智能水溫監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、 煙 臺(tái) 南 山 學(xué) 院畢 業(yè) 論 文 題目 智能水溫監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 姓 名：_ 馬振宇 _所在學(xué)院：_ 自動(dòng)化工程學(xué)院 所學(xué)專業(yè)：_電氣工程及其自動(dòng)化 _班 級(jí) _ 電氣工程2班_ 學(xué) 號(hào) _200803104546 指導(dǎo)教師：_ 王選誠(chéng) _完成時(shí)間：_ 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)論文題目智能監(jiān)控水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)院部自動(dòng)化工程學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)電氣工程2班畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的要求： 基于MCS-51單片機(jī)控制的水溫智能控制系統(tǒng)，重點(diǎn)要闡述系統(tǒng)硬件的構(gòu)成，各部分的主要作用及系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程。設(shè)計(jì)方案的核心部件是80C51，通過(guò)硬件及軟件的合理設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)能滿足控制模型中不同階段的要求

2、。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)用單片機(jī)控制水的溫度，水溫在一定范圍內(nèi)又人工設(shè)定，并能在水溫改變時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，以保持設(shè)定的溫度基本不變。技術(shù)參數(shù)：1：采用適當(dāng)?shù)目刂品椒ǎ?dāng)設(shè)定溫度突變（由40提高到90）時(shí)，減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量，最小區(qū)分度：1；2：溫度控制靜態(tài)誤差：小于等于1；3：兩位共陽(yáng)極LED數(shù)碼管顯示，顯示溫度范圍：3599。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作計(jì)劃（以周為單位）；第1,2周：課題調(diào)研、查詢資料第3,4周：開(kāi)題，方案討論，提交開(kāi)題報(bào)告第5-8周：制作，數(shù)碼顯示電路，串行部分電路第9,10周：調(diào)試任務(wù)、中期檢查第10-12周：調(diào)試程序、測(cè)試改進(jìn)第13周：寫(xiě)出總論文、答辯接受任

3、務(wù)日期 年 月 日 要求完成日期 年 月 日學(xué) 生 馬振宇 (簽名) 年 月 日指 導(dǎo) 教 師 (簽名) 年 月 日院長(zhǎng)(主任) (簽名) 年 月 日摘 要在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，人們需要對(duì)各類加熱爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。我設(shè)計(jì)的水溫控制系統(tǒng)選取的設(shè)施為單片機(jī)，因?yàn)閱纹瑱C(jī)具有低功耗，高性能，可靠性好，易于產(chǎn)品化等特點(diǎn)，因此采用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制步進(jìn)控制方便，簡(jiǎn)單和靈活，而且可以提高被控制溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量。本論文介紹“水溫智能控制系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)。單片機(jī)溫度控制作為控制系統(tǒng)中的一個(gè)典型試驗(yàn)設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用了微機(jī)原理，自動(dòng)控制原理等諸多方面的知識(shí)。設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先進(jìn)行硬件的設(shè)計(jì)，

4、其次進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)和綜合調(diào)試，最終使得此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水溫的恒溫控制智能化。 關(guān)鍵詞：MCS-51單片機(jī) 水溫控制 數(shù)據(jù)采集 溫度傳感器AbstractIn the process of industrial production, people need to all kinds of heating furnace temperature detection and control. I design the temperature control system of selection of facilities for the SCM, because single chip microcom

5、puter with low power consumption, high performance, good reliability, easy production characteristics, therefore the use of single-chip microcomputer to control temperature step convenient control, simple and flexible, and can improve the control temperature of the technical indicators, which can gr

6、eatly improve the quality of the products.In this paper," design of the intelligent water temperature control system .". Temperature controlled by single chip microcomputer as the control system in a typical experimental design, the integrated use of the principle of microcomputer, automat

7、ic control principle and so on many aspects of knowledge. In the design process, first the hardware design, software design and the second integrated debugging, finally makes the system achieve the water temperature in the constant temperature intelligent control. Key Words：MCS-51, water temperature

