1、. . . . 摘要在工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。其中，溫度控制也越來越重要。在工業(yè)生產(chǎn)的很多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進行檢測和控制。采用單片機對溫度進行控制不僅具有控制方便、簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的控制問題。本設(shè)計是一個典型的智能電子系統(tǒng)設(shè)計。以AD590為采集器、89S51為處中央理器、空調(diào)機相應(yīng)電路，結(jié)合相關(guān)的元器件（共陰極LED數(shù)碼顯示器、BCD-鎖存/7段譯碼/ A/D轉(zhuǎn)

2、換器等）為執(zhí)行器來完成設(shè)計任務(wù)提出的溫度控制要求。該設(shè)計分總體方案設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試幾個部分，設(shè)計過程流暢，所設(shè)計的電路單元較為合理。該設(shè)計在硬件方案設(shè)計、單元電路設(shè)計、元器件選擇等方面較有特色。關(guān)鍵詞89C51單片機，AD590為采集器，LED數(shù)碼顯示器，A/D轉(zhuǎn)換器。36 / 36目錄摘要1第一章設(shè)計方案41.1設(shè)計任務(wù)41.2設(shè)計總方案4第二章硬件設(shè)計62.1 硬件各單元方案設(shè)計與選擇62.2單元電路設(shè)計10第三章軟件設(shè)計153.1 程序流程圖153.2 主程序清單193.3 系統(tǒng)調(diào)試25第四章設(shè)計主要芯片介紹274.1 89S51274.2 ADC0809294.3 A

3、D59032總結(jié)與體會36辭37參考文獻38第一章 設(shè)計方案1.1 設(shè)計方案任務(wù)設(shè)計一個空調(diào)機的溫度控制單元。用單片機技術(shù)與相應(yīng)仿真平臺進行開發(fā)，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對溫度進行采集并作A/D轉(zhuǎn)換，再傳輸給單片機。以空調(diào)機為執(zhí)行器件，通過單片機程序來完成對室溫度的控制。設(shè)計的主要要求如下：1， 溫度設(shè)定圍為-1045攝氏度，最小區(qū)分溫度為1攝氏度，標定溫度小于等于1攝氏度。2， 用二位十進制數(shù)碼顯示當前溫度。3， 能根據(jù)設(shè)定的溫度實現(xiàn)自動加熱或降溫處理。4， 設(shè)計出控制系統(tǒng)電路單元。1.2設(shè)計總方案選用89S51單片機為中央處理器，通過溫度傳感器對空氣進行溫度采集，將采集到的溫度信號傳輸給單片機，

4、再由單片機控制顯示器，并比較采集溫度與設(shè)定溫度是否一致，然后再驅(qū)動空調(diào)機的加熱或降溫循環(huán)對空氣進行處理，從而模擬實現(xiàn)空調(diào)溫度控制單元的工作情況?？偡桨附Y(jié)構(gòu)圖1所示輸入部分顯示部分89S51A/D轉(zhuǎn)換器驅(qū)動控制驅(qū)動控制溫度傳感器（加熱）（制泠）空氣圖1 空調(diào)溫度控制單元結(jié)構(gòu)圖實現(xiàn)方案的技術(shù)路線為：用按鈕輸入標準溫度值，用LED實時顯示環(huán)境空氣溫度，用驅(qū)動電路控制壓縮機完成加熱和制冷空調(diào)，用匯編語言完成軟件編程。第二章 硬件設(shè)計硬件設(shè)計部分將尋找單元電路最合適的設(shè)計方案，再進行單元電路設(shè)計，最后介紹所用到的特殊元器件。2.1硬件各單元方案設(shè)計與選擇2.1.1 溫度傳感部分要求對溫度和與溫度有關(guān)的參

5、量進行檢測，應(yīng)該考慮用熱電阻傳感器。按照熱電阻的性質(zhì)可以分為半導體熱電阻和金屬熱電阻兩大類，前者通常稱為熱敏電阻，后者稱為熱電阻。方案1采用熱敏電阻，這種電阻是利用對溫度敏感度的半導體材料制成，其阻值隨溫度變化有明顯的改變。負溫度系數(shù)熱敏電阻器通常是由錳，鈷的氧化物燒制成半導體瓷制成。其特點是，在工作溫度圍電阻阻值隨溫度的升高而降低。課滿足4090攝氏度測量圍，但熱敏電阻精度，重復性，可靠性比較差，不適用于檢測小于1攝氏度的信號，而且線性度很差，不能直接用于A/D轉(zhuǎn)換，應(yīng)該用硬件或軟件對其進行線性化補償。方案2采用溫度傳感器鉑電阻Pt1000.鉑熱電阻的物理化學性能在高溫和氧化性介質(zhì)中很穩(wěn)定，

