随着社会的不断发展，人们改造自然的能力也在不断的提高。机器的诞生，为我们减少了部分或者全部的脑力劳动和体力劳动。电子技术的诞生更是带来了翻天覆地的变化。机电控制系统成为机械技术与微电子技术集成的共性关键技术。人们通过它可以使机械完全按照自己的意愿来执行。
随着机电控制技术的发展，主要体现出了单片机和PLC两种控制方式。本设计采用单片机控制。单片机在日常生活中的运用越来越广泛。温度控制在工业生产中经常遇到。从石油化工到电力生产，从冶金到建材，从食品到机械都要对温度进行控制.甚至在有些产品生产过程中温度的控制直接影响到产品的质量。单片机温度控制无论是现在还是未来都会起到重要作用。
本文介绍了以AT89C51单片机为核心的电烤箱温度控制系统。电烤箱的温度控制系统有两个部分组成：硬件部分和软件部分。其中硬件部分包括：单片机电路、传感器电路、放大器电路、转换器电路、以及键盘和显示电路。软件部分包括：主程序、运算控制程序、以及各功能实现模块的程序。文章最后对本设计进行了总结。对温度控制系统的发展提出了几点建议。
关键词：单片机，温度，电烤箱，控制
前言 (3)
第1章概述 (4)
1.1技术指标...................................................................................................................................................... ４
1.2控制方案...................................................................................................................................................... ４第2章硬件部分设计 . (5)
2.1单片机电路设计 .......................................................................................................................................... ５2.2传感器电路设计 (8)
2.3A/D转换电路设计 (11)
2.4放大器电路设计 (14)
2.5键盘及显示电路的设计 (18)
2.6抗干扰电路设计 (21)
第3章软件部分设计 (24)
3.1工作流程 (24)
3.2功能模块 (24)
3.3资源分配 (24)
3.4功能软件设计 (24)
结论 (36)
谢辞 (37)
参考文献 (38)
附录 (39)
前言
随着社会的不断发展，人们对机械的应用也越来越广，进而人们对机械运动的控制要求亦越来越高。机电控制实现了以电气来控制机械。单片机的出现使机电控制技术突飞猛进。单片机在工业控制、仪器仪表、商用商品、家用电器以及计算机接口等领域应用广泛。
单片机出现的历史并不长，但发展迅猛。自1975年美国德克斯仪器公司首次推出8位单片机TMS-1000后才开始快速发展。1976年9月，美国Intel公司首次推出MCS-48系列8位单片机以后，单片机发展进入了一个新的阶段。1983年Intel公司推出的MCS-96系列、1987年Intel公司又推出的80C96等位16位单片机。近年来各个计算机生产厂家已进入更高性能的32位单片机研制、生产阶段。单片机发展之快、品种之多。其中最常用的主要有：AT89系列单片机、AVR单片机Motorola公司的M68HC08系列单片机以及PIC单片机。随着社会的发展，单片机的特点体现在体积小、可靠性高、使用方便等方面。
根据温度控制的特点，本次设计采用AT89C51单片机为控制核心，采用数字PID控制算法。实现对电烤箱的温度控制。通过本次设计进一步详细说明单片机控制系统在社会生活中的应用。为以后进一步应用单片机系统提供帮助。
第1章概述
温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。根据温度变化快慢，并且控制精度不易掌握等特点，本文电烤箱的温度控制为模型，设计了以AT89C51单片机为检测控制中心的温度控制系统。温度控制采用PID数字控制算法，显示采用3位LED静态显示。该设计结构简单，控制算法新颖，控制精度高，有较强的通用性。
1.1 技术指标
电烤箱的具体指标如下：
(1) 电烤箱由2 kW电炉加热，最高温度为500℃。
(2) 电烤箱温度可预置，烤干过程恒温控制，温度控制误差≤±2℃。
(3) 预置时显示设定温度，烤干时显示实时温度，显示精确到1℃。
(4) 温度超出预置温度±5℃时发声报警。
(5) 对升降温过程的线性没有要求。
1.2 控制方案
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，即当烘干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。
第2章硬件部分设计
系统的硬件部分包括单片机电路、A/D转换器电路、放大器电路、传感器电路、键盘及显示电路五部分。其各部分连接关系如图2-1所示。
图2-1 电烤箱温度控制系统结构
2.1 单片机电路设计
随着社会的发展，单片机以其体积小、可靠性高、使用方便等特点在社会生活中达到广泛应用。根据温度控制的特点，本次设计采用AT89C51单片机。以下对其进行详细介绍。
AT89C51单片机是美国Intel公司的8位高档单片机系列。也是目前应用最为广泛的一种单片机系列。其内部结构简化框图如下所示。AT89C51系列单片机主要有CPU、存储器（包括RAM和ROM）、I\O接口电路及时钟电路等部分组成。
2.1.1中央处理器CPU
中央处理器CPU是单片机的核心。是计算机的控制指挥中心。同一般微机的CPU类似。AT89C51单片机内部CPU包括控制器和运算器两部分。
2.1.2 AT89C51单片机引脚功能
AT89C51系列单片机的封装形式有两种：一种是双列直插方式封装；另一种是方形封装。AT89C51单片机40个引脚及总线结构图如下所示。其CMOS工艺制造的低地功耗芯片也有采用方形封装的。但为44个引脚，其中4个引脚是不使用的。由于89C51单片机是高性能的单片机。同时受到引脚数目的限制，所以有部分引脚具有第二功能。如
图2-3单片机引脚图。
1.主电源引脚
主电源引脚两根：VCC接+5V电源正端；VSS接+5V电源地端。
2.外接晶体引脚两根
XTAL1:接外部石英体和微调电源的一端。
XTAL2:接外部晶体和微调电容的另一端。
其中，对用外部时钟时，对于HMOS单片机,XTAL1脚接地，XTAL2脚作为外部振荡信号的输入端。对CHMOS单片机XTAL1脚作为外部振荡信号的输入端，XTAL2脚空不接。
3. 引脚功能
I\O引脚共32根。
①PO口：P0.0-P0.7统称为PO口是8位双向I/O口线。P0口即可作为地址/数据总线使用，又可作为通用的I/O口线。在不接片外存储器与不扩展I/O口时，可作为准双向输入/输出口。在接有片外存储器或扩展I/O时，P0口分时复用为低8位地址总线和双向数据总线。
② P1口：P1.0-P1.7统称为P1口。是8位准双向I/O口线。P1口作为通用的I/O 口使用。
③ P2口：P2.0-P2.7统称为P2口。是8位准双向I/O口线。P2口即可作为通用的I/O口使用。也可作为片外存储器的高8位地址线。与P0口组成16位片外存储器单元地址。
④ P3口：P3.0-P3.7统称为P3口。是8位准双向I/O口线。P3口除作为准双向口使用外。每个引脚还具有第二功能。P3口的每一个引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能，P3口的第二功能如下表所示：
P3口的第二功能
P3.0 RXD 串行口输入
P3.1 TXD 串行口输出
P3.2 0
IM外部中断0输入
P3.3 1
IM外部中断1输入
P3.4 T0 定时/计数器0计数输入
P3.5 T1 定时/计数器1输入
P3.6 WR片外RAM写选通信号（输出）
P3.7 RD片外RAM读选通信号（输出）
4．控制线
控制线共四根。
①ALE/PROG 地址锁存有效信号输出率。
②PSEN 片外程序存储器读选通信号输出端低电平有效。
③RST/VPD 复位信号备用电源输入信号。
④EA/VPP 片外程序存储器选用端。
2.1.3 AT89C51单片机的存储器结构
AT89C51单片机的存储器物理结构上分为片内数据存储器、片内程序存储器、片外数据存储器和片外程序存储器4个存储空间。
2.1.4 AT89C51单片机的并行I/O端口
AT89C51单片机有4个8位并行I/O端口（P0、P1、P2、P3）每个端口都各有8条I/O口线，每条I/O口线都独立地用作输入输出，在具有片外扩展存储器的系统中，P2口送出高8位地址，P0口分时送出低8位地址和8位数据。
各端口的功能不同，结构上也有差异，但是每个端口的8位结构是完全相同的。如图 2-4I/O口位结构图所示。
1.P0口。 P0口是一个三态双向口，可作为地址/数据分时复用口，也可作为通用I/O接口。
2.P1口。P1口为准双向口，它在结构上与P0口的区别在与输出驱动部分。其输出驱动部分由场效应管V1与内部上拉电阻组成，当某某位输出高电平时，可以提供上拉
电流负载，不必像P0口上那样需要外接上拉电阻。
3.P2口。P2口也为准双向口。其具有通用I/O接口或高8位地址总线输出两种功能，所以其输出驱动结构比P1口输出驱动结构多了一个输出模拟转换开关MUX和反相器3.