8、 controlling, date collection, temperature sensor目 錄1 概 述12 總體設(shè)計(jì)方案22.1 主要技術(shù)指標(biāo)22.2 系統(tǒng)功能劃分指標(biāo)分配和框圖構(gòu)成23 單元電路設(shè)計(jì)33.1 前向通道33.2單片機(jī)基本系統(tǒng)43.3 后向通道53.4 顯示通道54.軟件設(shè)計(jì)74.1總體方案74.2 程序流程74.3 模塊說(shuō)明75 制 作9硬件電路的布線與焊接96. 硬件調(diào)試106.1單片機(jī)基本系統(tǒng)調(diào)試106.2前向通道調(diào)試106.3后向通道調(diào)試107 程序調(diào)試127.1轉(zhuǎn)換程序仿真127.2輸出程序仿真127.3顯示程序仿真13結(jié) 論15致 謝16參考文獻(xiàn)17附錄1

9、18附錄2201 概 述 本設(shè)計(jì)基本思路是:設(shè)定一定范圍的水溫,并能在環(huán)境溫度降低時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整,以保持設(shè)定的溫度基本不變。該系統(tǒng)采用一片80C51為控制器,前向通道為溫度采集,D/A轉(zhuǎn)換,后向通道為溫度控制通道,并由LED構(gòu)成顯示通道。首先溫度傳感器將溫度的變化轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的變化,即將溫度轉(zhuǎn)換成電壓并進(jìn)行放大,然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，此轉(zhuǎn)換將模擬電壓轉(zhuǎn)化成為二進(jìn)制數(shù)字電壓信號(hào),傳送到80C51芯片，通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)與設(shè)定的溫度范圍比較判斷，根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行溫度控制,以保持恒定的水溫,同時(shí)用數(shù)碼管將實(shí)測(cè)溫度顯示出來(lái)。本設(shè)計(jì)控制電路執(zhí)行部件由一個(gè)發(fā)光二極管來(lái)進(jìn)行模擬顯示，系統(tǒng)設(shè)定溫度為40

10、6;C90ºC（可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定）。當(dāng)溫度低于40ºC或高于90ºC，發(fā)光二極管發(fā)亮代表控制電路開(kāi)始工作。2 總體設(shè)計(jì)方案方案1：全硬件設(shè)計(jì)?；舅枷胧抢脽崦綦娮韪兄獪囟?信號(hào)轉(zhuǎn)化及放大電路使溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào),分壓電路提供參考電壓,運(yùn)放LM324構(gòu)成電壓比較器,反相輸入?yún)⒖茧妷?正相輸入信號(hào)電壓(隨溫度改變的電壓),當(dāng)信號(hào)電壓超過(guò)參考電壓時(shí),電壓比較器輸出電平發(fā)生跳變,從而給控制電路一個(gè)信號(hào)，控制電路根據(jù)收到的信號(hào)決定是否工作,以保持恒定的溫度。方案2：軟硬件結(jié)合。基本思想是根據(jù)設(shè)計(jì)思路編程，設(shè)定所需要的溫度范圍，利用硬件電路將溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳送給

11、單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行實(shí)測(cè)溫度與設(shè)定溫度的比較，將比較結(jié)果傳送到控制電路，控制電路根據(jù)收到的信號(hào)決定是否工作,以保持恒定的溫度。由于溫度范圍寫(xiě)入單片機(jī)內(nèi)部，并且由軟件來(lái)決定控制電路工作與否，在一定程度上可以大大減少誤差，在操作上也比較方便。本設(shè)計(jì)是一個(gè)典型的檢測(cè)、控制型應(yīng)用系統(tǒng)，要求系統(tǒng)完成從水溫檢測(cè)、信號(hào)處理、輸入運(yùn)算到輸出控制和顯示以實(shí)現(xiàn)水溫控制的全過(guò)程，因此，應(yīng)以單片微型計(jì)算機(jī)為核心組成一個(gè)專用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，以滿足控制應(yīng)用類型的功能需要。另外，單片機(jī)的使用也為實(shí)現(xiàn)水溫的智能化控制以及提供完善的人機(jī)界面及多機(jī)通訊接口提供了可能，而這些功能也在常規(guī)數(shù)字邏輯電路中往往是難以實(shí)現(xiàn)或無(wú)法完成的，所

