件ADC0809作数/模转换，以继电器作为控制输出。此方案简单可行，造价低廉，但由于8031没有片内ROM，需要扩展程序存储器，增加了电路的复杂性，并且由于0809是8位的数/模转换电路，在温度测量范围很小时，测量精度还能满足要求，当测量温度范围稍宽时，测量的精度就不能实际应用的要求。 方案二：采用片内带Flash存储器MCS51系列单片机作为控制核心，采用12位数/模转换电路，以继电器作为控制输出。由于采用了12位的ADC转换芯片，转换范围从0到4096，当温度范围要求为0-1000℃时，每一位表示约为0.25℃，考虑到ADC转换芯片的转换精度±1LSB及运算放大器的误差，测量精度理论上可到0.5℃，可以满足一般的控制要求。 方案三：目前许多单片机生产商推出了自带ADC转换，FLASH存储器、EEPROM的产品，如美国Analog Devices公司AduC812内部带12位的ADC转换，如果采用AduC812单片机作为控制核心，则系统外围电路比较简单且能够达到控制精度要求，但是成本较高。 本系统采用方案二，温度控制器所需要的I/O数量不多，程序量不是很大（不考虑PID调节控制输出），为了节省单片机的I/O口，选用12位串行口数/模芯片ADS7844E，单片机使用AT89C4051，片内程序存储器空间为4K，15条I/O。 3.2 方案说明 系统中设计了一个EEPROM存储器来保存设置参数，目前市面上常用的EEPROM芯片主要有两种接口类型：I2C接口及SPI接口，主要的代表芯片有AT24C02/04/08/16