4.P3口。P3口的输出驱动由与非门3和V1组成，比P0、P1、P2口结构多了一个缓冲器4.P3口除了可为通用准双向I/O接口外，每一根线还具有第二功能。
2.1.5 AT89C51单片机时钟电路及时序
1.时钟电路
AT89C51单片机的时钟信号通常有两种方式产生：一种是内部方式，一种是外部方式。
2.时序
AT89C51单片机指令字节数和机器周期数可分为六类。即单字节单机器周期指令、单字节双机器周期指令、单字节四机器周期指令，双字节单机器指令、双字节双机器周期指令和三字节双机器周期指令。
2.1.6复位电路
复位是通过某种方式，使单片机内各寄存器的值变为初值状态的操作，AT89C51单片机在时钟电路工作以后，在RST/VPD端持续给出两个机器周期的高电平就可以完成复位操作。复位分为上电复位和按键手动复位两种方式。
2.1.7 AT89C51单片机的指令系统
控制计算机与操作的指令是一组二进制编码，称之为机器语言。计算机只能识别和执行机器语言指令。AT89C51单片机指令与指令系统共有111条指令，从功能上可分成数据传输类指令、算术运算指令、逻辑运算和移位指令、程序控制转移类指令和位操作指令五大类。
2.2 传感器电路设计
随着新技术革命的到来，世界开始进入信息时代，在利用信息的过程中，首先要解决的就是获取准确可靠地信息。传感器是获取自然、生产、科研领域中信息的主要途径与手段。
2.2.1传感器概述
根据国家标准，传感器的定义是：能感受规定的被测量并按照一定得规律转换成可用输出信号的器件或装置。
传感器一般由敏感元件，转换元件和转换电路三部分组成。其组成框图如2-7所示。
图2-7 传感器组成框图
敏感元件，它是直接感受被测量并输出与被测量成确定关系的某一种量的元件。
转换元件，敏感元件的输出就是它的输入。它把输入转换成电路参量。转换电路，上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。
传感器按其工作原理可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。
物理传感器是利用某些变换元件的物理性质，以及某些动作功能材料的特殊物理性能制成的传感器。
化学传感器是利用电化反应原理，把无机和有机化学物质的成分。浓度等转换为电信号的传感器。
生物传感器是一种利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质的传感器。
科学技术的发展和社会进步的需要，推动着传感器技术的迅速发展。目前传感器技术的发展方向主要有开发新型传感器，开发新材料，采用新工艺，集成化多功能化与智能化等几个方面。
2.2.2传感器的基本特性
根据被测量的变化状态，可以把传感器的输入量分为静态量和动态量两类。静态量指传感器的输入量位程序状态信号或变化及其缓慢的准静态信号；动态量指传感器的输入量为周期信号、瞬变信号或随机信号等时间变化的信号。其中，传感器的静态特性是指传感器在被测量处于稳定状态下的输出输入关系。传感器的静态特性是在静态标准工作条件测定的。衡量传感器静态静态特性的主要技术指标有量程、线性度、迟滞、重复性，灵敏度、漂移等。传感器的动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。
1.传感器的技术性能指标及改善性能途径
（一）传感器的技术性能指标
①传感器的动态性能指标
A．量程指标：包括测量范围、过载能力等。
B．灵敏度指标：包括灵敏度、分辨力、满量程输出、输出输入阻抗等。
C．精度有关指标：包括精度（误差）、重复性、线性、滞后、灵敏度误差、阀
值稳定性、、漂移等。
D．动态性能指标：包括固有频率阻尼系数、时间常数、频响范围、频率特性、临界频率、临界速度、稳定时间等。
②环境参数指标
A 温度指标包括工作温度范围、温度误差、温度漂移、温度系数、热滞后等。
B.抗冲击振动指标：包括各向冲击振动的频率、振幅、加速度、冲击振动引入的误差等。
C.其他环境参数：包括抗潮湿、抗介质腐蚀能力、抗电磁场干扰能力等
③可靠性指标：
包括工作寿命，平均故障时间，保险期、疲劳性能、绝缘电阻耐压弧性能等
④其他指标
A使用方面：包括供电方式（直流、交流、频率及波形等）、电压幅度与稳定性功能、各项分布参数等
B 结构方面：名手外形尺寸质量、壳体材质、结构特点等
C.要装连接方面：包括安装方式、馈成、电缆等
（二）改善传感器性能的技术途经
A差动技术 B平均技术 C零示法和微差法 D闭环技术 E屏蔽隔离子干扰抑制 F 补偿修正技术 G稳定性处理。
根据本设计要求选用热电式传感器
将被测量变化转换成热生电动势的传感器称热电式传感器、热电式传感器可将温度及温度相关的信号转化为电量输出、热电式传感器有热电阻、热敏电阻、热电效方式等各种类型.
根据电烤箱的特点采用热电阻传感器.
热电阻利用金属导体的电阻值随温度升高而增大的特性来来进行了温度测量的，常用测量范围为-20。C~+150。C。随着其技术的发展，其测温范围也不断扩大，低温已可测量1K~3K,高温则可测量1000。C ~1300。C
热电阻力传感器的主要优点有：
A测量精度高，热电阻材料的电阻温度特性稳定，重复性好，不存在热电偶参比端误差问题；
B测量范围较宽，尤其在低温方面
C易于在自动测量或远距离测量中使用
常用的热电阴材料有铂、铜、镍、铁等
2.2.3热电阻的测量电路及应用
热电阻常用接入电桥使用引出线有两、三线式和四线式几种形式。采用两浅式接法时（如图2-8所示Rt的接法）引出的导线接于电桥的一个臂上，当由于环境温度或通以电流引起导成温度变化时，将产生附加电阻、引起测量误差，所以，当热电阻值较小时，常采用三线式、四线式接法，以消除接线电阻和引线电阻的影响
三线式接法是将两条具有相同温度特性的导成接于相邻两桥臂上，此时由于附加电阻引起的电阻变化是相同的，根据电桥的特性，电桥的输出将互相抵消。
(a)二线式接法 (b)三线式接法 (d)四线式接法
图2-8 热电阻传感器的接线方式
四线式接法R2=R3为固定电阻，R1可调，热电阻Rt,通过电阻为r1、r2、r3、r4的四根导线和电桥连接，r1、r4分别串联在相邻的两桥臂内，r2、r3与电源去路串联，将开关接通，调节R1使电桥平衡，则
R1+r1=Rt+r4
再将开关接通B，重新调整R1，使电桥达到新的平衡，则
R1’+r1=Rt+r1
两式相加得：Rt=
2'1
1R
R
四线式测量方法比较麻烦，一般用于精度要求较高的场合.