12、以本設(shè)計(jì)將采用方案二。2.1 主要技術(shù)指標(biāo)溫度設(shè)定范圍為：40ºC90ºC，最小區(qū)分度：1ºC；溫度控制靜態(tài)誤差：小于等于1ºC；兩位共陽(yáng)極LED數(shù)碼管顯示，顯示溫度范圍：35ºC99ºC。2.2 系統(tǒng)功能劃分指標(biāo)分配和框圖構(gòu)成根據(jù)系統(tǒng)功能和設(shè)計(jì)要求,為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)硬件、降低硬件成本、提高系統(tǒng)靈活性和可靠性，有關(guān)溫度運(yùn)算、數(shù)碼管顯示及大部分控制過(guò)程都可用軟件來(lái)完成，硬件的主要功能是溫度的檢測(cè)及輸出信號(hào)的控制和溫度的顯示。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案方框圖如圖1所示。傳感器單片機(jī)基本系統(tǒng)LED顯示信號(hào)放大A/D 電爐功率放大圖2-1 水溫控制系統(tǒng)總體

13、框圖3 單元電路設(shè)計(jì)3.1 前向通道前向通道是信息采集的通道,主要包括傳感器檢測(cè)、信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)換等電路。由于水溫變化是一個(gè)相對(duì)緩慢的過(guò)程,因此前向通道中沒(méi)有使用采樣保持電路。按設(shè)計(jì)要求,水溫控制靜態(tài)誤差1ºC,水溫設(shè)定范圍為40ºC90ºC,而對(duì)水溫的檢測(cè)范圍應(yīng)適當(dāng)大于此范圍,設(shè)為35ºC99ºC,則系統(tǒng)控制的總誤差應(yīng)不大于1/(99-35)×100%=1.56%,分配到前向通道的信號(hào)采集總誤差應(yīng)不大于系統(tǒng)總誤差的1/2,即精度應(yīng)為0.78%,可以采用8位A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。如圖2所示。圖2-2 系統(tǒng)前向通道在圖2中，水溫經(jīng)溫度傳

14、感器AD590和信號(hào)放大器OP-07產(chǎn)生0-5V的模擬電壓信號(hào)送入ADC0804的輸入端，ADC0804將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過(guò)系統(tǒng)總線送入單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，前向通道設(shè)計(jì)包含以下幾個(gè)方面：(a)傳感器選擇溫度傳感器的種類較多。熱電偶由于熱電勢(shì)較小，因而靈敏度較低；熱敏電阻由于非線性而影響其精度；鉑電阻溫度傳感器由于成本高，在一般小系統(tǒng)中很少使用。AD590是美國(guó)Analog Devices 公司生產(chǎn)的二端式集成溫度電流傳感器，具有體積小重量輕線形度好性能穩(wěn)定等一系列優(yōu)點(diǎn)。它的測(cè)溫范圍為-50+150ºC，滿刻度范圍誤差為±0.3ºC，當(dāng)電源電壓在510V之間，

15、穩(wěn)定度為1%時(shí)，誤差只有±0.01ºC,完全適合用于本設(shè)計(jì)對(duì)水溫測(cè)量的要求。另外，AD590是溫度電流傳感器，對(duì)于提高系統(tǒng)抗干擾能力也有很大的幫助，因此本設(shè)計(jì)選用AD590作為溫度傳感器。需要注意的是，在使用AD590一類的傳感器時(shí)，為了避免器件與被測(cè)液體的直接接觸，應(yīng)將傳感器裝入保護(hù)套管中，或?qū)⑵骷镁鬯姆蚁┯操|(zhì)乙烯樹(shù)脂等材料密封，以避免被測(cè)液體對(duì)傳感器的腐蝕和對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生影響。(b)信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大電路圖(2)中三端穩(wěn)壓器AD581提供10V標(biāo)準(zhǔn)電壓，它與運(yùn)算放大器和電阻R1、VR1、R2、VR2組成信號(hào)轉(zhuǎn)換與放大電路，將35ºC99ºC溫度轉(zhuǎn)換為

16、05V的電壓信號(hào)并進(jìn)行放大。由于水溫變化相對(duì)緩慢,因此信號(hào)轉(zhuǎn)換與放大電路對(duì)運(yùn)算放大器的帶寬沒(méi)有要求。另一方面,AD590在35ºC和99ºC時(shí)輸出電流分別為308.2uA和372.2uA, 而運(yùn)算放大器的輸入失調(diào)電流及其零點(diǎn)漂移相對(duì)較小，可忽略不記。因此可采用通用型的運(yùn)算放大器OP07。(c)A/D轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器（簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換器，ADC）用來(lái)將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。n位模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出n位二進(jìn)制數(shù)，它正比于加在輸入端的模擬電壓。實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法有很多，常用的有并聯(lián)型ADC，逐次積分型ADC和雙積分ADC等。并聯(lián)型ADC的速度最快，但成本過(guò)高，且精度不宜做高；雙積分型ADC