6、它能用作工業(yè)測溫元件，且元件線性較好。在0100攝氏度時，最大非線性偏差小于0.5攝氏度。鉑熱電阻與溫度的關(guān)系式，Rt=R0(1+At+Bt.t)；其中Rt是溫度為t攝氏度時的電阻；R0是溫度為0攝氏度時的電阻；t為任意電阻值，A,B為溫度系數(shù)。但其成本太貴，不適合做普通設(shè)計。方案3采用集成溫度傳感器，如常用的AD590和LM35。AD590是電流型溫度傳感器。這種傳感器以電流作為輸出量至室溫度，其典型的電流溫度靈敏度是1uA/K.它是二端器件，使用非常方便，作為一種高阻電流源，它不需要要個考慮傳輸線上的電壓信號損失和噪聲干擾問題，因此特別適合作為遠距離測量或控制用。另外，AD590也特別適合

7、用于多點溫度測量系統(tǒng)，而不必考慮選擇開關(guān)或CMOS多路轉(zhuǎn)換開關(guān)所引起的附加電阻造成的誤差。應(yīng)用電路簡單，便于設(shè)計。方案選擇：選擇方案3 理由：電路簡單穩(wěn)定可靠，無須調(diào)試，與A/D連接方便。2.1.2 A/D轉(zhuǎn)換部分模/數(shù)轉(zhuǎn)化器是一種將連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)化成離散的數(shù)字量的一種電路或器件。模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號一般需要經(jīng)過采樣保持和量化編碼兩個過程。針對不同的采樣對象，有不同的A/D轉(zhuǎn)換器（ADC）可供選擇，其中有通用的也有專用的。有些ADC還包含其他功能，在選擇ADC器件時要考慮多種因素，除了關(guān)鍵參數(shù)，分辨率和轉(zhuǎn)換速度以外，還應(yīng)考慮其他因素，如靜態(tài)與動態(tài)精度，數(shù)據(jù)接口類型，控制接口與定時，采樣保持性

8、能，基本要求，校準能力，通道數(shù)量，功耗，使用環(huán)境要求，封裝形式以與與軟件有關(guān)的問題。ADC按功能劃分，可以分為直接轉(zhuǎn)換和非直接轉(zhuǎn)換兩大類，其中非直接轉(zhuǎn)換又有逐次分級轉(zhuǎn)換和積分式轉(zhuǎn)換等類型。A/D轉(zhuǎn)換器在實際應(yīng)用時，除了要設(shè)計適當?shù)牟蓸?保持電路、基準電路和多路模擬開關(guān)等電路外，還應(yīng)根據(jù)時機選擇的具體芯片進行輸入模擬信號極性轉(zhuǎn)換等設(shè)計。方案1采用分級式轉(zhuǎn)化器，這種轉(zhuǎn)換采用兩步或多步進行分辨的閃爍是轉(zhuǎn)換，進而快速的完成“模擬-數(shù)字”信號的轉(zhuǎn)換，同時可以實現(xiàn)較高的分辨率。方案2采用雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度高，但是轉(zhuǎn)換速度不太快，若用于溫度測量，不能與時地反映當前的溫度值，而

9、且多數(shù)雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器其輸出端都不是二進制碼，而是直接驅(qū)動數(shù)碼管的。所以，若直接將其輸出端接I/O接口會給軟件設(shè)計帶來激動的不方便。方案3采用逐次逼近式轉(zhuǎn)換器，對于這種轉(zhuǎn)換方式，通常是用一個比較輸入信號與作為基準的n位DAC輸出進行比較，并執(zhí)行n次1位轉(zhuǎn)換這種方法類似于天平上的二進制砝碼稱量物質(zhì)。采用逐次逼近寄存器，輸入信號僅與最高位（MSB）比較，確定DAC的最高位（DAC滿量程的一半）。確定后結(jié)果（0或1）被鎖存，同時加到DAC上，以決定DAC的輸出(0或1/2)。逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，如ADC0809、AD574等，其特點是轉(zhuǎn)換速度快精度也比較高，輸出為二進制碼，直接接I/O口，軟

10、件設(shè)計方便。ADC0809芯片包含8位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、8通道多路轉(zhuǎn)換器與微控制兼容的控制邏輯。8通道多路轉(zhuǎn)換器能直接連通8個單端輸入信號中任何一個。由于ADC0809設(shè)計時考慮到若干種模/數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)的優(yōu)點，所以該芯片非常適合于過程控制、微控制器輸入通道的結(jié)合口電路、智能儀器和機床控制等應(yīng)用場合，并且價格低廉，降低設(shè)計成本。方案選擇:選擇方案3 理由：用ADC0809采樣速度快，配合溫度傳感器應(yīng)用方便，價格低廉，降低設(shè)計成本。2.1.3數(shù)字顯示部分通常的LED顯示器有段或8段和“米”字段之分。這種顯示器有共陽極和共陰極兩種。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公陰極接地。當某個發(fā)

11、光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽極LED顯示器的工作原理也是一樣的。方案1采用靜態(tài)顯示方式。在這種方式下，各位LED顯示器共陽極或共陰極連接在一起并接地或電源正，每位的段選線分別與一個8位的鎖存器輸出相連，各個LED的顯示符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個字符為止，正因為如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。若用I/O口接口，這需要占用N.8位I/O口（LED顯示器的個數(shù)N）。這樣的話，如果顯示器的個數(shù)較多，那使用的I/O接口就更多，因此在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都不用靜態(tài)顯示。方案2采用動態(tài)顯示方式。當多位LED顯示時，通常將所有位的段選線相