2.3 A/D转换电路设计
2.3.1 逐次逼近型A/D转换器ADC0809
1.ADC0809的内部逻辑结构（如图2-9）
如图，多路开关可达通讯员89模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D 转换器进行转换。地址锁存与译码电路完成对A、B、C三个地址供进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择。
8位A/D转换器是逐次逼近式，由控制时序电路，逐次逼近寄存器，树状开关以及其256R电阻下型网络等组成
输出锁存器用于存放和输出转换得到的数字量
2.ADC0809的引脚及各引脚功能
图2-9 ADC0809内部逻辑结构图
ADC0809的引脚入各引脚双引直插式封装，其引脚排列见图2-10所示
各引脚功能如下：
①、INT—2NO：8咱模拟量输入引脚，ADC0809对输入模拟量的要求主要有二信号
单极性，电压范围0~5V；若信号过小还需要进行放大。另外，在A/D转换过种中，模
拟量输入的值不应变化太快，因此，对变化速度快的模拟量在输入前应增加采样保持电路。
②、A、B、C:地址线，A为低位地址，C为高位地址用于对模拟通道进行选择
③、ALE：地址锁存允许信号，在对应ALE 跳转，A、B、C地址状态送入地址锁存
器中。
图
2-10
ADC0809引脚功能图
④、START：转换启动信号。START上跳转时，所有内部寄存器清0；START下跳转时，开始进行A/D转换；在A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平
⑤、DT~D0：数据输出线，其为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连
⑥、DE：输出允许信号，ADC0809的内部设有时钟电路，所需时钟，信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。通常使用频率为500KHZ的时钟信号。
⑦、CLK：时钟信号，ADC0809的内部设有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号，通常使用频率为500KHZ的时钟信号
⑧、EOC：转换给结束状态信号,EOC=0,正在进行转换；EOC=1，转换结束。该状态信号即可作为查询的状态标志，又可以作为中断请求信号时使用。
⑨、Vcc：+5电源
⑩、Vref：参考电压正端参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准，其曲型值为+5V（Vref（+）=+5V，Vref(-)=0）
2.3.2 AT89C51单片机与ADC0809接口
ADC0809与AT89C51单片机边接如图2-11所示，电路连接主要涉及两个问题，一是不是路模拟信号通道选择，二是A/D转换完成后数据的传送
1. 8路模拟通道选择
A、B、C分别接地址锁存器提供的低三位地址。只要把三位地址写入0809中的地址锁存器就实现了模拟通道选择。对系统来说，地址锁存器是一个输出口，为了把三位地址写入，还要提供口地址。
2. 数据的传输方式
A.定时传输方式
B.查询方式
C.中断方式
图2-11 ADC0809与单片机的连接
2.4 放大器电路设计
传感器是将待测的物理量或化学量转换成电信号输出。但其输出的信号通常都很小，需要进行放大。传感器的信号放大，根据具体情况可采用分立元件放大器（晶体管放大器）和集成元件放大器（运算放大器）两种。 2.4.1 交流放大器电路 1.共发射极放大电路 A 工作点不稳定状态 静态工作点 Ib ≈
Rb
Ec ，Ic=βIb,
Uce=Ec-IcRc 交流等效电路 R'fz=Rc//Rfz
(a)电路图 （b ）图解法 （c ）交流等效电路
图2-12 工作点不稳定状态放大电路
输入电阻 rsr ≈rbe （当rbe 〈〈Rb 时） 输出电阻 rsc ≈rsc
Rc ≈Rce 放大倍数 K'=
rbc
fz R '-β
此放大器特点：放大倍数大。
B 工作点稳定状态 a 。静态工作点 由（
2
112R R R Ue +-Ube1
1
Re 1）≈
1
)
2(Rc Ube Ue Ee +-
交流等效电路 R'fz1=Rc1//rbe ，R'fz2=Rc2//Rfz 输入电阻 rsr ≈rbe2（当rbe1〈〈R1//R2时） 输出电阻 rsc ≈Rc 放大倍数 K'=
Usr
Usc ≈β1β2
1
2rbe fz R ' （当RC1>>rb2时）
此放大电路特点 放大倍数大，工作点稳定
b ．静态工作点 Ub ≈2
11Rb Rb EcRb +，Ua=Ub-Ube ，
Ie=
Re
Ue ，Uce ≈Ec-Ic （Re+Rc ）
交流等效电路 R'fz=Rc//Rfz
输入电阻 rsr=rbe （当rbe 〈〈Rb1//Rb2） 输出电阻 rsc ≈Rc 放大倍数 K'=
rbe
fz R '-β
(a)电路图 （b ）图解法 （c ）交流等效电路
图2-13 工作点稳定状态a 类放大器电路
此放大电路特点 rsr 较大，|K|〉1且与晶体管参数几乎无关。
(a)电路
图 （b
）图解法 （c ）交流等效电路
图2-14 工作点稳定状态b 类放大器电路
C ． 静态工作点 Ub 、Uc 同左，但Ie=RF
Uc +Re ，Uce ≈Ec-Ic （Rc+Re+RF ）
交流等效电路 R'fz=Rc//Rfz 输入电阻 )//(//R F
2
1
r R R r be
b b sr +≈
β
输出电阻 βr R r be b sc +≈'（当βr R be b
+'< 时） 放大倍数 RF R fz K ' '' . -≈（当r be 》RF β） 此放大电路特点 r sr 大，r sc 小，1K ≤ (a)电路图 （b ）图解法 （c ）交流等效电路 图2-15 工作点稳定状态c 类放大器电路 ① 共集电极放大电路． 静态工作点 R R E C b c b β+≈ I ，I I b C β ≈，R I E U c c c ce -= 交流等效电路 R R R fz C fz //'= 输入电阻 R R r fz b sr ' //β≈ 放大倍数 R r R fz be fz K ''. )1()1(+++ =ββ (a)电路图 （b ）图解法 （c ）交流等效电路 图2-16 共集电极放大器电路 ⑵ 反馈 凡是引入反馈以后使放大镜器放大倍数减小的称为负反馈。反之凡是引反馈以后使放大倍数增大 的称为正反馈赠。其中换反馈有电压串联负反馈赠，电流串联负反馈赠，电压并联负反馈赠，电流并联负反馈。 2.4.2 直流放大器电路 将缓慢的直流量信号进行广大的器件称直流放大器。它与前述交流放大器的区别是交流放大器级与级之间加了三个隔离直电流电容（即耦合电容）而直流放大器级与级之间没有这个电路，故直流放大器又称直接耦合放大器 2.4.3 运算放大器电路 1.概述 在直流差动放大器的输入端子输出端之间跨接各种网络（如电阻R1、电容C 等），使构成用来实现信号组合和运算的运算放大器，运算放大器通常是由放大电路组成，输入级（第一级）由晶体管T1和T2组成差动放大镜电路T3和T4是T1和T2的有源负载。T9是恒流源，第二级放大电路由晶体管T5和T6组成，T10是恒流源（ T6的有源负载）， 为了获得输出阻抗，输出级（第三级）由晶体管T7和T8组成，采用互补对称放大电路。运算放大器是一种具有高放大倍数，深度负反馈的直流放大器。便于实现信号的组合和运算。有很大的灵活性，因此它们不仅仅电子模拟计算机的关键部件，而且在自动控制系统测量装置中得到广泛应用。尤其在线性固体组件出现后，有具有体积小，质量轻等优点，所以在实际中应用固体组件运算放大器所组成的电路是多种多样。 理想运算放大器的特性： ①开环增益Ad无限大；②输入阻抗无限大；③输出阻抗Z为0； 图2-17 运算放大器电路图 ④输入电压的失调电压rf为；⑤带宽无限大；⑥上述①—⑤的特性不随环境温度的变化而变化； 2.运算放大器的典型电路 A 反馈型号放大电路 B 加法放大电路 C 减法放大电路 D 积分电路E对数放大电路F 乘法器电路G 除法器电路H比较器电路I 整流器电路J 限频器电路K 数据放大器电路 L 弱电流放大器M 电荷放大器电路 2.4.4集成运算放大器概述 在信号的放大，信号的运算（加、法、乘、除、对数、反对数、平方、开方），信号的处理（滤波、调制）以及波形的产生和变换的单元中，运算放大器是它们的核心部分，由多级直接耦合放大电路组成的，主要有，总体，偏置电路、单位增益转换、电平转移、恒流反馈、消振补偿等组成，主要参数有：差模开环增益（或差模开环放大倍数）AUD、共模开环增益AUC、共模抑制比KCMR、输入失调电压Vi0失调电压温度系数aUi0=dUi0/dT\输入失调电流Ii0=I1-I，失调电流温度系数aI10=dI10/dT，单位增益宽 带fBWG、转换速率Sr以及其他参数。 本次设计根据实际情况采用多级交流放大电路。接线图见附图。 2.5 键盘及显示电路的设计 2.5.1键盘接口电路 1. 键盘的工作原理 A.按键的确认 在单片机应用系统中，按键都是以开关状态来设置控制功能或能入数据的，键的半合与否，反映在电压上就是呈高电平或低电平，如果高电平表示断开的话，那么低电平就是表示闭合，所以通过电平的高代状态的检测，使可以克认按键接下与否。 B.按键的抖动处理 当按键被迫按下或释放时，通常伴随有一定的时间的触点机械抖动，然后其独占才稳定下来，抖动时间一般为5~10ms，在使用过程，必须去抖措施。