2015杭电智能仪器课程设计报告.docx

智能仪器设计短学期课程设计设计名称 ????简易温控系统??姓 名 ????????董?????学 号 ????????????专 业 ??????电子信息技术及仪器?联系电话???????????电子邮件????418869929@??简易温度控制系统一、系统设计要求电路设计、软件编程的功能和要求：1．该装置要求利用1#开发板上完成软件编程与实现，1#开发板详细电路见附录二。2．用6只共阴极的八段数码管来分别显示工作状态、设定温度和实际温度温度。为了统一起见，对6只八段数码管的具体排列和工作状态的显示符号作如下规定：实际温度设定温度工作状态：“1”“1”表示开机“0”“0”表示关机2）用3只按钮来分别作为开机/关机键、温度设定上升键和下降键。（1#开发板有5只操作按钮和1只系统复位按钮，共6只）3）用1只LED发光二极管来表示加热器开关量控制输出（1#开发板上共有6只控制输出的LED发光二极管），所有发光二极管均要求用2003达林顿管或三极管放大驱动。4）温度设定范围0~99℃，在装置处于开机状态情况下，当实际温度高于等于设定温度时，加热器控制输出“关”；当实际温度低于设定温度5℃时，加热器控制输出“开”。5）上电后，自动显示关机状态、设定温度50℃和实际室内温度，这时用户可以设定温度进行设定，但只有在按下启动/关闭键后，控制器正式工作；在运行期间，若对温度状态进行设定，则控制器按新设定开始。若关机后（非断电）重新启动控制器，则自动进入上次关机前的设定状态。6）温度传感器采用AT502热敏电阻。7）完成电路原理图设计，请注意：只设计本课题要求相关的电路；8）完成2）~ 5）所规定功能的软件流程图和编程工作；9）完成软硬件调试；10）编写实验报告，不少于10页。二、系统概述本系统主要基于AT89C51单片机和数码管显示模块、加热器控制模块、按键扫描/处理模块和基于ADC0808数据采集模块。AT89C51单片机将通过ADC0808数据采集模块采集到的数据经过相应的处理送往数码管模块进行显示。数据采集模块：系统要求对温度进行实时采样、控制、显示，利用芯片ADC0808对温敏电阻采样，用一路模拟通道采集信号，就能满足要求。由于温度的变化在短时间内不是非常明显，没必要一直都要采集温度值，因此本系统采用内部中断0产生定时中断定时的对温度值进行采集，并送显示。按键扫描/处理模块：通过外部中断来实现，即有中断产生就去执行按键相应程序（开/关加热器、温度设置值上调、温度设置值下调）。加热器控制模块：在装置处于开机状态情况下，当实际温度高于等于设定温度时，加热器控制输出“关”；当实际温度低于设定温度5℃时，加热器控制输出“开”。实时的控制温度的变化使得温度值在设定值附近，以满足系统的设计要求。（实际设计中用LED代替加热器控制）三、硬件设计方案1.AD0808模块设计通过单片机P1.7利用T0定时器产生大约500KHz的方波接入AD0808的CLK引脚。由于系统仅需要单路采集，故将输入通道设定口ADDA、ADDB、ADDC下拉到GND，设定为通道0采集。ALE与START引脚时序相近，故在此直接相连，由单片机P1.3引脚直接控制。输出使能OE引脚接到单片机P1.3。EOC与一反相器相连，接入单片机外部中断口INT1。具体连接如图3.1所示。图3.12.数码管显示模块设计数码管各段选位通过总线与P0相连，由于51单片机P0内部无上拉电阻，因此通过RP进行外部上拉。位选操作通过达林顿管ULN2003与单片机相连。值得注意的是，由于Protues里面的ULN2003仿真模型的问题，所以需要在输出侧接入上拉电阻才能正常输出，连接方式如图3.2所示。图 3.23.中断按键模块设计本系统需要开关、上调、下调一共三个按键，来实现要求功能。由于系统对按键检测灵敏度有较高的要求，故将按键设计为中断触发，通过一个2输入4与门74LS08接入INT0。连接方式如图3.3所示。图3.3四、软件设计概述1．系统软件流程图主函数中包含了加热控制子程序，温度设置/加热器开关、数据采集和模数转换模块都采用中断程序，以利于节省资源提高单片机的利用率。通过比较温度设置值和外界实际温度值来确定是否开启加热器，以及什么时候开启或关闭加热器，同时将加热器的工作状态在LED上显示出来。以至于达到自动控制的目的。使得温度一直在设置值附近。2.AD0808数据采集模块AD0808时序图由于Protues中，单片机ALE在不读取外部存储空间的时候，不会正常输出，所以本次设计中，使用单片机定时器T0产生500KHz的方波，接入CLK给AD0808提供转换时钟。ST 为转换启动信号。当ST 上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D?转换；在转换期间，ST