12、應(yīng)的并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制，形成段選線的多路復用。而各位的共陽極或共陰極分別有相應(yīng)的I/O口控制，實現(xiàn)各位的分時選通。其中段選線占用一個8位I/O，而位選線占用N個I/O口（N為LED顯示器的個數(shù)）。由于各位的選段線并聯(lián)，段碼的輸出對各位來說都是一樣的，因此，同一時刻，如果各位選線都處于選通狀態(tài)的話，那LED顯示器將顯示一樣的字符。若要各位LED能顯示出與本位相應(yīng)的字符，就必須采用掃描顯示方式，即在某一時刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時，段選線上輸出端相應(yīng)位要顯示字符的段碼。這種顯示方式占用的I/O個數(shù)為8+N(N為LED顯示器的個數(shù))，相對

13、靜態(tài)顯示少了很多，但需要占用大量的CPU資源，當CPU處理別的事情時，顯示可能出現(xiàn)閃爍或者不顯示的情況。方案3采用移位寄存器擴展I/O口，只需要占用3個I/O口，即數(shù)據(jù)（DATE）、時鐘（CLOCK）、輸出使能（OUTPUT ENABLE）,從理論上講就無限制地擴展I/O口，而且顯示數(shù)據(jù)靜態(tài)顯示，幾乎不占用CPU資源。采用擴展口后，又能采用靜態(tài)顯示，這樣，既解決了靜態(tài)顯示占用I/O口多的問題，也解決了動態(tài)顯示不穩(wěn)定、容易閃爍、占用CPU資源過多的問題。方案選擇：選擇方案3 理由：非常節(jié)約I/O口，又有靜態(tài)顯示的特點，亮度高，節(jié)約CPU的使用率。2.1.4加熱降溫驅(qū)動控制電路采用開關(guān)量控制，如繼

14、電器、雙向可控硅、光耦等?？販乜焖?，但是雙向可控硅驅(qū)動電路比較麻煩，調(diào)試也麻煩，若用現(xiàn)成的固態(tài)繼電器(其實就是把雙向可控硅和驅(qū)動電路做在一起的)價格比較貴。若用繼電器時要注意其電感的反向電動勢，和開關(guān)觸點對電源的影響，以與開關(guān)脈沖對整個電路的影響等。應(yīng)該加入必要的防干擾的措施。方案1：采用單向晶閘管，這是一種大功率半導體器件，它既有單向?qū)щ姷恼髯饔?，又有可以控制開關(guān)作用。利用它可以用較小的功率控制較大功率。在交、直流電動機調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)和無觸點開關(guān)等方面均獲得了廣泛的應(yīng)用。這種晶閘管與二極管不同的是，當其兩端加上正向電壓而控制極不加電壓時，晶閘管并不導通，其正向電流很小，處于正

15、向阻斷狀態(tài)；當加上正向電壓、且控制極上（與陰極）也加上一正向電壓時，晶閘管便進入導通狀態(tài)，這時管壓降很?。?V左右）。這時即使控制電壓消失，仍然保持導通狀態(tài)，所以控制電壓沒有必要一直存在，通常采用脈沖形式，以降低觸發(fā)功耗。它不具有自關(guān)斷能力，要切斷負載電流，只有使陽極電流減小到維持電流以下，或加上反向電壓實現(xiàn)關(guān)斷。若在交流回路中應(yīng)用，當電流過零和進入負半周時，自動關(guān)斷，為了使其再次導通，必須重加控制信號。方案2：采用光耦合雙向可控硅驅(qū)動電路，這種器件是一種單片機輸出與雙向可控硅之間較理想的接口器件，它由輸入和輸出兩部分組成，輸入部分是一個砷化鎵發(fā)光二極管，該二極管在5毫安-15毫安正向電流作用

16、下發(fā)出足夠強度的紅外光，觸發(fā)輸出部分。輸出部分是一個桂光敏雙向可控硅，在紅外線作用下可雙向?qū)?。光電耦合器也常用于較遠距離的信號隔離傳送。一方面光耦合可以起到隔離兩個系統(tǒng)地線線的作用，使兩個系統(tǒng)的電源相互獨立，消除地電位不同所產(chǎn)生的影響。另一方面，光耦合器的發(fā)光二極管是電流驅(qū)動器件，可以形成電流環(huán)路的傳送形式。由于電流環(huán)電路時低阻抗電路，對噪音的敏感度低，因此提高通訊系統(tǒng)的抗干擾能力。常用于有噪音干擾的環(huán)境里傳輸信號。方案選擇：選擇方案2 理由:達到同樣的加熱效果，開關(guān)控制容易，驅(qū)動簡單，通訊系統(tǒng)的抗干擾能力強。2.2單元電路設(shè)計2.2.1溫度采集電路溫度采集系統(tǒng)主要由AD590,OP07 ,

