单片机课程设计报告

《微机原理与接**术》

课程设计报告。

题目温度控制器的设计。

学院电气工程学院。

班级电气 0802 班。

姓名杨洋。学号0 8 2 9 1 0 5 8

指导老师姜久春。

小组成员杨洋、徐国金。

2023年 1 月 12 日。

温度控制器的设计。

题目】温度控制器。

要求】1．采用1路模拟输入，电压范围为0——5v，控制温度变化范围为0——99.9。c 。

2．使用2个继电器分别控制加热器和风机，用来加热和降温。

3．目标温度保持在60度。

4．系统中加一个滞环，当温度低于50度，开始加热；当温度高于55度时，关加热器；

当温度高于70度时，开风机；当温度低于65度时，关风机。

5．使用3个数码管作为输出显示电压值或温度值。

预习及准备】

1．课题背景。

电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化。在现代社会中，温度控制不仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了各个方面。

而本次设计就是要通过以mcs-51系列单片机为控制核心，实现温度控制器的设计。

2．系统原理及流程图的初步设计。

通过调整继电器，则可将需要设定的温度随所对应的电压值传输给单片机，再由单片机控制显示器，显示出设定的电压值（即对应的温度值），再通过温度传感器和ad转换将采集的温度与设定的温度进行比较，若一致，则不动作，若不一致，则驱动加热或降温设备，从而实现对被控对象的温度控制。

经设计，温度控制器主要由单片机at89s51、温度采样电路、a/d转换电路、温度显示电路、温度输入电路、驱动电路等组成。我自己绘制的系统框图和主程序流程图如下所示：

图1 温度控制器系统框图。

主程序流程图如下所示：

图2 主程序流程图。

3．元件资料及管脚图。

预习部分：1）at89s51单片机。

at89s51是美国atmel公司生产的低功耗，高性能cmos8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的flash制度程序存储器，器件采用atmel公司的高密度、非易失行存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。

其主要组成和功能为：4k字节flash闪速存储器，节内部ram，32个i/o口线，看门狗（wdt），2个数据指针，2个16位定时器/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，at89s51可降至0hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式停止cpu的工作，但允许ram，定时/计数器，串行口及中断系统继续工作。掉电方式保存ram中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个复位。

其管脚图及框图如下：

图3 at89s51管脚图图4 at89s51功能框图。

2）adc0809（或adc0804）

adc0809是带有8位a/d转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的cmos组件。它是逐次逼近式a/d转换器，可以和单片机直接接口。其内部逻辑结构为：

adc0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个a/d转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用a/d转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存a/d转换完的数字量，当oe端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。

adc0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5v，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。地址输入和控制线：

4条。ale为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ale线为高电平时，地址锁存与译码器将a，b，c三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。a，b和c为地址输入线，用于选通in0－in7上的一路模拟量输入。

通道选择为：当cba的值由000——111变化时，分别选择in0——in7通道。数字量输出及控制线：

11条。

st为转换启动信号。当st上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行a/d转换；在转换期间，st应保持低电平。eoc为转换结束信号。

当eoc为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行a/d转换。oe为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。oe＝1，输出转换得到的数据；oe＝0，输出数据线呈高阻状态。

d7－d0为数字量输出线。

clk为时钟输入信号线。因adc0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500khz，vref（＋）vref（－）为参考电压输入。

其管脚图及内部结构图如下：

图5 adc0809管脚图图6 adc0809内部结构图。

因本设计只要1路模拟输入，所以用0809比较浪费。可采用adc0804，adc0804与adc0809基本相同，但只将输入模拟值转换为数字值输出到d0。

3）74ls48译码器。

74ls48七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。它有3个辅助控制端lt、rbi、bi/rbo，现简要说明如下：

1. 灭灯输入bi/rbo：bi/rbo是特殊控制端，有时作为输入，有时作为输出。

当bi/rbo作输入使用且bi＝0时，无论其它输入端是什么电平，所有各段输入a～g均为0，所以字形熄灭。

2. 试灯输入lt：当lt＝0时，bi/rbo是输出端，且rbo＝1，此时无论其它输入端是什么状态，所有各段输出a～g均为1,显示字形8。

该输入端常用于检查7488本身及显示器的好坏。

3.动态灭零输入rbi：当lt＝1，rbi＝0且输入**dcba＝0000时，各段输出a～g均为低电平，与bcd码相应的字形熄灭，故称“灭零”。

利用lt=1与rbi=0可以实现某一位的“消隐”。此时bi/rbo是输出端，且rbo=0。

4. 动态灭零输出rbo：bi/rbo作为输出使用时，受控于lt和rbi。

当lt＝1且rbi＝0，输入**dcba=0000时，rbo=0；若lt=0或者lt＝1且rbi＝1，则rbo=1。该端主要用于显示多位数字时，多个译码器之间的连接。

7448的功能表如下：

图7 74ls48译码器功能表。

从功能表可看出，对输入码0000，译码条件是：lt和rbi同时等于1，而对其它输入码则仅要求lt＝1，这时候，译码器各段a～g输出的电平是由输入bcd码决定的，并且满足显示字形的要求。

其管脚图及与数码管的连接如下：

图8 74ls48管脚图图9 74ls48与数码管的连接。

4）共阴极led数码显示管。

在单片机系统中，通常用led数码显示器来显示各种数字或符号。由于它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长的特点，因此使用非常广泛。八段led显示器由8个发光二极管组成。

基中7个长条形的发光管排列成“日”字形，另一个点形的发光管在显示器的右下角作为显示小数点用，它能显示各种数字及部份英文字母。led显示器有两种不同的形式：一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极led显示器；另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极led显示器。

共阴极和共阳级结构的led显示器各笔划段名和安排位置是相同的。当二极管导通时，相应的笔划段发亮，由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。8个笔划段hgfedcba对应于一个字节（8位）的d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0,于是用8位二进制码就可以表示欲显示字符的字形**。

例如，对于共阴led显示器，当公共阴极接地（为零电平），而阳极hgfedcba各段为01110011（76h）时，显示器显示"p"字符，即对于共阴极led显示器，“p”字符的字形码是73h。如果是共阳led显示器，公共阳极接高电平，显示“p”字符的字形**应为10001100（8ch）。

其管脚图及内部结构图如下：

图10 led管脚图图11 led内部结构（共阳极）图12 led内部结构（共阴极）

实际使用部分：

1）at89s51单片机。

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