1、. 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計報告：*：專業(yè)：日期：2011-4-13理工大學(xué)紫金學(xué)院電光系摘要 本次課程設(shè)計目的是設(shè)計一個簡易溫度控制儀，可以在四聯(lián)數(shù)碼管上顯示測得的溫度。主要分四部份電路：OP07放大電路，AD轉(zhuǎn)換電路，單片機局部電路，數(shù)碼管顯示電路。設(shè)計文氏電橋電路，得到溫度與電壓的關(guān)系，通過控制電阻值改變溫度。利用單片機將現(xiàn)在溫度與預(yù)設(shè)溫度進展比擬，將比擬結(jié)果在LED數(shù)碼管上顯示，同時實現(xiàn)現(xiàn)在溫度與預(yù)設(shè)溫度之間的切換。關(guān)鍵詞 放大電路 轉(zhuǎn)換電路 控制電路 顯示. 目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc1162 1 引言 PAGEREF _Toc1162 4 HYPERL

2、INK l _Toc14271 11 系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc14271 4 HYPERLINK l _Toc25379 1.1.1 設(shè)計思路 PAGEREF _Toc25379 4 HYPERLINK l _Toc20058 1.1.2 總體方案設(shè)計 PAGEREF _Toc20058 4 HYPERLINK l _Toc20286 2 單元模塊設(shè)計 PAGEREF _Toc20286 5 HYPERLINK l _Toc9450 2.1 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計 PAGEREF _Toc9450 5 HYPERLINK l _Toc31496 2.1.1 溫度傳感器電路的設(shè)計

3、 PAGEREF _Toc31496 5 HYPERLINK l _Toc4795 2.1.2 信號調(diào)理電路的設(shè)計 PAGEREF _Toc4795 5 HYPERLINK l _Toc24364 2.1.3 A/D采集電路的設(shè)計 PAGEREF _Toc24364 5 HYPERLINK l _Toc23083 2.1.4 單片機電路 PAGEREF _Toc23083 6 HYPERLINK l _Toc14184 2.1.5 鍵盤及顯示電路的設(shè)計 PAGEREF _Toc14184 6 HYPERLINK l _Toc10101 2.1.6 輸出控制電路的設(shè)計 PAGEREF _Toc1

4、0101 6 HYPERLINK l _Toc10421 2.2元器件的選擇 PAGEREF _Toc10421 6 HYPERLINK l _Toc13994 2.3特殊器件的介紹 PAGEREF _Toc13994 7 HYPERLINK l _Toc1499 2.3.1 OP07A PAGEREF _Toc1499 7 HYPERLINK l _Toc25227 2.3.2 ADC0809 PAGEREF _Toc25227 7 HYPERLINK l _Toc3424 2.3.3 ULN2003 PAGEREF _Toc3424 9 HYPERLINK l _Toc11047 2.3.

5、4 四聯(lián)數(shù)碼管共陰 PAGEREF _Toc11047 9 HYPERLINK l _Toc5169 2.4各單元模塊的聯(lián)接 PAGEREF _Toc5169 10 HYPERLINK l _Toc31332 3.1開發(fā)工具及設(shè)計平臺 PAGEREF _Toc31332 11 HYPERLINK l _Toc27270 3.1.1 Proteus特點 PAGEREF _Toc27270 11 HYPERLINK l _Toc24032 3.1.2 Keil特點 PAGEREF _Toc24032 11 HYPERLINK l _Toc29887 3.1.3 局部按鍵 PAGEREF _Toc2

6、9887 12HYPERLINK l _Toc23799 4 系統(tǒng)測試 PAGEREF _Toc23799 16 HYPERLINK l _Toc32578 5 小結(jié)和體會 PAGEREF _Toc32578 19 HYPERLINK l _Toc17629 6 參考文獻 PAGEREF _Toc17629 201 引言電子系統(tǒng)設(shè)計要求注重可行性、性能、可靠性、本錢、功耗、使用方便和易維護性等?？傮w方案的設(shè)計與選擇：由技術(shù)指標(biāo)將系統(tǒng)功能分解為:假設(shè)干子系統(tǒng)，形成假設(shè)干單元功能模塊。單元電路的設(shè)計與選擇：盡量采用熟悉的電路，注重開發(fā)利用新電路、新器件。要求電路簡單，工作可靠，經(jīng)濟實用。11 系統(tǒng)