17、ICL8069組成。選用溫度傳感器AD590, AD590具體較高精度和重復性（重復性優(yōu)于0.1攝氏度，其良好的非線性可以保證優(yōu)于0.1攝氏度的測量精度，利用其重復性較好的特點，通過非線形補償，可以達到0.1攝氏度測量精度）。超低溫飄逸高精度運算放大器OP-07將“溫度-電壓”信號進行放大，便于A/D進行轉(zhuǎn)換，以提高溫度采集電路的可靠性。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mv/k，溫度0攝氏度時輸出為0，溫度25攝氏度時輸出為2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為1ua/k。這樣便于A/D轉(zhuǎn)換器采集數(shù)據(jù)。2.2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路選用89S51作為

18、中央處理器，A/D轉(zhuǎn)換器選用ADC0809。 圖3 A/D轉(zhuǎn)換電路用單片機控制ADC時，多數(shù)采用查詢和中斷控制兩種方式。查詢法事在單片機把啟動命令送到ADC之后，執(zhí)行別的程序，同時對ADC的狀態(tài)進行查詢，以檢查ADC變換是否已經(jīng)完成，如查詢到變換已結(jié)束，則讀入轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)據(jù)。中斷控制是在啟動信號送到ADC之后，單片機執(zhí)行別的程序。當ADC轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結(jié)束并向單片機發(fā)出中斷請求信號時，單片機響應(yīng)此中斷請求，進入終端服務(wù)程序，讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，并進行必要的數(shù)據(jù)處理，然后返回到原程序。這種方法單片機無需進行轉(zhuǎn)換時間管理，CPU效率高，所以特別適合與變換時間較長的ADC。本設(shè)計采用查詢方式進行數(shù)據(jù)收集。由于A

19、DC0809片無時鐘，故利用8051提供的地址所存使能信號ALE經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后獲得時鐘。因為ALE信號的頻率是單片機始終頻率的六分之一，如果始終頻率為6MHz,則ALE信號的頻率為1MHz,經(jīng)二分頻后為500kHZ，與AD0809時鐘頻率的典型值吻合。由于AD0809具有三態(tài)輸出鎖存器，故其數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與單片機的數(shù)據(jù)總線相連。地址碼引腳ADDAC分別與地址總線的低三位A0,A1,A2相連，以選通IN0IN7中的一個通道。采用單片機的P2.7（地址總線最高位A15）作為A/D的片選信號。并將A/D的ALE和START腳連在一起，以實現(xiàn)在鎖存通道地址的同時啟動ADC0809轉(zhuǎn)換。啟動信號

20、由單片機的寫信號WR和P2.7經(jīng)或非門而產(chǎn)生。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時，用單片機的讀信號RE和P2.7經(jīng)或非門加工得到的正脈沖作為OE信號去打開三態(tài)輸出鎖存器。編寫的軟件按下列順序動作：令P2.7=A15=0,并用A0、A1、A2的組合制定模擬通道的地址；執(zhí)行一條輸出指令，啟動A/D轉(zhuǎn)換；然后根據(jù)所選用的是查詢、中斷、等待延時三種方式之一的條件去執(zhí)行一條輸入指令，讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。ADC0809是一個8路8位逐次逼近的A/D轉(zhuǎn)換器。ADC0809的轉(zhuǎn)換時間為100us。在CPU發(fā)出啟動A/D命令后，便執(zhí)行一個固定的延時程序，延時時間應(yīng)略大于A/D的轉(zhuǎn)換時間；延時程序一結(jié)束，便執(zhí)行數(shù)據(jù)讀入指令，讀取轉(zhuǎn)

21、換結(jié)果。我們只用了其一路AD轉(zhuǎn)換，參考電壓2.56V,即一位數(shù)字量對應(yīng)10mV即1攝氏度。所以用起來很方便。2.2.3顯示電路顯示電路由P2.0 P2.1 和P2.2擔任.位控電流較大,每一位用一只小型PNP三極管連接在數(shù)碼管的倆個公共端,當P2.0 P2.1 和P2.2中的一個引腳為低電平時,相應(yīng)的數(shù)碼管就會顯示P1口送來的容圖5 顯示電路2.2.4驅(qū)動控制電路光耦合雙向可控硅驅(qū)動器是一種單片機輸出與雙向可控硅之間較理想的接口器件，它由輸入和輸出兩部分組成，輸入部分為砷化鎵發(fā)光二極管，該二極管在5ma15ma正向電流作用下發(fā)出足夠強度的紅外光，觸發(fā)輸出部分。輸出部分為硅光敏雙向可控硅，在紅外

22、線作用下可雙向?qū)?。該器件為六引腳雙列直插式封裝。光耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種“電-光-電”轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的因較為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等。光耦合器的種類較多，常見的有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達林頓型、集成電路型等。在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強度取決于激勵電流大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因為電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，有受光器輸出端引出，這樣就實現(xiàn)了“電-光-電”的裝換。在