去抖有硬件和软件两种方法，硬件方法通常采用通过RS触发器连接按键除抖，软件方法采用昝方法除抖，其过程是在检测到有按键按下时，进行一个10ms左右的昝程序后，若该键仍保持闭合状态，则确认该键处于讨债状态，同理，在检测到该键释放后，也应珠步骤进行确认，从而可消除抖动的影响。 2. 独立工按键 独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会其他I/O口线的状态 3. 矩阵式按键 单片机系统中，若使用按键分明，通常采用矩阵式（也称行列式）键盘，如图2-18所示： 一个4*4的行列结构可以构成一个含有16个按键的键盘。矩阵式键盘中，行列式分别连接到按键开关的两端，行式通过二伴电阻接到+5V上，当无键按下时，行式于高电平状态，当有键按下时，行列式将贯通，此时 图2-18 矩阵式键盘结构 行线电平，将由与此行线相连的列线电平决定，这是识别按键是否按下的关键，然而，矩阵键盘中的行线，列线和多个键相边，各按键按下与否均影响该键反在行线和死线的电平，各按键间将相互影响，因此必须将行线，列线信号配合起来作适应处理，才能确定闭合键的位置。其中，矩阵式键盘有以下几种工作方式： a.编程扫描方式 编程扫描是CPU完成其他工作的空余时间，调用键盘扫描子程序来响应键盘输入的要求，在执行键功能程序时，CPU不再响应键输入要求，直到CPU重新扫描键盘为止。 键盘扫描程序一般应饫以下内容：1差别有无键按下降键盘扫描取得闭合键的行、列值3用计算法或查表法得到键值4判断闭合键是否释放，如释放则继续等待5将闭合键键号保存，同时转去执行该执行该闭合键的功能。 b.定时扫描方式 定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部的定时器产生一定时间的定时，当定时时间到就产生定时溢出中断，CPU响应中断后对键盘进行扫描，并左有键按下时，识别出该键，再执行该键的功能程序定时扫描方式的硬件电路与编程扫描方式相同 c.中断扫描方式 为提高CPU工作效率，可采用中断扫描工作方式其工作过和如下：当无键接下时，CPU处理自己的工作，当有键接下时产生中断请求，CPU转去执行键盘扫描子程序，并识别键号。图2-19为矩阵式键盘与单片机接口图。 图2-19 矩阵式键盘与单片机接口 2.5.2 LED显示器接口电路 常用的LED显示器有LED状态显示器（俗称发光二极管）LED七段显示器（俗称数码管和LED十六段显示器，发光二极管可显示两种状态，用于系统显示；数码管用于数字显示；LED十六段显示器，用于字符显示） 1．数码管结构 数码管由8个发光二极管（以下简称字段）构成，通过不同组合可用来显示数字0-9.字符A-F及小数点“.”。数码管又分为共阴极和共阳极两种结构。 2. 数码管工作原理 共阳极数码管的8个发光二级管的阳极（二极管正端）连接在一起。通常会共阳极接高电平1.一般接电源1.当某个阴极接低电平时，则该数码管导通并点亮。共阴极数码管的8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起。公共阴极接低电平（一般接地）当某个阳极接高电平，则该数码管并点亮。 3. 静态显示接口 静态显示是指数码管显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通或恒定截止。这种显示方式的各位数码管相互独立，公共端恒定接地（共阴极）获接正电源（共阳极）每个数码管的8个字段分别与一个8位I/O地址相连，I/O口只要有断码输出，相应字符即显示出来并保持不变直动I/O口输出新的端码采用静态显示方式。较小的电流即可获得较大的亮度。且占用CPU时间少编程简单，显示，便于检测和控制，但其占用的口线多，硬件电路复杂、成本高，只适合于显示位数较少的场合。 4. 动态显示接口 动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管。这种逐位点亮显示的方式称为位扫描。通常各位数码管的段选线相应并联在一起由8位的I/O口控制。各位的位选线（公共阴极或阳极）有另外的I/O口线控制。动态方式显示时，各数码管分时轮流选通，要使稳定显示，必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管。并送出相应的端码，在另一位数码管并送出相应的端码。依此规律循环，即可使各位数码管显示将要显示的字符。虽然这些字符是在不同的时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位显示间隔足够短就可以给人以同时显示的感觉。 西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计任务书 目录 摘要 (3) 1 引言 (3) 1.1课题背景 (3) 1.2研究内容和意义 (5) 2 芯片介绍 (5) 2.1 DS18B20概述 (5) 2.1.1 DS18B20封装形式及引脚功能 (6) 2.1.2 DS18B20内部结构 (6) 2.1.3 DS18B20供电方式 (9) 2.1.4 DS18B20的测温原理 (10) 2.1.5 DS18B20的ROM命令 (11) 2.2 AT89C52概述 (13) 2.2.1单片机AT89C52介绍 (13) 2.2.2功能特性概述 (13) 3 系统硬件设计 (13) 3.1 单片机最小系统的设计 (13) 3.2 温度采集电路的设计 (14) 3.3 LED显示报警电路的设计 (15) 4 系统软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.1 流程图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.2 温度报警器程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.3 总电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 5总结 (20) 摘要 随着时代的进步和发展，温度的测试已经影响到我们的生活、工作、科研、各个领域，已经成为了一种非常重要的事情，因此设计一个温度测试的系统势在必行。 本文主要介绍了一个基于AT89C52单片机的数字温度报警器系统。详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍，该系统可以方便的实现温度的采集和报警，并可以根据需要任意上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当做温度处理模块潜入其他系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C52结合实现最简温度报警系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键词：单片机；温度检测；AT89C52;DS18B20; 1 引言 1.1课题背景 温度是工业对象中主要的被控参数之一，如冶金、机械、食品、化工各类工业生产中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的温度处理要求严格控制。随着科学技术的发展，要求温度测量的范围向深度和广度发展，以满足工业生产和科学技术的要求。 基于AT89C51单片机提高了系统的可移植性、扩展性，利于现代测控、自动化、电气技术等专业实训要求。以单片机为核心设计的温度报警器，具有安全可靠、操作简单方便、智能控制等优点。 温度对于工业生产如此重要，由此推进了温度传感器的发展。温度传感器主要经过了三个发展阶段[1]： （1）模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、 创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 毕业论文设计 基于51单片机的温度控制系统 摘要 在日常生活中温度在我们身边无时不在，温度的控制和应用在各个领域都有重要的作用。很多行业中都有大量的用电加热设备，和温度控制设备，如用于报警的温度自动报警系统，热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，这些都采用单片机技术，利用单片机语言程序对它们进行控制。而单片机技术具有控制和操作使用方便、结构简单便于修改和维护、灵活性大且具有一定的智能性等特 点，可以精确的控 制技术标准，提高了温控指标，也大大的提高了产品的质量和性能。 由于单片机技术的优点突出，智能化温度控制技术正被广泛地采用。本文介绍了基于单片机AT89C51 的温度控制系统的设计方案与软硬件实现。采用温度传感器DS18B20 采集温度数据，7段数码管显示温度数据，按键设置温度上下限，当温度低于设定的下限时，点亮绿色发光二极管，当温度高于设定的上限时，点亮红色发光二极管。给出了系统总体框架、程序流程图和Protel 原理图，并在硬件平台上实现了所设计功能。 