17、精度高，抗干擾能力強(qiáng)，但速度太慢，適合轉(zhuǎn)換緩慢變化的信號(hào)；逐次逼近型ADC有較高的轉(zhuǎn)換精度，工作速度中等，成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此獲得廣泛的應(yīng)用。在本設(shè)計(jì)中，由于前向通道總誤差為0.78%，系統(tǒng)對(duì)信號(hào)采集的速度要求也不高，故選用價(jià)格低廉的8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器ADC0804，該轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度為1OOus,轉(zhuǎn)換精度為0.39%，對(duì)應(yīng)誤差為0.234ºC。ADC0804的信號(hào)連接如圖2所示。其中：CLKR和CLKIN兩端外接一個(gè)電阻，一個(gè)電容，即可產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)鐘信號(hào)；片選由8051的P2.0控制；A/D轉(zhuǎn)換器的INTR與80C51的P3.5相連，單片機(jī)以查詢方式獲取A/D轉(zhuǎn)換器

18、轉(zhuǎn)換完畢的信息。3.2單片機(jī)基本系統(tǒng)單片機(jī)基本系統(tǒng)(如圖3所示)是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心,它完成整個(gè)系統(tǒng)的信息處理及協(xié)調(diào)控制功能。將讀入溫度的轉(zhuǎn)換數(shù)值與設(shè)定的溫度數(shù)值進(jìn)行比較判斷，根據(jù)結(jié)果輸出不同的控制信號(hào)，同時(shí)將實(shí)測(cè)溫度值轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)顯示出來(lái)。由于系統(tǒng)對(duì)控制速度,精度及功能要求都無(wú)特別之處,因此可以選用目前廣泛使用的MCS-51系列單片機(jī)80C51。圖2-3 單片機(jī)基本系統(tǒng)與后向通道 本設(shè)計(jì)以單片機(jī)基本系統(tǒng)以MCS-51系列單片機(jī)80C51為核心。80C51是8位（數(shù)據(jù)線是8位）單片機(jī)，片內(nèi)有256BRAM及4KBEPROM。中央處理器單元實(shí)現(xiàn)運(yùn)算和控制功能。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共256個(gè)單元，訪問(wèn)

19、它們的地址是00HFFH，其中用戶使用前128個(gè)單元（00H7FH），后128個(gè)單元被特殊功能寄存器占用。內(nèi)部的2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器用作定時(shí)或計(jì)數(shù)。并可用定時(shí)或計(jì)數(shù)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)控制功能。80C51有4個(gè)8位并行口（P0、P1、P2、P3），用以實(shí)現(xiàn)地址輸出及數(shù)據(jù)輸入/輸出。片內(nèi)還有一個(gè)時(shí)鐘振蕩器，外部只需接入石英晶體即可振蕩。80C51采用40引腳雙列直插式封裝（DIP）方式。3.3 后向通道后向通道（如圖3左上角線框內(nèi)所示）是實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)輸出的通道。根據(jù)系統(tǒng)總誤差要求,后向通道的控制精度也應(yīng)控制在0.78%之內(nèi)。本設(shè)計(jì)中后向通道由一個(gè)發(fā)光二極管模擬顯示。當(dāng)溫度低于或高于被測(cè)范圍時(shí)，發(fā)光二極管

20、發(fā)光；當(dāng)溫度在被測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，二極管熄滅。對(duì)本設(shè)計(jì)而言當(dāng)被測(cè)溫度在40ºC90ºC之間時(shí)發(fā)光二極管是暗的，當(dāng)被測(cè)溫度大于90ºC或者小于40ºC是發(fā)光二極管是亮的。3.4 顯示通道圖2-4 顯示通道顯示通道(如圖4所示)主要由兩位數(shù)碼管構(gòu)成的LED顯示器組成,顯示實(shí)測(cè)溫度,顯示范圍為35ºC99ºC。LED數(shù)碼管也稱半導(dǎo)體數(shù)碼管，是目前數(shù)字電路中最常用的顯示器件，它是以發(fā)光二極管作筆段并按共陰極或共陽(yáng)極方式連接后封狀而成的。本設(shè)計(jì)中P3.0控制個(gè)位,P3.1控制十位，數(shù)碼管選用共陽(yáng)極。4.軟件設(shè)計(jì)4.1總體方案以80C51為核心，P0口