23、光耦合器部，由于發(fā)光管和受光器之間的耦合電容很小，所以共模輸入電壓通過極間耦合電容對輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。在發(fā)光二極管上提供一個偏置電流，再把信號電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上，這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增減變化的光信號，其輸出電流將隨輸入的信號電壓作線性變化。光電耦合器也可工作于開關(guān)狀態(tài)，傳輸脈沖信號。在傳輸脈沖信號時，輸入信號和輸出信號之間存在一定的延時時間，不同結(jié)構(gòu)的光耦合器輸入、輸出延時時間相差很大?？照{(diào)通電后，制冷系統(tǒng)制冷劑的低壓蒸汽被壓縮機吸入并壓縮為高壓蒸汽后排至冷凝器。同時軸流風扇吸入的室外空氣流經(jīng)冷凝器，帶走制冷劑放出的熱量，使高壓制冷劑蒸汽凝結(jié)為

24、高壓液體。高壓液體經(jīng)過濾器、節(jié)流機構(gòu)后噴入蒸發(fā)器，并在相應(yīng)的低壓下蒸發(fā)，吸取周圍的熱量。同時貫流風扇使空氣不斷進入蒸發(fā)器的肋片間進行熱交換，并將放熱后變冷的空氣向室。如此室空氣不斷循環(huán)流動，達到降溫的目的。2.2.5 鍵盤電路采用獨立式按鍵設(shè)計，每個按鍵各接一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。軟件設(shè)計采用查詢方式和外部中斷相結(jié)合的方法設(shè)計，低電平有效。按鍵直接與89S51的I/O口線相連接，通過讀I/O口，判定各I/O的電平狀態(tài)，即可識別出按下的按鍵。4個按鍵分別接到P1.0、P1.1、P1.2、RST。對于這種鍵各程序可以采用中斷查詢的方法，功能就是：檢測是

25、否有鍵閉合，如有鍵閉合，則去除鍵抖動，判斷鍵號并轉(zhuǎn)入相信的鍵處理。其功能很簡單，4個鍵定義如下。P1.0：功能轉(zhuǎn)換鍵，按此鍵則開始鍵盤控制。P1.1：按此鍵則溫度設(shè)定加1度。P1.2：按此鍵則溫度設(shè)定減1度。RST：復位鍵，使系統(tǒng)復位。第三章 軟件設(shè)計軟件設(shè)計從主程序流程圖設(shè)計開始，一次編制出各子程序。3.1程序流程圖3.1.1主程序流程圖本設(shè)計主程序流程如圖6所示。程序啟動后，首先清理系統(tǒng)存，然后對溫度進行采集，并通過A/D轉(zhuǎn)換后，傳輸?shù)絾纹瑱C，再由單片機控制顯示設(shè)備，然后系統(tǒng)進入待機狀態(tài)，等待鍵盤輸入設(shè)定溫度，然后系統(tǒng)將設(shè)定溫度與現(xiàn)在溫度進行比較，得出結(jié)果后，啟動制冷系統(tǒng)或是加熱系統(tǒng)。主程

26、序開始采集溫度和設(shè)定值比較鍵盤輸入設(shè)定值調(diào)顯示程度調(diào)A/D程度查詢溫度啟動加熱/降溫溫度采集和比較要控制溫度？與比較值相等？是否否是圖6 主程序流程圖3.1.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序圖7是A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖。89S51給出一個脈沖信號啟動A/D轉(zhuǎn)換后，ADC0809對接受到的模擬信號進行轉(zhuǎn)換，這個轉(zhuǎn)換過程大約需要100us，系統(tǒng)采用的是固定延時程序，所以在預(yù)先設(shè)定的延時后，89S51直接從ADC0809中讀取數(shù)據(jù)。 A/D入口讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)壓縮BCD碼作未壓縮處理查詢EOC啟動A/D轉(zhuǎn)換子程序結(jié)束調(diào)整好的十位和個位分別存入某地址單元圖7 A/D轉(zhuǎn)換子程序A/D轉(zhuǎn)換原則： 根據(jù)前向通道總誤差選精度

27、與分辨率 根據(jù)信號變化率選轉(zhuǎn)換速度 環(huán)境參數(shù) 微機接口要求3.1.3顯示子程序當系統(tǒng)傳送一個字節(jié)數(shù)給74LS164時，利用UART模式0。把DISPLAY-DATA中的初始數(shù)顯示到LED1和LED2，十位數(shù)值顯示到LED1，個位數(shù)值顯示到LED2;當是為數(shù)值為0時LED1不顯示。每個數(shù)值的顯示時間由DISPLAY-TIME確定。程序流程如圖8顯示子程序入口送設(shè)定值（70）到A帶C標志移位送采集值（71H）到A送C到I/O口帶C標志移位送C到I/O口（8次）字節(jié)送完？（8次）字節(jié)送完？是否否是子程序結(jié)束圖8顯示子程序流程圖3.2主程序清單主程序 ORG 0000H MOV P0,#0FFH ;初

28、始化 MOV P1,#00H MOV P2,#01011000B MOV P3,#0FFH CLR P3.4 LCALL DATAO8O9 ;調(diào)用AD MOV 70H ,#0FFH LCALL XS ；調(diào)用顯示 LCALL YS700MS ；調(diào)用延時 MOV A,6CH MOV P1,6CH LCALLY FY MOV P1,#09H LCALLY FY MAIN00:SETB P3.1 ；停止預(yù)置數(shù)DELAY43: MOV R6,#50DELAY53: MOV R7,#100DELAY63: P2.4,QIDONG DJNZ R7,DELAY63 DJNZ R6,DELAY53 DJNZ R