关键词：单片机温度控制系统温度传感器 Abstract In daily life, the temperature in our side the ever-present, the control of the temperature and the application in various fields all have important role. Many industry there are a large number of electric heating equipment, and the temperature control equipment, such as used for alarm automatic temperature alarm systems, heat treatment furnace, used to melt metal crucible resistance furnace, and all kinds of different USES of temperature box and so on, these using single chip microcomputer, using single chip computer language program to control them. And single-chip microcomputer technology has control and convenient in operation, easy to modify and maintenance of simple structure, flexibility is large and has some of the intelligence and other characteristics, we can accurately control technology standard to improve the temperature control index, also greatly improve the quality of the products and performance. Because of the advantages of the single chip microcomputer intelligent temperature control technology outstanding, is being widely adopted. This paper introduces the temperature control based on single chip microcomputer AT89C51 design scheme of the system and the hardware and software implementation. The temperature sensor DS18B20 collection temperature data, 7 period of digital pipe display, the upper and lower limits of temperature button when temperature below the setting of the lower limit, light green leds, when the temperature is higher than the set on the limit, light red leds. Given the system framework and program flow chart and principle chart, and in Protel hardware platform to realize the function of the design. Keywords：SCM Temperature control system Temperature sensors 基于STC单片机的温度测量系统的研究 摘要：本文针对现有温度测量方法线性度、灵敏度、抗振动性能较差的不足，提出了一种基于STC单片机，采用Pt1000温度传感器，通过间接测量铂热电阻阻值来实现温度测量的方案。重点介绍了，铂热电阻测量温度的原理，基于STC实现铂热电阻阻值测量，牛顿迭代法计算温度，给出了部分硬件、软件的设计方法。实验验证，该系统测量精度高，线性好，具有较强的实时性和可靠性，具有一定的工程价值。 关键词：STC单片机、Pt1000温度传感器、温度测量、铂热电阻阻值、牛顿迭代法。 Study of Temperature Measurement System based on STC single chip computer Zhang Yapeng,Wang Xiangting,Xu Enchun,Wei Maolin Abstract:A method to achieve temperature Measurement by the Indirect Measurement the resistance of platinum thermistor is proposed. It is realized by the single chip computer STC with Pt1000temperature sensor.The shortcomings of available methods whose Linearity, Sensitivity, and vibration resistance are worse are overcame by the proposed method. This paper emphasizes on the following aspects:the principle of temperature measurement by using platinum thermistor , the measurement of platinum thermistor’s resistance based on STC single chip computer, the calculating temperature by Newton Iteration Method. Parts of hardware and software are given. The experimental results demonstrate that the precision and linearity of the method is superior. It is also superior in real-time character and reliability and has a certain value in engineering application. Keywords: STC single chip computer，Pt1000temperature sensor，platinum thermistor’s resistance，Newton Iteration Method 0 引言 精密化学、生物医药、精细化工、精密仪器等领域对温度控制精度的要求极高，而温度控制的核心正是温度测量。 目前在国内，应用最广泛的测温方法有热电偶测温、集成式温度传感器、热敏电阻测温、铂热电阻测温四种方法。 (1) 热电偶的温度测量范围较广，结构简单，但是它的电动势小，灵敏度较差，误差较大，实际使用时必须加冷端补偿，使用不方便。 (2) 集成式温度传感器是新一代的温度传感器，具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等优点，适于远距离测量和传输。但由于价格相对较为昂贵，在国内测温领域的应用还不是很广泛。 (3) 热敏电阻具有灵敏度高、功耗低、价格低廉等优点，但其阻值与温度变化成非线性关系，在测量精度较高的场合必须进行非线性处理，给计算带来不便，此外元件的稳定性以及互换性较差，从而使它的应用范围较小。 （4）铂热电阻具有输出电势大、线性度好、灵敏度高、抗振性能好等优点。虽然它 的价格相对于热敏电阻要高一些，但它的综合性能指标确是最好的。而且它在0~200°C范 、 职业技能训练之 电子技术课程设计报告 学院电子与信息学院 设计题目基于51单片机设计的带有测温功能的电子时钟班级XXX 姓名XXX 学号XXX 指导教师XXX 时间2012年06月25日 目录 一、设计要求 二、课程设计的方案、目的及意义 三、硬件设计方案 四、软件设计方案 五、总结 六、参考资料 一、设计要求 用51单片机设计带温度显示的电子时钟，具体要求如下： 1、利用DS1302时钟芯片实现时钟功能模块。 2、时钟要求可以调节时间：年、月、日、时、分、秒。 3、利用LCD1602显示。 4、利用DS18B20芯片实现温度功能模块。 5、利用按键完成各项功能。 二、课程设计方案、目的及意义 1、总体方案： 用STC89C51单片机作为CPU主控制器，DS1302时钟芯片提供准确时钟信号，DS18B20温度传感器采集温度信息，三个按键进行加减调整、功能切换作用，通过LCD1602对外多功能显示。 2、具体方案： CPU控制所有模块，通过循环反复从DS1302中读取时钟信息，传送至LCD1602显示，得到基本时钟功能。当分为59，秒为56时开始，每隔一秒LED 灯点亮240毫秒，0分0秒时LED灯点亮700毫秒。从而实现整点光报时。 定时循环从DS18B20中读取温度信息，传送至LCD1602显示，得到基本温度计功能。当温度高于30度（包括30度）时，点亮红色LED灯，提醒当天为高温天气。低于0度时，点亮蓝色LED灯，提醒当天为冰冻天气。 键盘使用扫面方式，MENU键控制功能切换，完成时钟和温度间的转换。OK键控制时间调整与确定，UP、DOWN键调节时间，R、L 键选择调整对象。进入调整时，暂停DS1302数据读取，并将改变的时间数据写入DS1302，并送LCD1602显示，同时，启动LCD1602光标闪烁，确定调整对象，完成人机对话。