基于单片机的温度控制系统.doc

1目录1 引言………………………………………………………2 系统总体设计…………………………………………2.1 元器件基本知识……………………………………………2.1.1 单片机 AT89S51…………………………………………2.1.2 模数转换器 ADC0809……………………………………2.1.3 温度传感器 AD590………………………………………2.1.4 数码管 LED 显示器………………………………………2.2 原理图………………………………………………………2.2.1 原理图……………………………………………………2.2.2 功能………………………………………………………3 软件详细设计…………………………………………3.1 流程图………………………………………………………3.2 原代码………………………………………………………4 实验过程中经验及心得………………………………4.1 实验过程中出现的问题及解决方法………………………4.2 ADC0809 的 CLK 信号与单片机的经典接法………………参考文献………………………………………………1 引言随着社会主义现代化的发展，在科学技术突飞猛进的今天，人工智能起不不可忽视的作用。

尤其是各种智能化的仪器、仪表在农、工业的广泛应用给社会带来了极大的便利本文就是一个利用温度来实现简单智能控制的例子它完成了从温度的采集、转换、显示2以及控制的一系列任务由于时间关系，本文并未深入探讨温度的具体实例例如根据温度来控制热水器、电风扇等与温度有关的设备但是它提供了一个通过温度来控制设备的基本思想和原理相信能在实际应用中为我们的生活带来更大的便利98 年，Prote 公司推出了给人全新感觉的 Proel98Protel98 以其出众的自动布线能力获得了业内人士的一直好评99 年，Protel 公司又推出了最新一代的电子线路设计系统——Protel99在Protel99 中加入了许多全新的特色2 系统总体设计2.1 元器件基本知识2.1.1 单片机 AT89S51a.主要特性● 与 MCS-51 单片机产品兼容● 4K 字节在系统可编程 Flash 存储器● 1000 次擦写周期● 全静态工作：0Hz—33MHz● 32 个可编程 I/O 口线● 2 个 16 位定时器/计数器● 6 个中断源● 全双工 UART 串行通道● 低功耗空闲和掉电模式● 掉电后中断可唤醒● 看门狗定时器● 双数据指针● 灵活的 ISP 编程（字或字节模式）● 4.0---5.5V 电压工作范围b.内部结构图 3-1 是单片机 AT89S51 的内部结构总框图。

它可以划分为 CPU、存储器、并行口、串行口、定时/计数器和中断逻辑几个部分● CPU 由运算器和控制逻辑构成其中包括若干特殊功能寄存器（SFR）● AT89S51 时钟有两种方式产生，即内部方式和外部方式 （如图 3-2 所示）3● AT89S51 在物理上有四个存储空间：片内/片外程序存储大路、片内/片外数据存储器片内有 256B 数据存储器 RAM 和 4KB 的程序存储器 ROM除此之外，还可以在片外扩展 RAM 和 ROM，并且和有 64KB 的寻址范围● AT89S51 内部有一个可编程的、全双工的串行接口它串行收发存储在特殊功能寄存器 SFR 的串行数据缓冲器 SBUF 中的数据图 2-1 AT89S51 内部结构框图● AT89S51 共有 4 个（P0、P1、P2、P3 口）8 位并行 I/O 端口，共 32 个引脚P0 口双向 I/O 口，用于分时传送低 8 位地址和 8 位数据信号；P1、P2、P3 口均为准双向 I/O 口；其中 P2 口还用于传送高 8 位地址信号；P3 口每一引脚还具有特殊功能（图 3-3） ，用于特殊信号的输入输出和控制信号● AT89S51 内部有两个 16 位可编程定时器/计数器 T0、T1。

最大计数值为 216-1工作方式和定时器或计数器的选择由指令来确定4图 2-2 AT89S51 的时钟电路图 2-3 P3 口引脚的特殊功能● 中断系统允许接受 5 个独立的中断源，即两个外部中断，两个定时器/计数器中断以及一个串行口中断c.外部特性（引脚功能）AT89S51 芯片有 40 条引脚，双列直插式封装引脚图如 2-4 所示：● Vcc(40)：电源+5V● Vss(20): 接地● XTAL1（19）和 XTAL2（18）：使用内部振荡电路时，用来接石英晶体和电容；使用外部时钟时，用来输入时钟脉冲● P0 口（39—32）：双向 I/O 口，既可作地址/数据总线口用，也可作普通 I/O 口用● P1 口（1—8）：准双向通用 I/O 口5● P2 口（21—28）：准双向口，既可作地址总线口输出地址高 8 位，也可作普通I/O 口用● P3 口（10—17）：多用途口，既 图 3-4 AT89S51 引脚图可作普通 I/O 口，也可按每位定义的第二功能操作● ALE/~PROG（30）：地址锁存信号输出端在访问片外丰储器时，若 ALE 为有效高电平，则 P0 口输出地址低 8 位，可以用 ALE 信号作外部地址锁存信号。