7、設(shè)計1.1.1 設(shè)計思路本次實驗基于P89L51RD2FN的溫控儀設(shè)計采用Pt100溫度傳感器。1.1.2 總體方案設(shè)計熱敏電阻測溫調(diào)理電路設(shè)定輸入單片機LED顯示控制輸出雙向可控硅繼電器控制對象風(fēng)扇信號調(diào)理電路A/D采集電路加熱絲傳感器設(shè)計要求1.采用Pt100溫度傳感器，測溫圍 -20 -100；2.系統(tǒng)可設(shè)定溫度值；3.設(shè)定溫度值與測量溫度值可實時顯示；4.控溫精度：0.5。2 單元模塊設(shè)計2.1 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計2.1.1 溫度傳感器電路的設(shè)計實現(xiàn)溫度T和電阻R的對應(yīng)關(guān)系。電橋中R1=R2=R3=200=R,R4為溫度傳感器，溫度變化，導(dǎo)致電橋的一個橋臂上的電阻也就是R4的

8、阻值變化。2.1.2 信號調(diào)理電路的設(shè)計實現(xiàn)將溫度T 和電阻R的對應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)化為溫度T 和電壓V的對應(yīng)關(guān)系。利用電橋的原理，R4的阻值變化使電橋兩點的電位差改變，此兩點作為運算放大器的兩個輸入。2.1.3 A/D采集電路的設(shè)計實現(xiàn)啟動、等待、采集數(shù)據(jù)。信號調(diào)理電路的輸出接0809的IN0。0809的ALE的START連接，單片機的P2.7和WR或非后接0809的START，P2.7和RD或非后接0809的OE。START脈沖來，A/D轉(zhuǎn)換開場，以EOC作為轉(zhuǎn)換完成的標(biāo)志使用的是等待方式，所以EOC未連接。2.1.4 單片機電路 最小系統(tǒng)。2.1.5 鍵盤及顯示電路的設(shè)計實現(xiàn)鍵盤數(shù)據(jù)輸入和溫度顯示

9、。利用四聯(lián)數(shù)碼管顯示三位的溫度值和一個C代表顯示的是溫度。兩個鍵盤按鍵調(diào)整預(yù)設(shè)溫度的上下。2.1.6 輸出控制電路的設(shè)計I/O驅(qū)動、繼電器、指示燈、負(fù)載。測得的溫度值高于預(yù)設(shè)溫度，紅燈亮，低于則綠燈亮：接兩個發(fā)光二極管。2.2元器件的選擇1. P89L51RD2FN2. AD08093. OP07A4. MA*2325. 驅(qū)動器ULN20036. 四聯(lián)數(shù)碼管MT0546AR7. 繼電器HRS2H-S-DC5V-N8. 發(fā)光二極管紅、綠色9. 三極管 9012PNP、 9013NPN11. 面包板、連接線、插頭座12. 周立功單片機實驗箱13. 電阻2003用于電橋，10k2,20 k2用于減法

10、器2.3特殊器件的介紹2.3.1 OP07AOP07引腳圖OP07A的特點：超低偏移： 150V最大 。低輸入偏置電流： 1.8nA 。低失調(diào)電壓漂移： 0.5V/。超穩(wěn)定，時間： 2V/month最大高電源電壓圍： 3V至22V2.3.2 ADC08091主要特性18路8位AD 轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。2具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕?轉(zhuǎn)換時間為100s。4單個5V電源供。5模擬輸入電壓圍05V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)。6工作溫度圍為-4085攝氏度。7低功耗，約15mW。2部構(gòu)造ADC0809 是CMOS單片型逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器，部構(gòu)造如圖1322 所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比擬器、8

