基于51单片机系统设计.doc

基于51单片机的多路温度采集控制系统设计 言： 随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中 扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系 统的设计与研究有十分重要的意义。 本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本 设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传 感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后 ，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到LED进行显 示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用按键来设置温度限定值，通过 进行温度数据的运算处理，发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。 我所采用的控制芯片为AT89c51，此芯片功能较为强大，能够满足设计要求。通过对电 路的设计，对芯片的外围扩展，来达到对某一车间温度的控制和调节功能。 关键词：温度 多路温度采集 驱动电路 正文 ： 1、温度控制器电路设计 本电路由89C51单片机温度传感器、模数转换器ADC0809、窜入并出移位寄存器74LS 164、数码管、和LED显示电路等组成。由热敏电阻温度传感器测量环境温度，将其电压 值送入ADC0809的IN0通道进行模数转换，转换所得的数字量由数据端D7- D0输出到89C51的P0口，经软件处理后将测量的温度值经单片机的RXD端窜行输出到74LS 164，经74LS164 窜并转换后，输出到数码管的7个显示段，用数字形式显示出当前的温度值。89C51的P2 .0、P2.1、P2.2分别接入ADC0809通道地址选择端A、B、C，因此ADC0809的IN0通道的地 址为F0FFH。输出驱动控制信号由p1.0输出，4个LED为状态指示，其中，LED1为输出驱动 指示，LED2为温度正常指示，LED3为高于上限温度指示，LED4为低于下限温度指示。当 温度高于上限温度值时，有p1.0输出驱动信号，驱动外设电路工作，同时LED1亮、LED2 灭、LED3亮、LED4灭。外设电路工作后，温度下降，当温度降到正常温度后，LED1亮、 LED2亮、LED3灭、LED4灭。温度继续下降，当温度降到下限温度值时，p1.0信号停止输 出，外设电路停止工作，同时LED1灭、LED2灭、LED3灭、LED4亮。当外设电路停止工作 后，温度开始上升，接着进行下一工作周期。 2. 温度控制器程序设计 本软件系统有1个主程序，6个子程序组成。6个子程序为定时/计数器0中断服务程序、温 度采集及模数转换子程序ADCON、温度计算子程序CALCU、驱动控制子程序DRVCON、十进 制转换子程序METRICCON及数码管显示子程序DISP。 1. 主程序 主程序进行系统初始化操作，主要是进行定时/计数器的初始化。 2. 定时/计数器0中断服务程序 应用定时计数器0中断的目的是进行定时采样，消除数码管温度显示的闪烁现象，用户 可以根据实际环境温度变化率进行采样时间调整。每当定时时间到，调用温度采集机模 数转换子程序ADCON，得到一个温度样本，并将其转换为数字量，传送给89C51单片机， 然后在调用温度计算子程序CALCU，驱动控制子程序DRVCON，十进制转换子程序MERTRIC CON，温度数码显示子程序DISP。 3. 温度采集及模数转换子程序ADCON 该子程序进行温度采样并将其转换为8位数字量传送给89C51的P0口。采样得到的温度 数据存放在片内RAM的20H单元中。 4. 温度计算子程序CALCU 根据热敏电阻的分度值和电路参数计算出出一张温度表，存放在DATATAB数据表中，由 于篇幅关系，本程序只给出0- 49 的温度数据。一个温度有两个字节组成，前一字节为温度值，后一字节为该温度所对 应的热敏电阻上的电压的数字量。根据采样值，通过查表及比较的方法计算出当前的温 度值，并将其存入片内RAM的21H单元。采用查表法计算温度值时为了克服热敏电阻的阻 值——温度特性曲线的非线性，提高测量精度。 5. 驱动控制子程序DRVCON 该子程序调节温度，当温度高于上限温度时（本程序设为30 ）， P1.0输出驱动控制信号，驱动外设工作降温；当温度下降到下限温度时（本程序设为25 ），P1.0停止输出，温度上升，周而复始；工作状态有LED1-LED4指示。 6. 十进制转换子程序METRICCON 将存放于内部RAM21H单元的当前温度值得二进制数形式转换为十进制数（BCD码）形式 ，以便输出显示，转换结果存放在片内RAM的32H单元（百位）、31H（十位）、30H单元 （个位）。 7. 数码显示子程序DISP 该子程序利用89C51串口的方式0串行移位寄存器工 【基于51单片机的多路温度采集控制系统设计】是一种常见的嵌入式系统应用，主要涉及硬件电路设计和软件程序开发。51单片机，即AT89c51，是微控制器的一种，因其丰富的I/O端口和易用性而常用于小型控制系统。 在硬件设计中，系统主要包括以下几个部分： 1. **温度控制器电路设计**：电路由89C51单片机、温度传感器（如热敏电阻）、模数转换器ADC0809、移位寄存器74LS164、数码管和LED显示电路构成。热敏电阻测量环境温度并将其转换为电压信号，ADC0809将模拟信号转换为数字信号供89C51处理。数据通过单总线传递，处理后的温度信息在LED上显示，同时通过P1.0输出控制信号，LED1-4作为状态指示。 2. **驱动电路**：89C51的P2.0、P2.1、P2.2用于控制ADC0809通道选择，当温度超过预设上限或下限时，P1.0会输出驱动信号，控制外部设备（如继电器或蜂鸣器）进行冷却或报警操作。 在软件设计方面，程序包括： 1. **主程序**：主要负责系统的初始化，尤其是定时/计数器的初始化，以实现定时采样和避免显示闪烁。 2. **定时/计数器0中断服务程序**：用于定时采样，用户可按需调整采样时间。 3. **ADCON子程序**：负责温度采样和模数转换，将结果存入片内RAM的20H单元。 4. **CALCU子程序**：计算温度值，通过查表法处理非线性特性，提高精度。 5. **DRVCON子程序**：根据温度值控制P1.0输出，驱动外设，LED指示当前状态。 6. **METRICCON子程序**：将温度值从二进制转换为十进制（BCD码），便于数码管显示。 7. **DISP子程序**：通过串行移位寄存器74LS164实现温度值在数码管上的显示。 该系统设计考虑了实时性和准确性，能实时监控并控制多路温度，同时具备自适应性和灵活性，用户可以通过按键设定温度阈值，实现对不同环境温度的精确控制。这种基于51单片机的温度控制系统广泛应用于工业生产、农业温室、实验室以及家庭自动化等领域，确保环境温度维持在适宜范围内。