公式（2—1）f ALE=1/6fOSC ,也可作系统中其它芯片的时钟源第二功能~PROG 是对 EPROM 编程时的编程脉冲输入端● RST/VPD（9）：复位信号输入端AT89S51 接能电源后，在时钟电路作用下，该脚上出现两个机器周期以上的高电平，使内部复位第二功能是 VPD，即备用电源输入端当主电源 Vcc 发生故障，降低到低电平规定值时，V PD将为 RAM 提供备用电源，发保证存储在 RAM 中的信号不丢失● ~EA/Vpp(31):内部和外部程序存储器选择线~EA=0 时访问外部 ROM 0000H—FFFFH；~EA=1 时，地址 0000H—0FFFH 空间访问内部 ROM，地址 1000H—FFFFH 空间访问外部 ROM● ~PSEN（29）：片外程序存储器选通信号，低电平有效 2.1.2 模数转换器 AD0809a.主要特性● 8 路 8 位 A／D 转换器，即分辨率 8 位 ● 具有转换起停控制端 ● 转换时间为 100μs● 单个＋5V 电源供电 ● 模拟输入电压范围 0～＋5V，不需零点和满刻度校准 ● 工作温度范围为-40～＋85 摄氏度 ● 低功耗，约 15mW。

b.内部结构 ADC0809 是 CMOS 单片型逐次逼近式 A／D 转换器，内部结构如图 3-5 所示，它由 8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8 位开关树型 D／A 转换器、逐次逼近寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成因此，ADC0809 可处理 8 路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作输入输出与 TTL 兼容6图 2-5 ADC0809 内部结构框图c.外部特性（引脚功能）ADC0809 芯片有 28 条引脚，采用双列直插式封装，如图 3-6 所示下面说明各引脚功能●IN0～ IN7： 8 路模拟量输入端●2-1～2-8 ：8 位数字量输出端●ALE（22）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效●START（6）： A／D 转换启动信号，输入，高电平有效●EOC（7）： A／D 转换结束信号，输出，当 A／D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平） 图 2-6 ADC0809 引脚图 ●OE（9）：数据输出允许信号，输入，高电平有效当 A／D 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。

●CLK（10）：时钟脉冲输入端典型值为 640KHZ●REF（+） 、REF （-）：参考电压输入端●Vcc（11）：电源，＋5V●GND（13）：地●ADDA、ADDB、ADDC： 3 位地址输入线，用于选通 8 路模拟输入中的一路如表2-1 所示 表 2-1 ADDA、ADDB、ADDC 模拟通道地址码701A D 5 9 0- +A. ...d.ADC0809 的工作过程首先输入 3 位地址，并使 ALE=1，将地址存入地址锁存器中此地址经译码选通 8 路模拟输入之一到比较器START 上升沿将逐次逼近寄存器复位下降沿启动 A／D 转换，之后 EOC 输出信号变低，指示转换正在进行直到 A／ D 转换完成，EOC 变为高电平，指示 A／D 转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请当 OE 输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上2.1.3 温度传感器 AD590a.主要特性AD590 是 美 国 模 拟 器 件 公 司 生 产 的 单 片 集 成 两 端 感 温 电 流 源 它 的 主 要 特 性 如 下 ：● 流 过 器 件 的 电 流 （ A） 等 于 器 件 所 处 环 境 的 热 力 学 温 度 （ 开 尔 文 ） 度 数 ， 即 ：A/K 公 式 （ 2-2）式 中 ： —流 过 器 件 （ AD590） 的 电 流 ， 单 位 为 A；T—热 力 学 温 度 ， 单 位 为 K。

● A D590 的 测 温 范 围 为 -55℃ ～ +150℃ ● AD590 的 电 源 电 压 范 围 为 4V～ 30V 电 源 电 压 可 在 4V~6V 范 围 变 化 ， 电 流 变 化1A， 相 当 于 温 度 变 化 1K AD590 可 以 承 受 44V 正 向 电 压 和 20V 反 向 电 压 ， 因 而 器 件 反 接也 不 会 被 损 坏 ● 输 出 电 阻 为 710M● 精 度 高 AD590 共 有 I、 J、 K、 L、 M 五 档 ， 其 中 M 档 精 度 最 高 ， 在 -55℃ ～ +150℃范 围 内 ， 非 线 性 误 差 为 ±0.3℃ ● AD590 的 输 出 电 流 值 说 明 如 下 ：其 输 出 电 流 是 以 绝 对 温 度 零 度 （ -273℃ ） 为 基 准 ， 每 增 加 1℃ ， 它 会 增 加 1μ A 输 出电 流 ， 因 此 在 室 温 25℃ 时 ， 其 输 出 电 流 Iout=（ 273+25） =298μ Ab.内部结构 集 成 温 度 传 感 器 实 质 上 是 一 种 半 导 体 集 成 电 路 ， 它 是 利 用 晶 体 管 的 b-e 结 压 降 的 不饱 和 值 VBE与 热 力 学 温 度 T 和 通 过 发 射 极 电 流 I 的 下 述 关 系 实 现 对 温 度 的 检 测 ： 公 式 （ 2-3）式 中 ： K—波 尔 兹 常 数 ；q—电 子 电 荷 绝 对 值 。

集 成 温 度 传 感 器 具 有 线 性 好 、 精 度 适 中 、801AD590- +AR110k+5V0. ...灵 敏 度 高 、 体 积 小 、 使 用 方 便 等 优 点 ， 得 到 广 泛 应 用 集 成 温 度 传 感 器 的 输 出 形 式 分 为电 压 输 出 和 电 流 输 出 两 种 电 压 输 出 型 的 灵 敏 度 一 般 为 10mV/K， 温 度 0℃ 时 输 出 为 0， 温度 25℃ 时 输 出 2.982V 电 流 输 出 型 的 灵 敏 度 一 般 为 1A/Kc.外部特性（引脚功能）● Vcc(0):电源 4—30v● GND(1):接地图 2-7 AD590 引脚图d.典型应用电路AD590 产生的电流与绝对温度成正比，它可接收的工作电压为 4V－30V 检测的温度范围为－55℃－＋150℃，它有非常好的线性输出性能，温度每增加 1℃，。