11、位開關(guān)樹型DA轉(zhuǎn)換器、逐次逼近，存放器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此，ADC0809可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨工作。輸入輸出與TTL 兼容。IN0IN7：8路模擬電壓輸入端，用與輸入被轉(zhuǎn)換的模擬電壓。D0D7：A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端，與單片機的P0口相接。A、B、C：模擬通道地址選擇端，A 為低位，C為高位。3.A/D轉(zhuǎn)換完成數(shù)據(jù)的輸送A/D 轉(zhuǎn)換后得到的是數(shù)字量的模擬量，這些數(shù)據(jù)應(yīng)傳誦給單片機進展處理。數(shù)據(jù)串的關(guān)鍵是如何確定A/D轉(zhuǎn)換完成。因為只有確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，才進展傳送。為此可采用以下三種方式：定時傳送方式對于一種A時子程序。

12、A/D 轉(zhuǎn)換啟動后，就調(diào)動這個子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了。接著，就可以進展數(shù)據(jù)傳送A/D轉(zhuǎn)換來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標(biāo)是的和固定的。查詢方式A/D 轉(zhuǎn)換芯片說明有轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如ADC0809 的E端，因此可以通過查詢方式用軟件測試EOC的狀態(tài)，即可知道轉(zhuǎn)換是否完成，假設(shè)完成，則接著進展數(shù)據(jù)傳送。中斷方式中斷方式ADC0809與8031的中斷方式接口電路只需將0809的EOC端經(jīng)過一非門連接到8031的INTl 端即可。采用中斷方式可大大節(jié)省CPU的時間，當(dāng)轉(zhuǎn)換完畢時，EOC發(fā)出一個脈沖向單片機提出中斷請求，單片機響應(yīng)中斷請求，由外部中斷1的中斷效勞程序讀AD結(jié)果，并

13、啟動0809的下一次轉(zhuǎn)換，外部中斷1 采用邊沿觸發(fā)方式。2.3.3 ULN2003ULN200A電路具有以下特點：1電流增益高大于1000;2帶負(fù)載能力強輸出電流大于500mA;3溫度圍寬-4085;4工作電壓高大于50V。2.3.4 四聯(lián)數(shù)碼管共陰 四聯(lián)數(shù)碼管引腳圖2.4各單元模塊的聯(lián)接2.4.1 模塊連接鍵盤輸入單片機四聯(lián)數(shù)碼管高于設(shè)定低于設(shè)定紅燈亮綠燈亮集成運放OP07A/D0809共6個模塊。模塊1：信號調(diào)理電路：電橋+減法器模塊2：A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809模塊3：單片機89C51或P89L51RD2FN P0: AD數(shù)據(jù)采集；P1：數(shù)碼管段選信號a,b,c,d,e,f,g；P2.7

14、： A/D的OE； P3.4 P3.5 ：指示燈1，指示燈2 ； P2.0 P2.3 ：數(shù)碼管位選信號1,2,3,4；INT0: 鍵+；INT1: 鍵-。模塊4：鍵盤輸入：連接單片機的兩個外部中斷。模塊5：共陰四聯(lián)數(shù)碼管：位選P2.0 P2.3，段選P1。模塊6：控制輸出：接兩個指示燈。3 軟件設(shè)計3.1開發(fā)工具及設(shè)計平臺3.1.1 Proteus特點1.Proteus軟件提供數(shù)千種元器件和多達30多個元件庫。2.在Proteus軟件中，理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用。3.除了現(xiàn)實存在的儀器外，Proteus還可以以圖形的方式實時地顯示線路上變化的信號。4.虛擬儀器儀表具有理想的參

15、數(shù)指標(biāo)，可減少儀器對測量結(jié)果的影響。5.Proteus提供了比擬豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。3.1.2 Keil特點1.全功能的源代碼編輯器；2.器件庫用來配置開發(fā)工具設(shè)置；3.工程管理器用來創(chuàng)立和維護用戶的工程；4.集成的MAKE工具可以匯編、編譯和連接用戶嵌入式應(yīng)用；5.所有開發(fā)工具的設(shè)置都是對話框形式的；6.真正的源代碼級的對CPU和外圍器件的調(diào)試器；7.高級GDIAGDI接口用來在目標(biāo)硬件上進展軟件調(diào)試以及和Monitor-51進展通信。3.1.3 局部按鍵設(shè)定溫度與實際溫度間的切換數(shù)據(jù)的顯示 3.1.4 C代碼編寫#include#include