29、5,DELAY43 LCALLY DATA0809 LCALLY XS AJMP MAIN ；等待鍵盤輸入 LCALLY YS10S ；調(diào)用延時 LJMP STOPMAIN: MOV R5,#5O LCALLY KEYPROCTEMC:MOVP1, 00000001B 溫度控制請按1 LCALLY KEYPROC ；調(diào)用鍵盤子程序 CLR P3.6 LCALLY YS2MS CLR P3.7 LCALLY YS20MS CLR P3.6 LCALLY YS2MS CLR P3.7 LCALLY YS20MS LCALLY YY0 MOV R5,#50SRWD: MOV R4,#03HSRWD1

30、:MOV P2,#00000011B ;請輸入溫度值 LCALLY KEYPROC ;調(diào)用鍵盤子程序 CLR P3.6 LCALLY YS2MS CLR P3.7DELAY18: MOV R5,#53DELAY28: MOV R6,#50DELAY38: P2.3,HERE22 DJNZ R7,DELAY38 DJNZ R6,DELAY28 DJNZ R5,DELAY18 SETB P3.7 SETB P3.6 LCALLY YS20MS LCALLY DATA0809DELAY40: MOV R6,#50DELAY50: MOV R7,#200DELAY60: P2.3,HERE25 DJN

31、Z R7,DELAY60 DJNZ R6,DELAY50 DJNZ R5,DELAY40 DJNZ R4,TEML1 LJMP STOPHERE17: JNB P2.3,HERE17HERE25: LCALLY YS20MS MOV A,P3 ANL A,#0FHHERE26: P2.3,HERE26 CJNE A,#01H,BJ1 LCALL TEM AJMP TEMCBJ1: CJNE A,#02H,STOP AJMP SRWDSTOP: MOV P1,#00000010B ;按2鍵確定 LCALL KEYPROC ;調(diào)用鍵盤子程序 CLR P2.7 LCALLY YS20MS SETB

32、P2.7 AJMP QUDONGQUDONG: LCALL DATAO8O9 ；調(diào)用AD LCALL XS ；調(diào)用顯示 MOV A,70H CJNE A,#0FFH,AAA1 LJMP MAINAAA1: CJNE A,71H,HERE7 ；比較兩數(shù)大小不相等則跳CLR P1.6 ；清零兩口 CLR P1.7 AJMP DD1HERE7: JNC JIARE ；實時檢測 JC JIANGWENJIARE: SETB P1.7 CLR P1.6 AJMP DD1 JIANGWEN: SETB P1.6 CLR P1.7 AJMP DD1 LCALL DATAO8O9 ；調(diào)用AD MOV 70H,

33、#0FFH LCALL XS ；調(diào)用顯示 LCALL YS700MS ；調(diào)用延時DD1: MOV R5,#50DL11: MOV R6,#50DL21: MOV R7,#100DL31: P2.4,HERE8 DJNZ R7,Dl31 DJNZ R6,Dl21 DJNZ R5,Dl11 AJMP QUDONGHERE8: P2.4,AA1 AJMP DL3AA1: LCALL YS700MS P2.4,AA2 AJMP DL3AA2: LJMP MAINHERE9:LCALL YS10S ；調(diào)用延時DATA8870: MOV R5,#100 DELAY19: MOV R6,#50DELAY29

34、: MOV R7,#200DELAY39: P2.3,WAIT1 DJNZ R7,DELAY39 DJNZ R6,DELAY29 DJNZ R5,DELAY19 DJNZ R4,SRWD3 LJMP START ;重新復位啟動顯示子程序XS: MOV R0,#08HSTART: CLR P2.0 CLR P2.1 CLR P2.2 MOV A,70H LCALL YW MOV A,71H LCALL YW SETB P2.2 LCALL YS1MS RETYW: RLC A ;移位送數(shù) MOV P2.1,C CLR P2.0 SETB P2.0 DJNZ R0,YW MOV R0,#08H R

35、ETYY0: MOV R5,#74DELAY15: MOV R6,#50DELAY25: MOV R7,#200DELAY35: P2.3,HERE10 DJNZ R7,DELAY35 DJNZ R6,DELAY25 DJNZ R5,DELAY15 SETB P3.7 SETB P3.6 LCALL YS20MS RET 延時子程序YS2MS: MOV R6,#20HL11: MOV R7,#20HL22: DJNZ R7,L22 DJNZ R6,L11 RETYS700MS: MOV R5,#8DL1: MOV R6,#210DL2: MOV R7,#200DL3: DJNZ R7,DL3