21、為信號(hào)輸入端口，P1口為信號(hào)輸出端口，P3.4為輸出控制端口。首先讀入ADC0804輸出的信號(hào)，運(yùn)用合適的計(jì)算方法將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值，然后先在數(shù)碼管上顯示實(shí)測(cè)溫度，再將實(shí)測(cè)溫度與設(shè)定溫度進(jìn)行比較判斷輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。4.2 程序流程開(kāi)始啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 讀取數(shù)據(jù) 進(jìn)行轉(zhuǎn)換并顯示與設(shè)定溫度比較輸出控制信號(hào)結(jié)束圖4-1 程序流程圖程序見(jiàn)附錄2。4.3 模塊說(shuō)明轉(zhuǎn)換模塊將ADC0804提供的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)值,具體轉(zhuǎn)化表見(jiàn)附錄1。顯示模塊將轉(zhuǎn)換后的十進(jìn)制數(shù)值在數(shù)碼管上顯示出來(lái),數(shù)碼管選用共陽(yáng)極,使用動(dòng)態(tài)顯示,先顯示個(gè)位再顯示十位。P3.0控制數(shù)碼管個(gè)位的顯示，P3.1控制十位的顯

22、示，當(dāng)P3.0為高電平P3.1為低電平時(shí)選通代表個(gè)位的數(shù)碼管，當(dāng)P3.1為高電平P3.0為低電平時(shí)選通代表十位的數(shù)碼管。比較輸出模塊將轉(zhuǎn)換后的十進(jìn)制數(shù)值與設(shè)定溫度范圍40ºC90ºC作比較。若在40ºC90ºC之間，P3.4輸出高電平，發(fā)光二極管暗；若大于90ºC或者小于40ºC,P3.4輸出低電平，發(fā)光二極管亮。5 制 作 硬件電路的布線與焊接為了操作和維修方便，本設(shè)計(jì)將電源及主控制部分分開(kāi)單獨(dú)安裝，分為三個(gè)部分，三個(gè)電路板分別為前向通道，單片機(jī)基本系統(tǒng)包括后向通道，顯示通道三個(gè)部分。此外還增加了若干插座，以便各部件的連接。硬件電路

23、制作包括印刷線路板制作、焊接和系統(tǒng)連接等幾個(gè)方面，印刷線路板的設(shè)計(jì)是在計(jì)算機(jī)上利用protel軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。6. 硬件調(diào)試依次對(duì)單片機(jī)基本系統(tǒng)、顯示通道、前向通道、后向通道分別進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試時(shí)可利用仿真器對(duì)接口地址進(jìn)行讀寫(xiě)操作，靜態(tài)地測(cè)試電路各部分的連接是否正確；對(duì)于動(dòng)態(tài)過(guò)程可以編寫(xiě)簡(jiǎn)短的調(diào)試程序配合硬件電路的調(diào)試。6.1單片機(jī)基本系統(tǒng)調(diào)試(a)晶振電路將仿真器晶振開(kāi)關(guān)打到外部，如果仿真器出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，說(shuō)明用戶系統(tǒng)晶振有問(wèn)題，此時(shí)應(yīng)用示波器觀察單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)輸入端是否有振蕩信號(hào)，或檢查晶振電路各器件參數(shù)。(b)復(fù)位電路按下復(fù)位按鈕應(yīng)使系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)，否則用萬(wàn)用表檢查復(fù)位電路各點(diǎn)信號(hào)和器件

24、參數(shù)。6.2前向通道調(diào)試(a)靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試加熱水溫并用溫度計(jì)測(cè)試，當(dāng)水溫為35ºC時(shí)調(diào)整VR1阻值，使運(yùn)放OP07輸出電壓為0V。當(dāng)水溫為99ºC時(shí)調(diào)整VR2阻值，使OP07輸出為5V。在35ºC99ºC范圍內(nèi)任取若干點(diǎn)測(cè)試運(yùn)放OP07的輸出電壓。(b)A/D轉(zhuǎn)換器調(diào)試在35ºC99ºC范圍內(nèi)選取若干個(gè)測(cè)試點(diǎn)，用仿真器向ADC0804寫(xiě)任意數(shù)，以啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。從ADC0804讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，與測(cè)試值比較。結(jié)果不正確，須檢查ADC0804與80C51的連線是否正確，還要檢查ADC0804參考電壓是否是5V。6.3后向通道調(diào)試(a)靜態(tài)