退出调整时，停止写入数据，重新读取DS1302时钟信息。从而完善时钟功能。 3、目的及意义 可作为产品生产，作为居家的时钟显示与温度计。 网络教育学院 《单片机原理及应用》大作业 题目：交通灯控制系统设计 学习中心： XXX 层次： XXX 专业： XXX 年级： XXX 学号： XXX 学生姓名： XXX 交通灯控制系统设计 一、课题背景 由于我国经济的快速发展从而导致了汽车数量的猛增，大中型城市的城市交通，正面临着严峻的考验，从而导致交通问题日益严重，其主要表现如下：交通事故频发，对人类生命安全造成极大威胁；交通拥堵严重，导致出行时间增加，能源消耗加大；空气污染和噪声污染程度日益加深等。日常的交通堵塞成为人们司空见惯而又不得不忍受的问题，在这种背景下，结合我国城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统已经成为当前的主要任务。随着电子技术的发展，利用单片机技术对交通灯进行智能化管理，已成为目前广泛采用的方法。 二、交通灯的发展 1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德·哈特设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯--煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。 1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过，这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。 随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。 中国最早的马路红绿灯，是于1928年出现在上海的英租界。 三、交通灯控制系统工作原理 本系统运用单片机对交通灯控制系统实施控制，通过直接控制信号灯的状态变化，指挥交通的具体运行，运用了LED数码管显示倒计时以提醒行驶者，更添加了盲人提示音电路，方便视力障碍群体通行，更具人性化。在此基础上，加入了特种车辆自动通行控制模块和车流量检测电路为系统采集数据，经单片机进行具体处理，及时调整通行方向。由此，本设计系统以单片机为控制核心，构成最小系统，根据特种车辆自动通行控制模块、车辆检测模块和按键设置模块等产生 毕业设计（论文） 题目：基于51单片机的家用温湿度语音播报系统设计 姓名 学院名 专业 指导教师 2014年月日 诚信承诺 本人__________声明，本论文及其研究工作是由本人在导师指导下独立完成，论文所利用的一切资料均符合论文著作要求，且在参考文献中列出。 签名：日期： 摘要 本系统是一个基于单片机AT89C51的语音播报系统的设计，用来测量环境温湿度，整个设计系统分为5部分：单片机控制、DHT11温湿度传感器、液晶显示、语音播报以及键盘控制电路，整个设计是以AT89C51为核心，选用DHT11温湿度传感器，LED12864液晶显示器实现。当测量温湿度超过设定的温度上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警。语音录放选用的集成块是ISD1420 芯片，其保真度高，录音效果好，而且经济实惠。LCD采用的是LCD12864，它具有功耗低、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧等优点，应用越来越广泛。整个设计的重点在于编程，因为其外围电路相对比较简单，实现容易。在本论文中附带了软件实现的流程图以及部分子程序以及各种硬件电路图。 关键词：液晶显示；语音播报； ISD1420 ABSTRACT This system is a design of the speech thermometer according to the microprocessor AT89C51,which is used to measure the environment temperature, The whole design system is divided into 5 parts: A microprocessor control, temperature sensor，the LCD display, the speech report and the keyboard control circuit, at the same time ，The whole design take AT89C51 as the core, choose to single bus digital temperature sensor DS18B20, DS1302 serial clock chip, RT1602 LCD monitor realization, LCD display the current date, time, weeks and temperature. When measuring temperature over set temperature fluctuation limit, start with light alarm buzzer. Temperature display stability, and temperature measurement error acuities 1℃, plus or minus temperature the decimal part retained two significant digits. Increased Celsius temperature conversion contrast with Fahrenheit and sets up a display function beep voice automatically broadcast time temperature, manual real-time broadcast time temperature function. The speech recoding &； p layback I choose to use is the IC of ISD1420, it has high fidelity, good record effective, and economic. The LCD I choose is TC1602A, its power consume is low, it has many advantages , for example, the volume is small, the contents is abundant, super thin and agile etc, and its application is becoming more and more extensive. The whole design lies in the program, because its outer circuit is much more simple, and it can carry out more easily. In my thesis, there are flow chart and parts subprogram and various hardware circuit diagrams. Key Words: DS18B20;LCD;speech function;sounding and light alarm. 网络教育学院《单片机原理及应用》大作业 题目： 学习中心： 层次： 专业： 年级：年春/秋季 学号： 学生姓名： 单片机电子时钟设计 一、引言 单片机技术在计算机中作为独立的分支，有着性价比高、集成度高、体积少、可靠性高、控制功能强大、低功耗、低电压、便于生产、便于携带等特点，越来越广泛的被应用于实际生活中。单片机全称，单片机微型计算机，从应用领域来看，单片机主要用来控制系统运行，所以又称微控制器或嵌入式控制器，单片机是将计算机的基本部件微型化并集成在一块芯片上的微型计算机。 二、时钟的基本原理分析 利用单片机定时器完成计时功能，定时器0计时中断程序每隔0.01s中断一次并当作一个计数，设定定时1秒的中断计数初值为100，每中断一次中断计数初值减1，当减到0时，则表示1s到了，秒变量加1，同理再判断是否1min钟到了，再判断是否1h到了。 为了将时间在LED数码管上显示，可采用静态显示法和动态显示法，由于静态显示法需要译码器，数据锁存器等较多硬件，可采用动态显示法实现LED显示，通过对每位数码管的依次扫描，使对应数码管亮，同时向该数码管送对应的字码，使其显示数字。由于数码管扫描周期很短，由于人眼的视觉暂留效应，使数码管看起来总是亮的，从而实现了各种显示。 三、时钟设计分析 针对要实现的功能，采用AT89S51单片机进行设计，AT89S51 单片机是一款低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4KB在线可编程（ISP）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS- 51指令系统及80C51引脚结构。这样，既能做到经济合理又能实现预期的功能。 在程序方面，采用分块设计的方法，这样既减小了编程难度、使程序易于理解，又能便于添加各项功能。程序可分为闹钟的声音程序、时间显示程序、日期显示程序，秒表显示程序，时间调整程序、闹钟调整程序、定时调整程序，延时程序等。