36、DJNZ R6,DL2 DJNZ R5,DL1 RETYS20MS: MOV R6,#50YDL1: MOV R7,#200YDL2: DJNZ R7,YDL2 DJNZ R6,YDL1 RETYS10S: MOV R5,#100DELAY12: MOV R6,#140DELAY22: MOV R7,#200DELAY32: DJNZ R7,DELAY32 DJNZ R6,DELAY22 DJNZ R5,DELAY12 RETA/D轉(zhuǎn)換DATA0809: SETB P2.6 NOP NOP SETB P2.5 ;啟動AD NOP NOP CLR P2.5 HERE1: P2.6,HERE1 ;

37、低電平檢測HERE2: JNB P2.6,HERE2 ;數(shù)據(jù)調(diào)整 LCALL YSIMS MOV A,P0 ANL A,#O1111111B MOV B,#1OO DIV AB MOV A,B MOV B,#1O DIV AB MOV 6CH, A SWAP A MOV 6BH,B ORL A,6BH MOV 71H,A RET鍵盤子程序KEYPROC: MOV A,B ;從B寄存器中獲取鍵值 ACC.2,KEYSTART ;分析鍵的代碼，某位被按下，則該為1（因為在鍵 ；盤程序中已取反） ACC.3,KEYOVER ACC.4,KEYUP ACC.5,KEYDOWN AJMP KEY-RET

38、KEYTTART: SETB STARTEND ;第一個鍵按下后的處理AJMP KEY-RETKEYOVER: CLR STARTEND ;第二個鍵按下后的處理AJMP KEY-RETKEYUP： SETB UPDOWN ;第三個鍵按下后的處理AJMP KEY-RETKEYDOWN: CLR UPDOWN ;第四個鍵按下后的處理KEY-RET: RET KEY: CLR F0 ;清F0，表示無鍵按下 ORL P3,#00111100B ;將P3口的接有鍵的4位置1 MOV A,P3 ;取P3的值 ORL A,#11000011B ；將其取余四位置1 CPL A ；取反 JZ K-RET ；如果

39、為0則一定無鍵按下ACALL DELAY ；否則延時去鍵抖ORL P3,#00111100B MOV A,P3 ORL A,#11000011B CPL A JZ K-RET MOV B,A ；確實有鍵按下將鍵值存入B中 SETB F0 ；設(shè)置有鍵按下的標志K-RET: ORL P3,#00111100B ;此處循環(huán)等待鍵的釋放 MOV A,P3 ORL A,#11000011B CPL A JZ K-RET1 K-RET1: AJMP K-RET RET3.3系統(tǒng)調(diào)試1.靜態(tài)測試 不通電，不插器件，用萬用表×100歐姆擋按圖紙的接線點，看兩點間的連線是否接通不好，如果有電阻存在或者

40、不通，要糾其原因，需要將測試筆分別與兩器件的插腳孔相接觸，萬用表指針應(yīng)回零。其中一測試筆不動，另一測試筆再與最近的兩插孔腳接觸一下，其阻值應(yīng)無窮大，證明此線安裝無誤。再依次測量其他各連線。最后再測量電源正，負極入口處理電阻，應(yīng)有一定阻值，說明電路安裝有短路現(xiàn)象出現(xiàn)，決不能在此情況下通電。2.通電測量仍不插器件，用萬用表×10V檔，黑表筆在公共地端保持不動，紅表筆分別測各器件的插腳孔端，只有與電源端相連或有關(guān)分壓端的引腳才有電壓，其他引腳都不應(yīng)該有電壓，此檢查至關(guān)重要。電位器上的分壓電源看是否可調(diào)，初步調(diào)整到所規(guī)定的電壓數(shù)值。3.動態(tài)測試把所有器件插好通電，觀察幾秒，看電阻是否有發(fā)黑或

41、冒煙現(xiàn)象，用手觸摸一下集成器件，看是否有過熱發(fā)燙，如果沒有異常現(xiàn)象，立刻斷電，重新再查原因。用標準溫度計進行實測，觀察其誤差。4聯(lián)機統(tǒng)調(diào)將程序?qū)懭?9S51的ROM，通電調(diào)試。由于空調(diào)接連不方便，調(diào)試時用鍵盤輸入目標溫度值，僅僅檢驗驅(qū)動電路輸出信號是否正確。第四章 設(shè)計主要芯片介紹4.1 89S514.1.1 引腳圖圖9 引腳圖4.1.2 引腳功能介紹89S51是標準的40引腳雙列直插式集成電路芯片。它由一個8位CPU，一個振蕩器和時鐘電路，4KB的ROM程序存儲器，128B的RAM數(shù)據(jù)存儲器，21個特殊功能寄存器，兩個16位的定時器/計數(shù)器，可尋址的64KB外部數(shù)據(jù)存儲器和64KB外部程序存

42、儲器空間的控制電路，32條可編程的I/O口線（4個8位并行I/O端口P0、P1、P2、P3），一個可編程的全雙工串行口，具有5個中斷源、2個優(yōu)先級的終端結(jié)構(gòu)組成。引腳功能如下：I/O線：P0.0P0.7 P0口8位雙向I/O 口線。P1.0P1.7 P1口8位雙向I/O 口線。P2.0P2.7 P2口8位雙向I/O 口線。P3.0P3.7 P3口8位雙向I/O 口線。P3口線有第二功能，使用時首先按需要優(yōu)先選用它的第二功能，剩下的口線才作為I/O口線使用。ALE/PROG地址鎖存控制信號：在系統(tǒng)擴展時，ALE用于控制把P0輸出低8位地址送入鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時傳送。PSE