16、absacc.hbit flag;/采樣標(biāo)志unsigned char countor;/定時器定時的循環(huán)標(biāo)志unsigned char g,s,b,i;unsigned char Q=3,p=0;/設(shè)置預(yù)設(shè)溫度unsigned char m,n;sbit P34=P34;sbit P35=P35;sbit P30=P30;/為蜂鳴器提供一定頻率的方波void DisplaySecond(unsigned char s,b);/數(shù)碼管顯示函數(shù)的聲明void delay(void);/延時函數(shù)的聲明float a,result=0,result1=0,T;/*數(shù)碼管動態(tài)顯示*/unsigned

17、char Tab= 0*3F, /0 0*06, /1 0*5B, /2 0*4F, /30*66, /4 0*6D, /5 0*7D, /6 0*07, /7 0*7F, /8 0*6F, /9 0*39, /C ; /*定時器T0定時*/void t0_ser() interrupt 1 using 1 TL0=0*F0; TH0=0*D8; P30=!P30;/蜂鳴器產(chǎn)生的方波 countor+; if(countor=10) /循環(huán)10次到達定時0.1秒 countor=0;flag=1; /定時時間到，置采樣標(biāo)志為1，進展采樣/*采樣函數(shù)*/void samp() unsigned

18、int c; *BYTE0*7FF8=0;/進展一個寫操作，啟動A/D轉(zhuǎn)換 delay(); a=*BYTE0*7FF8;/將A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果保存為變量a result=a*5/256;/將A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果換算成十進制數(shù) if(result0.524&result1.940&result3.720&resultm) P35=1;P34=0; else P35=0;P34=1;/當(dāng)實際溫度大于預(yù)設(shè)溫度時，紅燈亮，反之綠燈亮/*外部中斷0，預(yù)設(shè)溫度加一*/void int0_ser() interrupt 0 using 0 delay(); if(INT0=0) p+; if(p=10) Q+;

19、p=0; for(i=0;i50;i+) DisplaySecond(Q,p);/*外部中斷1，預(yù)設(shè)溫度減一*/void int1_ser() interrupt 2 using 2 delay(); if(INT1=0) p-; if(p=0) Q-;p=9; for(i=0;i50;i+) DisplaySecond(Q,p);void main() TMOD=0*01;/定時器工作方式 TL0=0*F0; TH0=0*D8;/定時器初值 ET0=1;/定時器中斷開放 EA=1;/總允許 TR0=1;/啟動定時器T0 E*1=1;/外部中斷1開放 E*0=1;/外部中斷0開放 P*0=1;

20、/外部中斷0優(yōu)先級置高 P*1=1;/外部中斷1優(yōu)先級置高 IT0=1;/外部中斷0為邊沿觸發(fā)方式 IT1=1;/外部中斷1為邊沿觸發(fā)方式 while(1) if(flag) flag=0; samp();/采樣標(biāo)準(zhǔn)為1時，調(diào)用采樣函數(shù)進展采樣 DisplaySecond(s,b); /延時函數(shù) void delay(void) unsigned int j; for(j=0;j100;j+); /數(shù)碼管動態(tài)顯示函數(shù)void DisplaySecond(unsigned char s,b) P2=0*f1;/數(shù)碼管1亮 P1=Tab1g;/顯示溫度的百位 delay(); P2=0*f0; P

21、2=0*f2;/數(shù)碼管2亮 P1=Tab1s;/顯示溫度的十位 delay(); P2=0*f0; P2=0*f4;/數(shù)碼管3亮 P1=Tab1b;/顯示溫度的十位 delay(); P2=0*f0; P2=0*f8;/數(shù)碼管4亮 P1=0*39;/顯示C delay(); P2=0*f0;4 系統(tǒng)測試4.1溫度與電阻的關(guān)系：4.2溫度與電壓的關(guān)系：43溫度分段與電壓的擬合曲線：11到2444溫度分段與電壓的擬合曲線：25到3545溫度分段與電壓的擬合曲線：36到4846溫度分段與電壓的擬合曲線：49到6447溫度分段與電壓的擬合曲線：65到805 小結(jié)和體會+這次的電子系統(tǒng)綜合設(shè)計在理論上不

