单片机做温控系统设计报告.doc

1、电子系统综合设计报告姓名：学号：专业：日期：电子系统综合设计报告 第 2 页 共 24 页摘要ZJ2011-A 温度控制仪系统能够测得传感器感应的温度，并在四联数码管上显示测得的温度。两个键盘按键实现对设定温度的加或者减，按住按键可在数码管上显示设定的温度值。当测得温度高于设定温度时，红色发光二极管亮，蜂鸣器响。当测得温度低于设定温度时，绿色发光二极管亮。控制仪的设计主要分为两个部分，一个是硬件设计，画出相应的电路图，选择相应的电子元器件并做出硬件实物图；另一个是软件设计，编写相应的驱动程序，并烧制进单片机进行实物仿真。关键词：ZJ2011-A 单片机 A/D 转换器 温度传感器电子系统综合设

2、计报告 第 3 页 共 24 页目录1 引言 .42 系统设计 .42.1 总体方案设计 .42.1.1 总体设计方案框图 .42.2 设计要求 .43 单元模块设计 .53.1 各单元模块功能介绍及电路设计 .53.1.1 热敏电阻测温调理电路 .53.1.2 ADC 采集电路 .63.1.3 单片机最小系统 .63.1.4 四位一体 LED 显示电路 .73.2 元器件的选择 .83.3 特殊器件的介绍 .93.3.1 ADC0809.93.3.2 ULN2003.103.3.3 OP07A.113.3.4 四联数码管（共阴） .113.3.5 P89V51RD2.113.4 各单元模块的

3、联接 .123.4.1 模块的链接 .124 软件设计 .124.1 开发工具及设计平台 .12电子系统综合设计报告 第 4 页 共 24 页4.1.1 Proteus 特点 .124.1.2 Keil 特点 .134.2 软件流程图 .134.2.1 主框图 .134.2.2 程序流程图 .144.2.3 Proteus 仿真图 .154.2.4 C 语言程序 .155 系统测试 .185.1 系统能实现的功能 .185.2 系统指标参数测试 .185.2.1 传感器测得的电阻与温度的关系 .185.2.2 系统测得的温度和温度计读得的温度的误差 .195.2.3 完成的系统和设计要求的对比

4、 .196 设计总结 .207 参考文献 .20附录： .211 系统原理图： .212 软件仿真图： .213 软件流程图： .224 主程序： .221 引言电子系统可以由若干子系统组成，子系统可以由若干子功能，模块组成，子功能模块可以由若干电子器件组成电子系统设计要求注重可行性、性能、可靠性、成本、功耗、使用方便和易维护性等。总体方案的设计与选择：由技术指标将系统功能分解为：若干子系统，形成若干单元功能模块。单元电路的设计与选择：尽量采用熟悉的电路，注重开发利用新电路、新器件。要求电路简单，工作可靠，经济实用。本次实验是基于 P89L51RD2FN 的温度控制仪设计。采用 Pt100 温

5、度传感器，测温范围 -20 至 100；系统可设定温度值；设定温度值与测量温度值可实时显示；电子系统综合设计报告 第 5 页 共 24 页控温精度：0.5。试验中涉及 A/D 的转换和单片机中断以及数码管动态显示的语句编程。2 系统设计2.1 总体方案设计2.1.1 总体设计方案框图设定输入 单片机LED显示控制输出双向可控硅继电器控制对象风扇信号调理电路A/D采集电路加热丝传感器2.2 设计要求1.采用 Pt100 温度传感器，测温范围 -20 -100；最小区分度为 1，标定温度 1；2.系统可设定温度值；3.设定温度值与测量温度值可实时显示；4.控温精度：0.5；5.温度采样时间：100

6、ms 10min (可调)；6.具有超温声、光报警功能；7.实时温度显示（四位数码管） ；8.实时温度控制（风扇及加热负载）功能；9.温度参数输入功能（温度+、温度-键）电子系统综合设计报告 第 6 页 共 24 页3.单元模块设计3.1 各单元模块功能介绍及电路设计3.1.1 热敏电阻测温调理电路R1=R2=R3=R4=R5=5K， R6=R7=10KVcRUi31510RUoo52温度与电压的函数分为四个区间：当电压为 0.17V1.60V 102.95at当电压为 1.60V2.90V 783.4t当电压为 2.90V3.85V 016a当电压为 3.85V4.30V 245.t设计思路

7、：实现将温度 T 和电阻 R 的对应关系转化为温度 T 和电压 V 的对应关系。首先利用电桥的原理，R4 的阻值变化使电桥两点的电位差改变，此两点作电子系统综合设计报告 第 7 页 共 24 页为运算放大器的两个输入。然后利用 OP07 的放大和减法功能，实现对电压差的放大，并使温度 T 和电压 U 成正比例的关系，确保输出电压在 05V 之间，有效的输入到 ADC0809 中。3.1.2 ADC 采集电路实现启动、等待、采集数据。信号调理电路的输出接 0809 的 IN0。0809 的 ALE 的 START 连接，单片机的P2.7 和 WR 或非后接 0809 的 START，P2.7 和

8、 RD 或非后接 0809 的 OE。START 上升沿脉冲来，A/D 转换开始，以 EOC 作为转换完成的标志，采用软件延时等待方式，所以 EOC 未连接。3.1.3 单片机最小系统接受 ADC0809 采集的数据，控制输出，实现 LED 显示电路电子系统综合设计报告 第 8 页 共 24 页3.1.4 四位一体 LED 显示电路本次试验 LED 使共阴极的，LED 采用动态显示方式，在每一瞬间只有一位显示相应字符，位选控制 I/O 口在该显示位送入选通电平（共阴极送低电平，共阳极送高电平）以保证该位显示相应字符，段选控制 I/O 口输出相应字符段选码。电子系统综合设计报告 第 9 页 共

9、24 页3.2 元器件的选择1. P89L51RD2FN2. AD08093. OP07A4. 驱动器 ULN20035. 四联数码管 MT0546AR6. 继电器 HRS2H-S-DC5V-N7. 发光二极管（红、绿色）8. 面包板、连接线、插头座9. 周立功单片机实验箱10. 电阻 5k3 用于电桥，10k2，5 k2 用于减法器电子系统综合设计报告 第 10 页 共 24 页3.3 特殊器件的介绍3.3.1 ADC08091主要特性1）8路8位AD 转换器，即分辨率8 位。2）具有转换起停控制端。3）转换时间为100s。4）单个5V 电源供。5）模拟输入电压范围05V，不需零点和满刻度校

10、准。6）工作温度范围为+1580 摄氏度。7）低功耗，约15mW。2内部结构ADC0809 是CMOS 单片型逐次逼近式AD 转换器，内部结构如图1322 所示，它由8 路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型DA 转换器、逐次逼近，寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。因此，ADC0809可处理8路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。输入输出与TTL 兼容。IN0IN7：8 路模拟电压输入端，用与输入被转换的模拟电压。D0D7：A/D 转换后的数据输出端，与单片机的P0 口相接。A、B、C：模拟通道地址选择端，A 为低位，C 为高位。3. A/D转换完成数据的输送A/D 转换后得到的是数字量的模拟量，这些数据应传诵给单片机进行处理。数据串的关键是如何确定A/D 转换完成。因为只有确定数据转换完成后，才进行传送。为此可采用以下三种方式：定时传送方式对于一种A时子程序。A/D 转换启动后，就调动这个子程序，延迟时间一