重庆科技学院
《智能仪器仪表的设计与调试》课程设计报告
学院:_电气与信息工程学院_ 专业班级:测控1001
学生姓名:冉超学号: 2010441513
设计地点（单位）___逸夫科技大楼I506_______ __ _
设计题目:__基于单片机的温度控制器设计_______________
完成日期：2013 年 7 月 12 日
指导教师评语: ______________________ _________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ _____________________________________ __________ _
成绩（五级记分制）:______ __________
指导教师（签字）:________ ________
摘要
温度存在于我们生活中，与我们的生活息息相关，我们每天基本都会关注今天或则明天的天气，所以温度的测量与检测在当今社会是非常重要以及普及的。而且温度的变化很迅速，所以我们平时检测温度的时候一定要遵循准确求实的原则，不能随随便便让温度有一个误差，因为温度的误差可以很明显的让人们感受不同。随着社会的进步和工业技术的发展，人们越来越重视温度对产品的影响，许多产品对温度范围要求严格，目前市场上普遍存在的问题有温度信息传递不及时、精度不够的缺点，不利于工业控制者根据温度变化及时做出决定。在这样的形式下，开发一种实时性高、精度高的温度采集系统就很有必要。
本课题用一种基于单片机的数据采集系统方案，该方案根据热敏电阻随温度变化而变化的特性，采用串联分压电路。单片机采集热敏电阻的电压，通过A/D转换将模拟量电压信号转换成数字量电压信号，经过查表转换得到温度值，控制数码管实时显示温度值。本系统中所用到的器件是STC12C5A16S2单片机、NTC热敏电阻和数码管。
关键词：温度控制器 SC12C5A16S2单片机 A/D转换对半查表法 PID算法 PWM
目录
摘要 (2)
一、设计任务和性能指标 (4)
1.1 设计任务 (4)
1.2 性能指标 (4)
二、设计方案 (5)
三、系统硬件设计 (6)
3.1 单片机最小系统 (6)
3.2 温度采集电路的设计 (9)
3.3 按键电路 (11)
3.4 数码管显示电路 (11)
3.5 报警电路 (11)
四、系统软件设计 (13)
4.1 主程序设计 (13)
4.2 A/D转换模块子程序设计 (13)
4.3 按键子程序设计 (14)
4.4 对半查表法子程序设计 (14)
4.5 PID算法子程序设计 (15)
4.6 PWM算法子程序设计 (17)
五、调试及性能分析 (18)
5.1调试步骤 (18)
5.2 性能分析 (18)
六、心得体会 (19)
参考文献 (20)
附录1 系统硬件电路图 (21)
附录2 程序清单 (22)
一、设计任务和性能指标
1.1 设计任务
要求温度控制系统完成以下功能：
1.基本功能
1）温度上、下限报警值设定；温度上、下限报警；
2）目标温度值设定；
3）设定温度、测量温度显示；
4）手动/自动方式设定；
5）手动/自动控制。
2. 扩展功能
1）用红外遥控器实现上述功能；
2）实现温度的存储、调用。
3）其它功能
1.2 性能指标
技术指标：
控温范围为30-70ºC；
测温误差<±1℃
二、设计方案
如报告书所说，具有以下任务需求：利用STC12C5A60S2单片机和负温度系数热敏电阻的组合编程实现温度的实时测量和数码管显示。温度的测量范围为-30℃至70℃，当按下报温键时，系统通过监测热敏电阻两端电压，经过计算得到实时温度值，再显示出来。
温度控制系统主要由温度传感器（热敏电阻），A/D转换器，单片机（STC12C5A16S2），按键设置和数码管显示组成。其系统框图如图2.1：
图2.1 系统结构框图
三、系统硬件设计
3.1 单片机最小系统
目前在单片机系统中，应用比较广泛的微处理芯片主要为8XC5X系列单片机。该系列单片机均采用标准MCS-51内核，硬件资源相互兼容，品类齐全，功能完善，性能稳定，体积小，价格低廉，货源充足，调试和编程方便，所以应用极为广泛。例如比较常用的AT89C2051单片机，带有2KB Flash可编程、可擦除只读存储器的低压、高性能8位CMOS微型计算机。拥有15条可编程I/O引脚，2个16位定时器/计数器，6个中断源，可编程串行UART通道，并能直接驱动LED输出[6-7]。
本系统采用新一代的8051单片机——STC12C5A16S2，由国内宏晶科技生产，其指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，其工作电压范围是3.5V~5.5V。STC12C5A16S2有60KB的用户应用程序空间，256B的RAM和1024B 的XRAM。能满足程序代码的需求和缓冲区定义的需求。另外与程序存储空间独立的一片闪存区域，可在应用编程中作EEPROM使用。STC12C5A16S2有双UART以及ISP串口，串口资源足够系统使用。另外通过宏晶科技提供的软件，使用UART可很容易地实现程序下载。STC12C5A16S2有36个通用I/O口，大部分可位控，并且有强推挽输出的能力，足够系统使用。还拥有4个16bit定时器和一个独立的波特率发生器，另外还有两个PCA 模块，能获得丰富的定时器资源。STC12C5A16S2有PDIP-40封装的芯片，易于快速进入实验。封装引脚图如图3.1所示。
图3.1 STC12C5A16S2芯片PDIP封装引脚图