43、N外部程序存儲器讀選通信號：CPU在訪問外部程序存儲器時PSEN信號在每個機器周期中兩次有效（低電平），以實現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。但在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN信號不出現(xiàn)。EA/Vpp外部訪問允許/變成電源輸入端：當EA信號為低電平時，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器；而當EA信號為高電平時，則對ROM的讀操作從部程序存儲器（0000H0FFFH）開始，并可自動延續(xù)至外部程序存儲器。RST/VPD復位信號：當輸入的復位信號延續(xù)2個機器周期以上高電平時即為有效，用以完成單片機的復位操作。此引腳還可以接上備用電源，在Vcc掉電期間，由VPD向部RAM提供電源，以保持部RAM的

44、數(shù)據(jù)。XTAL1和XTAL2為結(jié)晶體引線端：當使用芯片部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。在單片機部，XTAL1是反相放大器的輸入端，該放大器構(gòu)成振蕩器；XTAL2接至反相放大器的輸出端。采用外部時鐘時，對于HMOS單片機，XTAL1引腳必須接地，XTAL2輸入外部時鐘脈沖；對于CHMOS單片機，XTAL1作為驅(qū)動端，XTAL2引腳應(yīng)懸空。Vss：引腳接地線。Vcc：接+5V電源。4.2 ADC0809ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以與微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機直接接口

45、。4.2.1 ADC0809的部邏輯結(jié)構(gòu)圖10 ADC0809的部邏輯結(jié)構(gòu)由上圖可知，ADC0809由一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 4.2.2 引腳結(jié)構(gòu)圖11 ADC0809引腳結(jié)構(gòu)IN0IN7：8條模擬量輸入通道 ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓圍是05V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在

46、輸入前增加采樣保持電路。 地址輸入和控制線：4條ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當ALE線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。表一 ADC0809真值表數(shù)字量輸出與控制線：11條ST為轉(zhuǎn)換啟動信號。當ST上跳沿時，所有部寄存器清零；下跳沿時，開始進行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當EOC為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片

47、機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7D0為數(shù)字量輸出線。 CLK為時鐘輸入信號線。因ADC0809的部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ， VREF（），VREF（）為參考電壓輸入。4.2.3 ADC0809應(yīng)用說明（1）ADC0809部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機直接相連。 （2）初始化時，使ST和OE信號全為低電平。 （3）送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。 （4）在ST端給出一個至少有100ns寬的正脈沖信號。（5）是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號來判斷。（6）當EOC變?yōu)楦唠娖綍r，

48、這時給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機了。4.2.4 ADC0809的主要性能指標 8路8位AD轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位 具有轉(zhuǎn)換起停控制端 轉(zhuǎn)換時間為100s 單個5V電源供電 模擬輸入電壓圍05V，不需零點和滿刻度校準。 工作溫度圍為-4085攝氏度 低功耗，約15Mw4.2.5 ADC0809讀寫啟動以與A/D轉(zhuǎn)換的時序圖12 ADC0809的時序圖4.3 AD590的應(yīng)用電路1、基本應(yīng)用電路圖1是AD590的封裝形式與是AD590用于測量熱力學溫度的基本應(yīng)用電路。因為流過AD590的電流與熱力學溫度成正比，當電阻R1和電位器R2的電阻之和為1kW時，輸出電壓VO隨溫度的變化為1mV/

49、K。但由于AD590的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應(yīng)對電路進行調(diào)整。調(diào)整的方法為：把AD590放于冰水混合物中，調(diào)整電位器R2，使VO=273.2mV?；蛟谑覝叵?25)條件下調(diào)整電位器,使VO=273.2+25=298.2（mV）。但這樣調(diào)整只可保證在0或25附近有較高精度。圖13AD590的封裝與基本電路2、攝氏溫度測量電路 如圖14所示，電位器R2用于調(diào)整零點，R4用于調(diào)整運放LF355的增益。調(diào)整方法如下：在0時調(diào)整R2，使輸出VO=0，然后在100時調(diào)整R4使VO=100mV。如此反復調(diào)整多次，直至0時，VO=0mV，100時VO=100mV為止。最后在室溫下進行校驗。例如，若室溫為25，那么VO應(yīng)為25mV。冰水混合物是0環(huán)境，沸水為100環(huán)境。要使圖2中的輸出為200mV/，可通過增大反饋電阻（圖中反饋電阻由R3與電位器R4串聯(lián)而成）來實現(xiàn)。另外，測量華氏溫度（符號為）時，因華氏溫度等于熱力學溫度減去255.4再乘以9/5，故若要求輸出為1mV/，則調(diào)整反饋電阻約為180kW，使得溫度為0時， VO=17.8mV；溫度為100時，VO=197.8mV。AD581是高精度集成穩(wěn)壓器，輸入電壓最大為40V，輸出10V。圖14用于測攝氏