22、僅用到了單片機的知識，還用到了模電的知識。然而理論必須聯(lián)系實際。在這次的元器件的選擇上不僅考慮了其適用功能，還要考慮元件的適用環(huán)境。就像ULN2003APG是用來驅(qū)動四位共連數(shù)碼管的位選與段選的：因為單片機出來的電流太小，就算能驅(qū)動數(shù)碼管，但數(shù)碼管的亮度會比擬低。實踐總是能幫助理論知識的學(xué)習(xí)。通過這次系統(tǒng)設(shè)計，我理解了一些以前在理論課上沒有注意到的問題：A/D轉(zhuǎn)換中*BYTE0*7ff8=0，這句程序是用來給單片機的WR口提供信號，再通過或非門后將信號傳給ADC0809的START端，用來啟動A/D轉(zhuǎn)換；在單片機與A/D轉(zhuǎn)換的連接方法上有了更多的了解。三種連接方式：中斷方式、查詢方式、延時等待

23、。其中，中斷方式為EOC接非門；查詢方式為EOC接到單片機的任一接口，不斷查詢if(EOC=1);延時等待為EOC懸空，估計A/D轉(zhuǎn)換的時間。對一些管腳的認(rèn)識更加深刻：OE=“1時，讀取信號；在平時OE為低電平；繼電器的連接與功能問題；通過這次系統(tǒng)設(shè)計，知道了許多設(shè)計系統(tǒng)的方法，熟悉了系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟。在搭建電路后的原件選擇上考慮的方面更加廣了。設(shè)計程序時的思路也比以前更加寬了。在這次的設(shè)計中可以是預(yù)置溫度的顯示更加人性化。在按鍵按一次后就顯示預(yù)置溫度，接著再按則開場加減預(yù)置溫度；在調(diào)節(jié)預(yù)置溫度時不要顯示當(dāng)前溫度；等調(diào)節(jié)好后，再顯示當(dāng)前溫度。6 參考文獻1 胡宴如，耿燕. 模擬電子技術(shù)根底.

24、 : 高等教育, 2004. 213-216. 2 閆玉德，龍，俞虹. 單片機微型計算機原理與設(shè)計. 中國電力，2010.112-154,197-199,. 3 朱蘊璞. 傳感器原理與應(yīng)用. 國防工業(yè). 4 黃錦安. 電路. ：機械工業(yè)，2007. 附錄：系統(tǒng)原理圖：鍵盤輸入單片機四聯(lián)數(shù)碼管高于設(shè)定低于設(shè)定紅燈亮綠燈亮集成運放OP07A/D0809軟件仿真圖：信號調(diào)理電路控制電路圖AD采集電路與單片機電路數(shù)碼管顯示圖系統(tǒng)連接圖代碼#include#includeabsacc.hbit flag;/采樣標(biāo)志unsigned char countor;/定時器定時的循環(huán)標(biāo)志unsigned cha

25、r g,s,b,i;unsigned char Q=3,p=0;/設(shè)置預(yù)設(shè)溫度unsigned char m,n;sbit P34=P34;sbit P35=P35;sbit P30=P30;/為蜂鳴器提供一定頻率的方波void DisplaySecond(unsigned char s,b);/數(shù)碼管顯示函數(shù)的聲明void delay(void);/延時函數(shù)的聲明float a,result=0,result1=0,T;/*數(shù)碼管動態(tài)顯示*/unsigned char Tab1= 0*3F, /0 0*06, /1 0*5B, /2 0*4F, /3 0*66, /4 0*6D, /5 0*

26、7D, /6 0*07, /7 0*7F, /8 0*6F, /9 0*77, /A 0*7C, /B 0*39, /C 0*5E, /D 0*79, /E 0*71, /F ; /*定時器T0定時*/void t0_ser() interrupt 1 using 1 TL0=0*F0; TH0=0*D8; P30=!P30;/蜂鳴器產(chǎn)生的方波 countor+; if(countor=10) /循環(huán)10次到達定時0.1秒 countor=0;flag=1; /定時時間到，置采樣標(biāo)志為1，進展采樣/*采樣函數(shù)*/void samp() unsigned int c; *BYTE0*7FF8=0;/進展一個寫操作，啟動A/D轉(zhuǎn)換 delay(); a=*BYTE0*7FF8;/將A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果保存為變量a result=a*5/256;/將A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果換算成十進制數(shù) if(result0.524&result1.940&result3.720&resultm) P35=1