温度压力控制器实验报告

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温度、压力控制器设计



设计题目:温度、压力控制器设计
一、设计目的
1.学习基本理论在实践中综合运用的初步经验,掌握微机控制系
统设计的基本方法;
2.学会单片机模块的应用及程序设计的方法;
3.培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力。
二、设计任务及要求
1.利用赛思仿真系统,以MCS51单片机为CPU设计系统。
2.设计一数据采集系统,每5分钟采集一次温度信号、10分钟
采集一次压力信号。并实时显示温度、压力值。
3.比较温度、压力的采集值和设定值,控制升温、降温及升压、
降压时间,使温度、压力为一恒值。
4.设温度范围为:-10—+40℃、压力范围为0—100Pa;升温、
降温时间和温度上升、下降的比例为1℃/分钟,升压、降压时间和
压力上升、下降的比例为10Pa/分钟。
5.画出原理图、编写相关程序及说明,并在G6E及赛思仿真系统
上仿真实现。
三、设计构思
本系统硬件结构以80C51单片机为CPU进行设计,外围扩展模数
转换电路、声光报警电路、LED显示电路及向上位PC机的传输电路,
软件使用汇编语言编写,采用分时操作的原理设计。
四、实验设备及元件
PC机1台、赛思仿真系统一套
五、硬件电路设计
单片微型计算机又称为微控制器,它是一种面向控制的大规模集
成电路芯片。使用80C51来构成各种控制系统,可大大简化硬件结构,
降低成本。
1.系统构架
2.单片机复位电路

简单复位电路中,干扰易串入复位端,在大多数情况下不会造成
单片机的错误复位,但会引起内部某些寄存器的错误复位,故为了保
证复位电路的可靠性,将RC电路接斯密特电路后再接入单片机和外
围IC的RESET引脚。
3.单片机晶振电路
晶振采用12MHz,即单片机的机器周期为1μs。
4.报警电路

5.A/D转换电路

ADC0809是采用CMOS工艺制成的8位8通道逐次逼近式模数转换
器,可实现对8路模拟信号的分时进行A/D转换,其转换时间为100
μs左右。可用单一电源供电,此时模拟电压输入范围为0—5V,无
需调零和满刻度调整。分辨率为8位。非调整误差为±1LSB。三态锁
存输出。低功耗为15mW。采用28脚DIP封装。
6.LED显示电路
利用74LS164采用串行通信技术送入显示单元,同时将P1口各位
作为位选线来获取动态显示的效果。
7.上位机传输电路
8051的串列通讯是通过TXD脚将串列资料送出,RXD脚接收外部
讯号,而8051的讯号是TTL准位讯号,就是输出0为接地电位,输
出1为+5V,但电脑RS-232电器准位讯号却是以±12V输出,当8051
要和RS-232通讯时,必须将准位讯号做转换才能连接,所以使用
ICL232这个IC来作为准位转换之用,如下图所示是8051各ICL232
的连接电路设计图。
ICL232内部提供一组将+5V转换成±12V的转换电路,以及两组
TTL—RS232准位转换电路,使用时必须再加上4个电容才能起到电
压转换功能,可以用三线式的全双工通信连接方式,将8051的TXD
脚输出的TTL准位讯号,经过ICL232做准位转换后送至RS-232的接
收引脚RXD端,然后再由电脑程序来处理讯号。

六、软件结构设计
七、地址分配
内存单元 功能
20H 存储第一次测量的温度值
21H 存储第二次测量的温度值
22H 存储第三次测量的温度值
23H 存储第一次测量的压力值
24H 存储第二次测量的压力值
25H 存储第三次测量的压力值
30H 经过数字滤波后得到的16进制温度值
31H 经过数字滤波后得到的16进制压力值
40H 经过标度变换后得到的10进制温度值
41H 经过标度变换后得到的10进制压力值
50H 设定的温度值
51H 设定的压力值

I/O口 功能
P0.0—P0.2 数据总线/ADC0809通道选择端
P0.3—P0.7 数据总线
P1.0—P1.5 LED片选端
P2.0 加热模拟开关
P2.1 降温模拟开关
P2.2 升压模拟开关
P2.3 降压模拟开关
P2.4 温度正常标志
P2.5 压力正常标志
P2.6 报警标志
P2.7 ADC0809片选端
八、仿真调试结果
本实验的硬件设计及软件经赛思仿真平台检测,完全达到实验要
求的效果。
九、心得体会
在本次设计过程中,不仅使我的专业知识得到了巩固,而且将理
论与实践得到了结合,也认识到了自己的不足。在设计过程中,遇到
了不少的问题,对于一些元器件的特性不是十分清楚,需要通过翻阅
资料才能得到解决;由于以前的课程学的不扎实,致使在设计电路是
经常走入误区,且需要经常查找以前的课本,浪费了很多时间,改变
了自己以前觉得基础课没有用的错误观点;同时我还认识到了英语学
习的重要性,在器件的选择上,由于大多数器件都是国外产的,资料
全是英文,在国外网站上查找所需要的元器件时,英语成了最大的问
题,耗费了巨大的精力,从中可以看出国内与国外的差距还是很大的,
这就更需要我们认真学习专业课知识,打好基础,为我国在科技方便
的发展做出自己的贡献。
这次综合实验,使我学到了不少新知识,懂得了不少道理,受益
匪浅。
附件一:电路原理图