运用这种方法，关键在于各模块的兼容和配合，若各模块不匹配会出现意想不到的错误。 温度控制系统设计 题目: 基于51单片机的温度控制系统设计姓名: 学院: 电气工程与自动化学院 专业: 电气工程及其自动化 班级: 学号: 指导教师: 2015年5月31日 摘要： (3) 一、系统设计 (3) 1.1 项目概要 (3) 1.2设计任务和要求： (4) 二、硬件设计 (4) 2.1 硬件设计概要 (4) 2.2 信息处理模块 (4) 2.3 温度采集模块 (5) 2.3.1传感器DS18b20简介 (5) 2.3.2实验模拟电路图 (7) 2.3.3程序流程图 (6) 2.4控制调节模块 (9) 2.4.1升温调节系统 (9) 2.4.2温度上下限调节系统 (8) 2.43报警电路系统 (9) 2.5显示模块 (12) 三、两周实习总结 (13) 四、参考文献 (13) 五、附录 (15) 5.1原理图 (15) 摘要： 在现代工业生产中，温度是常用的测量被控因素。本设计是基于51单片机控制，将DS18B20温度传感器实时温度转化，并通过1602液晶对温度实行实时显示，并通过加热片（PWM波，改变其占空比）加热与步进电机降温逐次逼近的方式，将温度保持在设定温度，通过按键调节温度报警区域，实现对温度在0℃-99℃控制的自动化。实验结果表明此结构完全可行，温度偏差可达0.1℃以内。 关键字：AT89C51单片机；温控；DS18b20 一、系统设计 1.1 项目概要 温度控制系统无论是工业生产过程，还是日常生活都起着非常重要的作用，过低或过高的温度环境不仅是一种资源的浪费，同时也会对机器和工作人员的寿命产生严重影响，极有可能造成严重的经济财产损失，给生活生产带来许多利的因素，基于AT89C51的单片机温度控制系统与传统的温度控制相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高和开展容易等优点，因此市场前景好。 基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。 摘要 随着居民生活水平的不断提高，人们对于生活质量的要求也日益增加，尤其是对健身的要求。自行车不再仅仅是普通的运输、代步的工具，而是成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选。自行车的速度里程表能够满足人们最基本的需求，让人们能清楚地知道当前的速度、里程等物理量。而对于自行车运动员来说，最为关心的莫过于一段时间内的训练效果。因为教练要根据一段时间内运动员的训练效果进行评估，从而进行适当的调整已使运动员达到最佳的状态。因此爱好自行车运动的人十分学要一款能测速的装置，以知道自己的运动情况。并根据外界条件，如温度，风速等进行适当的调节，已达到最佳运动的效果。 关键词：单片机、LED显示、里程/速度、霍尔元件 第一章系统总方案分析与设计 1.1 课题主要任务及内容 本课题主要任务是利用霍尔元件、单片机等部件设计一个可用LED数码管实时显示里程和速度的自行车的速度里程表。本文主要介绍了自行车的速度里程表的设计思想、电路原理、方案论证以及元件的选择等内容，整体上分为硬件部分设计和软件部分设计。 本文首先扼要对该课题的任务进行方案论证，包括硬件方案和软件方案的设计；继而具体介绍了自行车的速度里程表的硬件设计，包括传感器的选择、单片机的选择、显示电路的设计；然后阐述了该自行车的速度里程表的软件设计，包括数据处理子程序的设计、显示子程序的设计；最后对本次设计进行了系统的总结。 具体的硬件电路包括AT89C52单片机、霍尔元件以及LED显示电路等。 软件设计包括：中断子程序设计，里程计算子程序设计，显示子程序设计。软件采用汇编语言编写，软件设计的思想主要是自顶向下，模块化设计，各个子模块逐一设计。 1.2 任务分析与实现 本设计的任务是：以通用AT89C52单片机为处理核心，用传感器将车轮的转数转换为电脉冲，进行处理后送入单片机。里程及速度的测量，是经过AT89C52的定时/计数器测出总的脉冲数和每转一圈的时间，再经过单片机的计算得出，其结果通过LED显示器显示出来。 本系统总体思路如下：假定轮圈的周长为L，在轮圈上安装m个永久磁铁，则测得的里程值最大误差为L/m。经综合分析，本设计中取m=1。当轮子每转一圈，通过开关型霍尔元件传感器采集到一个脉冲信号，并从引脚P3.2中断0端输入，传感器每获取一个脉冲信号即对系统提供一次计数中断。每次中断代表车轮转动一圈，中断数n和周长L的乘积为里程值。计数器T1计算每转一圈所用的时间t，就可以计算出即时速度v。当里程键按下时，里程指示灯亮，LED切换显示当前里程;当速度键按下时，速度指示灯亮，LED切换显示当前速度。 要求达到的各项指标及实现方法如下： 1. 利用霍尔传感器产生里程数的脉冲信号。 2. 对脉冲信号进行计数。 实现：利用单片机自带的计数器T1对霍尔传感器脉冲信号进行计数。 3. 对数据进行处理，要求用LED显示里程总数和即时速度。 实现：利用软件编程，对数据进行处理得到需要的数值。 最终实现目标：自行车的速度里程表具有里程、速度测试与显示功能，采用单片机作控制，显示电路可显示里程及速度。 单片机大作业 物流卓 1.LED闪烁实例 LED闪烁实例中使用51单片机控制8个LED间隔亮灭，形成闪烁效果，在实例中51单片机通过一个延时程序控制P1端口轮流输出高电平和低电平，驱动发光二极管的发光和熄灭。 程序代码使用两个嵌套的for循环语句来控制延时，当到达延时之后使P1输出电平翻转。 下图为电路设计图 以下为控制代码 2．流水数字 流水数字是一个51单片机使用I/O引脚驱动8段数码管，数码管轮流显示“0”~”F”数字或者字符。单位8段共阳数码管的公共端连接到VCC上，数码管的8位数据引脚则连接到P1的八个引脚上，使用1K欧姆的电阻限流，51单片机通过P1引脚将对应字符的字形编码送出供数码管显示。 下图为电路设计图 以下为程序代码 3.多位数字显示 本实例使用51单片机驱动6位数码管显示”123456”6位数字，51单片机用P1给6个8段数码管提供字形编码，而用P2.0~P2.5共6个引脚通过PNP三极管来选通对应的数码管显示。在控制程序中，为了精确的控制延时时间的时间以便造成“扫描”效果，使用Delayms 和Delayus两个函数来控制精确延时。 下图为电路设计图 以下为程序代码 4.轮流加热显示系统 轮流加热显示系统是一个用51单片机控制3个继电器轮流接通，给3个设备加热5s并且使用一位数码管来显示当前加热设备的编号。 51单片机用P2端口通过ULU2803驱动3个工作电压为5V的继电器，用P1口驱动一个数码管用于显示当前接通的继电器的编号。 下图为电路设计图 以下为程序代码 5.定时报警实例 本实例是让51单片机没隔10min控制蜂鸣器报警，51单片机使用P2.7引脚通过一个NPN三极管驱动蜂鸣器，当P2. 7输出高电平时三极管导通，蜂鸣器发声。 51单片机使用P2. 7通过三极管控制蜂鸣器，当输出高电平时三极管导通蜂鸣器发声，使用Delayms函数来进行毫秒级延时，使用Delayus函数来进行微秒级延时，当10min延时到达，蜂鸣器打开100ms 下图为电路设计图 以下为程序代码 1引言 (1) 1.1 单片机的应用背景 (1) 2 总体设计方案 (2) 2.1 功能简介 (2) 2.2 设计思路 (2) 2.3 芯片器材 (3) 3 硬件设计 (3) 3.1 AT89C51 (3) 3.1.1 AT98C51引脚图 (3) 3.1.2 AT89C51结构特点 (5) 3.2 温度获取 (5) (7) 3.3 时钟电路 (8) 3.4 温度显示电路 (8) 3.5报警电路 (10) (10) 4 程序设计 (10) 4.1 程序流程图 (11) 4.2 初始化子程序 (11) 4.3 读子程序 (12) 4.4 写子程序 (13) 4.5 数据处理子程序 (13) 4.6 显示子程序 (15) 4.7报警子程序 (17) 5 实验仿真 (18) (18) 6 总结 (19) 参考文献 (20) 附录 (21) 1引言 1.1 单片机的应用背景 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通信与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机，更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗机械了。 世面上主要的单片机类型有Motorola 单片机、Microchip 单片机、东芝单片机、8051单片机、Atmel 单片机等。此次课设中用到的是ATMEL公司，下面着重介绍一下ATMEL公司的单片机。 ATMEL 公司是世界上著名的高性能低功耗非易失性存储器和数字集成电路的一流半导体制造公司。ATMEL 公司最令人注目的是它的EEPROM 电可擦除技术闪速存储器技术和质量高可靠性的生产技术。在CMOS 器件生产领域中，ATMEL 的先进设计水平优秀的生产工艺及封装技术一直处于世界的领先地位。这些技术用于单片机生产，使单片机也具有优秀的品质在结构性能和功能等方面都有明显的优势，ATMEL 公司的单片机是目前世界上一种独具特色。 而性能卓越的单片机它在计算机外部设备通讯设备自动化工业控制宇航设备仪器仪表和各种消费类产品中都有着广泛的应用前景。其生产的AT90系列是增强型RISC内载FLASH单片机,通常称为A VR系列。