温度的采集与控制课程设计

课程设计说明书

课程设计名称：单片机技术

课程设计题目：温度采样与控制

学院名称：信息工程学院

专业：电子信息工程班级：

学号：姓名：

评分：教师：

2015年 7 月 4 日

专业课程设计任务书

20 14 －20 15学年第 2 学期分散1周第16 周－18周集中

注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。

2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。

摘要

本系统将单片机应用于温度控制。系统采用模拟温度传感器PT--100作为测温元件，将温度采集的模拟电压信号经LM324放大器差分放大后传递给MC14433模数转换器。MC14433模数转换器将采集得到的模拟信号转换成数字信号传至STC89C51单片机的I/O 口。STC89C52将数字信号处理后，发送给具有串行接口的HD7279,驱动3位共阴式数码管。它具有0～500℃范围的温度测量的能力，并且通过继电器连接电路可以实现超温报警功能。

关键词：LM324，MC14433，STC89C52，HD7279，继电器。

目录

前言 (1)

第一章设计内容及设计要求 (2)

1.1 温度的采集与控制 (2)

第二章硬件系统设计 (3)

2.1 系统工作原理 (3)

2.2 单片机介绍 (4)

2.3 复位电路 (5)

2.4 晶振电路 (5)

2.5 电桥与放大电路 (6)

2.6 AD转换电路 (7)

2.7 HD7279显示电路 (10)

2.8 报警电路 (12)

第三章软件系统设计 (13)

3.1 程序设计思路 (13)

第四章设计及调试分析 (15)

4.1 电路的焊接 (15)

4.2 实验的调试及结果分析 (15)

第五章实验结论和体会 (16)

参考文献 (17)

附录一 (18)

附录二 (19)

附录三 (20)

附录四 (25)

前言

在日常生活和工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中，温度控制非常重要。在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制；在我们的家用电器中，电热炉、电饭煲、饮水机等加热制冷设备无不涉及到温度的控制。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而大大提高产品的质量和数量。

目前应用的温度检测系统大多采用由模拟温度传感器、多路模拟开关、

A／D转换器及单片机等组成的传输系统。这种温度采集系统需要大量的测温电缆，才能把现场传感器的信号送到采集卡上．安装和拆卸繁杂，成本也高。同时线路上传送的是模拟信号，易受干扰和损耗，测量误差也比较大，不利于控制者根据温度变化及时做出决定。针对这种情况，本文提出一种采用数字化单总线技术的温度采集系统，实现了温度实时测量和显示和报警。

第一章设计内容及设计要求

1.1 温度的采集与控制

基本要求：

（1）采用PT－100 温度传感器测温

（2）采用MC14433 A/D 转换器

（3）测温范围：0℃- 500℃，分辨率为±1℃

（4）当采集温度超过500℃时能能用继电器控制一LED 发光管亮

参考原理：电桥电路、放大电路、AD转换电路、数码管显示电路、继电器

报警电路

主要参考器件：LM324，MC1403，MC14433，STC89C52，HD7279。

第二章系统硬件设计

2.1系统工作原理

该课设以STC89C52单片机为核心的温度的控制与采集。整个设计包括温度转换模块、A/D转换模块、显示模块和继电器报警模块。电桥电路经过放大电路，将放大的模拟电压传给MC14433的电压采样输入端Vx，经A/D转换输出四位BCD码，数据输出线Q3到Q0、控制线DS1到DS4与单片机I/O相连接，单片机对温度采样到的数字量

处理，结果通过一片7279最小系统用3个数码LED显示测温范围0℃-500℃，由于MC14433的独特性，并不需要采用AT89C51单片机I/O口输出控制设定的温度，当转换电压量程达到1.999V或199.9mV时，MC14433过量程信号输出端输出低电平，接到继电器报警电路模块的发光二极管会点亮显示。

测温电路的作用是将随温度变化的电阻转化为电压变量。为了提高测温灵敏度，用放大器将电压信号放大。电阻测温电路由含热敏元件的非平衡电桥输入电路及运放电路组成。设计中因为没有PT-100温度传感器，所以采用精密电阻代替。电桥经过调零，调满后使得调节改精密电阻，放大器输出端模拟电压在0V-2V范围变化，再经过MC14433转换器得到采集温度在0℃-500℃。

主控制系统采用了STCT89C52单片机。单片机最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路。

2.2 单片机介绍

STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，所以本电路采用STC89C52作为电路的单片机来实施控制与输出。

本人使用现有的单片机开发板烧录程序，所以其中的复位电路与晶振电路直接采用其原理图的电路。单片机的管脚如下图所示：

图2.2 STC89C51引脚图

2.3 复位电路

图2.3 复位电路