基于at89s52单片机的温度控制系统设计

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1、单片机原理与应用课程设计说书题目：基于AT89S52单片机的温度控制系统系部：信息与控制工程学院专业：自动化班级：5班学生姓名:学号:08032130327指导教师:2011年06月22日目录1设计内容与要求12设计方案23硬件电路设计33.1温度显示功能33.2按键功能43.3报警功能43.4温度传感器43.5放大器43.6ADC转换器53.7温度控制53.8其他可扩展电路64软件设计64.1主程序流程图74.2中断服务程序74.3键盘管理模块94.4温度检测模块94.5温度控制模块104.6显示模块114.7温度越限报警模块115软硬件调试135.1硬件调试135.2软件调试13

2、6总结147附录158参考文献181设计内容与要求用AT89S52单片机制作一个电烤箱,而且要满足以下技术指标:(1)电烤箱由1kW电炉加热，最高温度为120℃。(2)电烤箱温度可设置，电烤过程恒温控制，温度控制误差≤±2℃。(3)实时显示温度和设置温度，显示精确到1℃。(4)温度超出预置温度±5℃时发超限报警，对升降温过程的线性不做要求。2设计方案产品的工艺不同，控制温度的精度也不同，因而所采用的控制算法也不同。就温度控制系统的动态特性来讲，基本上都是具有纯滞后的一阶环节，当系统精度及温控的线性性能要求较高时，多采用PID算法或达林顿算法来实现温度控制。本系统是一个典型的闭环控制系

3、统。从技术指标可以看出，系统对控制精度的要求不高，对升降温过程的线性也没有要求，因此，系统采用最简单的通断控制方式，即当电烤箱温度达到设定值时断开加热电炉，当温度降到低于某值时接通电炉开始加热，从而保持恒温控制。根据系统要求，画出控制电烤箱的框图。如图2-1所示。该系统包括温度测量（温度传感器、放大器、ADC转换器）。温度控制（光电隔离、驱动电路、可控硅电路、电炉）、温度给定（按键）、温度显示和报警等几部分。图2-1电烤箱总框图AT89S52是ATMEL所生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8k系统可编程Flash存储器，其芯片内部具有时钟振荡器及8个向量中断源，内部程

4、序存储器为8KB，内部数据存储器为256字节。3硬件电路设计根据图3-1，可以设计出基于单片机控制电烤箱的硬件电路图，如图2-2所示，AT89S52的晶振频率为6MHz。其他各部分的选择如下所示。图3-1硬件电路图3.1温度显示功能温度显示电路，利用单片机串行口外接移位寄存器74LS164，采用3位LED数码显示器，停止加热时显示设定温度，启动加热时显示当前烤箱温度。采用串行口扩展的静态显示电路作为显示接口电路。3.2按键功能为使系统简单紧凑，键盘只设置3个功能键，分别是启动、“百位+1”、“十位+1”和“个位+1”键，由P1口P1.0、P1.1、P1.2低3位作为键盘接口。利用+1

5、按键可以分别对预置温度的百位、十位和个位进行加1设置，并在LED上显示当前设置值。连续按动相应位的加1键即可实现0℃～120℃的温度设置。按键电路如图3-2所示。图3-2按键电路3.3报警功能报警功能由蜂鸣器实现。当由于意外因素导致烤箱温度高于设置温度时，P1.3口送出的低电平经反向器驱动蜂鸣器鸣叫报警。3.4温度传感器采用AD590集成温度传感器，它测量温度的范围为-55～+150℃,有非常好的线性输出特性。其中AD590是美国ANALOGDEVICES公司的单片集成两端感温电流源，电源电压范围为4～30V，可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件即使反接也不会被损坏，输出

6、电阻为710mΩ，精度高，非线性误差仅为±0.3℃。　AD590测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路，广泛应用于不同的温度控制场合由于AD590精度高、价格低、不需辅助电源、线性好，常用于测温和热电偶的冷端补偿。3.5放大器放大器采用集成运算放大器µA741，741运算放大器的输出级由NPN晶体管以及两个电阻组成，主要的功能是电压位准移位器，或是Vbe的倍增器。由于基极端的偏压已经固定，因此晶体管集极至射极端的压降恒为一定值。运算放大器的输出级电压摆幅最高约可比正电源低1V，由晶体管的集极-射极饱和电压。虽然741运算放大器的输出阻抗不如理想运算

7、放大器所要求的等于零，不过在连接成负回授组态应用时，其输出阻抗确实非常接近零。：虽然早期741运算放大器在音响设备或是仪器上被广泛使用，但是今日已经有很多性能更好的运算放大器取代了741的功能，例如抗噪声的表现更好。对于741与其他早期的运算放大器而言，它们的共模抑制比逊于现代的运算放大器，在实际应用时容易造成干扰或是噪音。3.6ADC转换器A/D转换器件的选择主要取决于温度的控制精度。本系统要求温度控制误差≤±2℃，采用8位A/D转换器，其最大量化误差为