AT91M系列是基于ARM7TDMI 嵌入式处理器的ATMEL 16/32 微处理器系列中的一个新成员，该处理器用高密度的16 位指令集实现了高效的32 位RISC 结构且功耗很低。另外ATMAL的增强型51系列单片机目前在市场上仍然十分流行,其中AT89S51十分活跃。 当今社会，人们在追求高质量的生活，所以生活中离不开单片机，根据国家权威统计显示，目前我国的单片机容量达3亿片，且每年以大约20％的速度增长，但在世界市场我国的占有率还不到1％。沿海地区尤其像电子产品高度发达的深圳大部分单片机应用更是广泛，这种发展趋势也不断向内地辐射，因此，学好单片机有很重要的意义。 2 总体设计方案 2.1 功能简介 8位LED数码管直接显示DS18B20所测量的温度，超出-50~110℃范围时喇叭报警，并且对应的发光二极管开始闪烁，在温度范围内时喇叭停止报警并且数码管显示其温度，测量精度为0.5℃。 2.2 设计思路 基于单片机水温控制系统 摘要：随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。本设计以保质、节能、安全和方便为基准设计了一套电热壶水温控制系统，能实现在40℃~90℃X围内设定控制温度，且95℃时高温报警，十进制数码管显示温度，在PC机上显示温度曲线等功能，并具有较快响应与较小的超调。整个系统核心为SPCE061A，前向通道包括传感器及信号放大电路，按键输入电路；后向通道包括三部分：LED显示电路，上位机通信电路以及控制加热器的继电器驱动电路。利用SPCE061A的8路10位精度的A/D转换器，完成对水温的实时采样与模数转换，通过数字滤波消除系统干扰，并对温度值进行PID运算处理，以调节加热功率大小。同时在下位机上通过数码管显示当前温度，通过USB接口传送信息至上位机，可以直接在PC端观察温度的变化曲线，并根据需要进行相应的数据分析和处理，由此完成对水温的采样和控制。通过验证取得了较满意的结果。 关键词：码分多址、walsh扩频、pn扩频、电路设计、程序设计、仿真 目录 1 引言1 1.1水温控制系统概述1 1.2本设计任务和主要内容2 2 基于单片机水温控制系统设计过程2 2.1水温控制系统总体框图2 2.2总体方案论证3 2.3 各部分电路方案论证4 2.4键盘及数字显示结合5 2.5温度设定和传送电路6 3硬件电路设计与计算6 3.1 温度采样和转换电路6 3.2 温度控制电路8 3.3 单片机控制部分9 3.4键盘及数字显示部分9 参考文献9 水温控制在工业及日常生活中应用广泛,分类较多,不同水温控制系统的控制方法也不尽相同,其中以PID控制法最为常见。单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，采用软件编程，实现用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。然而,单纯的PID算法无法适应不同的温度环境,在某个特定场合运行性能非常良好的温度控制器,到了新环境往往无法很好胜任,甚至使系统变得不稳定,需要重新改变PID 调节参数值以取得佳性能。 本文首先用PID算法来控制PWM波的产生，进而控制电炉的加热来实现温度控制。然后在模型参考自适应算法MRAC基础上,用单片机实现了自适应控制,弥补了传统PID控制结构在特定场合下性能下降的不足,设计了一套实用的温度测控系统,使它在不同时间常数下均可以达到技术指标。此外还有效减少了输出继电器的开关次数,适用于环境参数经常变化的小型水温控制系统。 基于单片机的温度控制系统设计 摘要：这次综合设计，主要是设计一个温度控制系统，用STC89C52单片机控制，用智能温度传感器DS18B20对温度进行采集，用LCD1602液晶显示屏将采集到的温度显示出来。系统可以有效的将温度控制在设定的范围内。如果实际温度超出了控制范围，则系统会有自动的提示信号，并且相应的继电器会动作。我们的实际生活离不开对温度的控制，在很多情况下我们都要对我们所处的环境进行温度检测，然后通过一定的措施进行调节，从而达到我们自己想要的温度，使我们的生活环境更加适宜。 关键字：单片机；液晶显示屏；温度传感器；继电器；提示信号 Abstract:This integrated design is the design of a temperature control system. A smart temperature sensor DS18B20 is used to collect temperature and a LCD1602 Liquid Screen is used to display the collected temperature. The system controlled by STC89C52 can effectively control the temperature within the setting limits. If the actual temperature exceeds the setting range, the system will automatically give signal, and the corresponding Relay will take related actions. It is necessary for us to control the temperature because in many situations the temperature around us is not proper for us. So we need to detect it and take some actions to adjust it to the temperature we want to make the environment around us better. Key Words:DS18B20;LCD1602;STC89C52;Relay;Signal 引言 . .. . 基于单片机的气象监测仪 毕业设计 目录 摘要 (Ⅰ) ABSTRACT (Ⅱ) 绪论 (1) 1 结构设计与方案选择 (2) 1.1 基于Internet的现代传动远程控制系统结构 (2) 1.2 方案选择 (2) 1.2.1 远程通信方案的选择 (2) 1.2.2 变频器与计算机串行通信方案的选择 (2) 2 硬件设计 (3) 2.1 单机控制 (3) 2.1.1 硬件配置 (3) 2.1.2 控制框图 (3) 2.2 多机控制 (3) 2.3 远程控制 (3) …… 结束语 (25) 致谢 (26) 参考文献 (27) 附录1 变频器参数设定程序代码 (28) 附录2 VC程序源代码 (29) 第一章地面自动气象监测仪的现状 目前中国气象局开展的地面气象监测要素包括云、能见度、天气现象、气压、空气温度、空气湿度、风速、风向、降水、雪深、蒸发、辐射、日照、地温、冻土、电线积水和地面状态。能实现仪器自动监测的气象要素有能见度、气压、空气温度湿度、风向、风速、降水、蒸发、辐射、日照和地温，其他气象要素监测只能通过人工观测实现。本研究仅对能实现地面自动气象监测的仪器进行研究。 1.1 国地面气象监测仪现状 我国地面气象监测仪主要有常规地面人工检测仪器和地面自动气象站两大类。在功能齐全和性能稳定方面，与国际上同类产品基本一致，都能满足气象要素检测的要求，国研发出的仪器具有明显的价格优势，技术支持和售后服务良好，维护成本低。目前气象系统使用常规地面气象仪器有EN2型测风数据处理仪，SJ1型虹吸式雨量计，DWJ1型自动温度计，DHJ1型自动湿度计，DYJ1自动气压计和最新研制出并投入气象业务使用的自动气象站等。气象仪器的趋势都是往数字化、智能化、集成化发展。 1.1.1 EN2型测风数据处理仪 EN2型测风数据处理仪用于气象台站观测记录地面风，由微型打印机、液晶显示器、键盘、风速风向传感器接口、上位机接口、可选的外接显示器接口、微型处理板和电源等部件组成。 主要特点：1、风速测量围大，风向测量精度高，尤其适合沿海、高山等高强风地区。2、部数据存贮器可存贮2个月的气表1容及2天的风向风速连续数据，即使打印机损坏，数据记录仍可查血。3、具有4个报警风速点。4、增加了大风组报、加密报，可选择打印次数。5、装有串行通讯接口，配有本公司开发的微机专用数据处理软件，仪器使用更方便，操作更直观。 主要功能：1、自动打印整点前十分钟平均风速及最多风向；并在8个整点前6分钟自动打印二分钟平均风速和风向；二十点自动打印全天4次二钟风速合计及平均值；全天24个整点十分钟风速合计及平均值；全天最大风速风向及发生时间；全天极大风速风向及发生时间。2、自动进行4个风速点（自设、20m/s、24m/s、28m/s）的报警，定时自动打印大风组报、加密报。当风速大于报警风速时自动发出报警音响信号，并打印出报警标志、风向风速和时间；当风速小于报警风速的连续时间达到规定值时，打印出报警解除标志及解除时刻的风向风速和时间，并发出音响信号。3、显示和设置时间，显示和设置大风报警风速，显示瞬时风向风速、当前二分钟、十分钟平均风速和最大风向；当天最大风速风向和发生时间，当天的极大风速风向和发生时间，当天整点十分钟平均风速合计。存贮2个月的气表容及2天的连续风向风速数据。可随时显示2个月任一天任意整点的风向风速，任一天最大风速风向及发生时间，极大风速风速及发生时间。4、可将EN-2数据通过接口输入微机，进行实时观测或由计算机处理成日报表、月报表、风向频率玫瑰图、风速频率图、连续曲线等。打印输出的月报表与气表1基于51单片机的温度警报器的设计
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