25、調(diào)試用仿真器在P3.4上輸出低電平，發(fā)光二極管變亮，在P3.4上輸出高電平，發(fā)光二極管熄滅。如果輸出不正常,應(yīng)按信號(hào)輸出順序分別檢查各部分的連接及焊接情況。(b)動(dòng)態(tài)調(diào)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中P3.4控制輸出,溫度高于90ºC或者低于40ºC ,P3.4均應(yīng)輸出低低電平。編寫(xiě)簡(jiǎn)短調(diào)試程序,在P3.4上周期性地輸出一定占空比的脈寬調(diào)制波形,用示波器觀察二極管的明暗情況。7 程序調(diào)試7.1轉(zhuǎn)換程序仿真ZHUANH: CLR C MOV B，#4 ；4放入寄存器B MOV A，R0 ；R0放入寄存器A ADD A，#1 JNC ZHUANH1 ；進(jìn)位不為1跳轉(zhuǎn)到ZHUANH1 MOV R0，

26、#99 AJMP ZHUANH2 ；直接跳轉(zhuǎn)到ZHUANH2ZHUANH1: DIV AB ADD A，#35 MOV R0，A RETZHUANH2: RET(a)轉(zhuǎn)換算法:35ºC 99ºC 00H FFH35ºC時(shí)設(shè)置為00000000H(十進(jìn)制的0),99ºC時(shí)設(shè)置為11111111H(十進(jìn)制的240),35ºC到99ºC之間相差64ºC。 256/64=4則所測(cè)數(shù)字量對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值為D,溫度為T,則T=(D+1)/4+35(b)仿真過(guò)程:假如給R0置00010011,查表1可知為十進(jìn)制的19,T=(19+1)/4

27、+35=40,通過(guò)計(jì)算顯示溫度應(yīng)該為40ºC。運(yùn)用51系列仿真系統(tǒng)在電腦上直接給R0置00010100,運(yùn)算結(jié)果為40ºC,表明此段仿真程序正確。7.2輸出程序仿真BJSC: CLR C SETB P3.4 ；先讓發(fā)光二極管暗 MOV A，R0 CJNE A，#90，BJSC1 ；轉(zhuǎn)化后的實(shí)測(cè)溫度與90度比較BJSC1: JNC BJSC3 CJNE A,#40，BJSC2 ；轉(zhuǎn)化后的實(shí)測(cè)溫度與40度比較BJSC2: JC BJSC3 JNC BJSC5BJSC3: JC BJSC4 CLR P3.4 AJMP BJSC5BJSC4: CLR P3.4BJSC5: RET溫

28、度在40ºC與90ºC之間時(shí),P3.4應(yīng)輸出高電平。在仿真程序上給R0置35,P3輸出為00(00000000)此時(shí)P3.4輸出為低電平,后向控制電路開(kāi)始工作,發(fā)光二極管亮;在仿真程序上給R0置50,P3輸出為11(00001011),此時(shí)3.4輸出為高電平,發(fā)光二極管暗。7.3顯示程序仿真XIANSHI: CLR A MOV R3，A MOV A，R0 MOV R2，A MOV R7，#8LOOP: CLR C MOV A，R2 RLC A MOV R2，A MOV A，R3 ADDC A，R3 DA A MOV R3，A DJNZ R7，LOOPMOV A, R3MOV

29、 R4, A MOV R7，#100DELAY1: MOV R6，#100DELAY2: MOV R5，#100DELAY3: MOV A，R3 MOV R4, ACLR P3.1MOV R1, #100DJNZ R1, $SETB P3.0 ；選通顯示個(gè)位的數(shù)碼管MOV R1, #100DJNZ R1, $ MOV A, #0F0H ANL A, R4 SWAP A ADD A, #31 MOVC A, A+PC MOV P1, A MOV A, R3 MOV R4, ACLR P3.0MOV R1, #100DJNZ R1, $SETB P3.1 ；選通顯示十位的數(shù)碼管 MOV R1, #

30、100DJNZ R1, $ MOV A，#0FH ANL A，R4 ADD A，#9 MOVC A，A+PC MOV P1，A DJNZ R5，DELAY3 DJNZ R6，DELAY2DJNZ R7，DELAY1RETDB 0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99HDB 92H，82H，0F8H，80H，90H查表1可知十進(jìn)制11與37ºC相對(duì)應(yīng),所以數(shù)碼管應(yīng)顯示37ºC。直接在程序中給R0寫(xiě)入11,運(yùn)行結(jié)果為37ºC，證明此段程序正確。結(jié) 論本設(shè)計(jì)是一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)，溫度能保持在一定范圍內(nèi)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中都有較廣的使用價(jià)

31、值。單片機(jī)技術(shù)使傳統(tǒng)的溫度控制具有了智能化。由于溫控系統(tǒng)的功能受軟件控制,因此可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合方便地調(diào)整溫度控制算法以滿足要求。另外隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步,在溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中優(yōu)先選擇了大規(guī)模的專用集成電路,這樣能使硬件清晰簡(jiǎn)單,壓縮了裝置體積,還大大減少了誤差,有效的提高了裝置的精度和抗干擾性能。致 謝在論文即將完成之際，我的心情久久無(wú)法平靜，從開(kāi)始選題到順利論文完成，有不知多少多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)數(shù)的幫助。尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師王選城老師，她對(duì)我進(jìn)行了無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助我進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。在這四年中，老師的諄諄教導(dǎo)、同學(xué)的互幫互助使我在專業(yè)技術(shù)和為人處事方

32、面都得到了很大的提高。感謝煙臺(tái)南山學(xué)院在我四年的大學(xué)生活當(dāng)中對(duì)我的教育與培養(yǎng)，感謝煙臺(tái)南山學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院的所有專業(yè)老師，沒(méi)有你們的辛勤勞動(dòng)，就沒(méi)有我們今日的滿載而歸，感謝大學(xué)四年曾經(jīng)幫助過(guò)我的所有同學(xué)。在制作畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我曾經(jīng)向老師們和同學(xué)們請(qǐng)教過(guò)不少的問(wèn)題，老師們的熱情解答和同學(xué)們的熱心幫助才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能較為順利的完成。在此我向你們表示最衷心的感謝。 最后再一次向王選城老師表示衷心的感謝，感謝他為學(xué)生營(yíng)造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無(wú)私幫助! 值此論文完成之際，謹(jǐn)向王選城老師致以最崇高的謝意!衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專家、教授! 參考文獻(xiàn)1孫涵芳.MCS-51

33、 系列單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京航空學(xué)院出版社,1988:4548.2何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社,1990:120125.3Donald A.Neamen. Electronic Circuit Analysis and Design 2nd ed. McGraw-Hill Companies, 2000：5156.4鄭子禮.單片微機(jī)及外圍集成電路設(shè)計(jì)手冊(cè).上海實(shí)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制工程公司,1989:5862.5陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn).高等教育出版社,1999:160165.6何小艇.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì).浙江大學(xué)出版社,1998:378389.7

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37、明業(yè).數(shù)字系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì).高等教育出版社,1996:3035.附錄1ADC轉(zhuǎn)化后的水溫信號(hào)對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)顯示的溫度數(shù)000000000035ºC000000113336ºC000001117737ºC0000101111B38ºC0000111115F39ºC00010011191340ºC00010111231741ºC00011011271B42ºC00011111311F43ºC00100011352344ºC00100111392745ºC00101011432B

38、46ºC00101111472F47ºC00110011513348ºC00110111553749ºC00111011593B50ºC00111111633F51ºC01000011674352ºC01000111714753ºC01001011754B54ºC01001111794F55ºC01010011835356ºC01010111875757ºC01011011915B58ºC01011111955F59ºC01100011996360

39、6;C011001111036761ºC011010111076B62ºC011011111116F63ºC011100111157364ºC011101111197765ºC011110111237B66ºC011111111277F67ºC100000111318368ºC100001111358769ºC100010111398B70ºC100011111438F71ºC100100111479372ºC100101111519773ºC100110111559B74ºC100111111599F75ºC10100011163A376ºC10100111167A777ºC10101011171AB78ºC10101111175AF79ºC10110011179B380ºC10110111183B781ºC10111011187BB82º