电子工程设计报告——闭环温度控制系统

电子工程设计报告

题目：闭环温度控制系统设计——单片机、AD、DA、显示键盘电路及系统软件

专业：自动化

小组：12—C

姓名学号：李晓云（09020330）

吕柳璇（09020329）指导教师：张辉

完成日期：2012年4月23号

摘要

随着电子产品向智能化和微型化不断发展，单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器，并在检测和控制系统中得到广泛的应用，而温度作为工业控制中的一个很重要的参数，是系统常须测量、控制和保持的。本论文将从硬件和软件两个方面，介绍以8051单片机为核心的温度控制系统的组成和原理。

关键词：8051单片机，A/D，D/A，键盘，显示，数码管。

目录

一、背景与功能指标要求

二、系统方案设计

2.1 单片机的介绍

2.1.1 单片机的特点

2.1.2 单片机的基本组成

2.2 系统功能的确定

2.3 ADC0804的介绍

2.3.1 ADC0804的特点

2.3.2 ADC0804 的引脚及功能

2.4 DAC0832的介绍

2.4.1 DAC0832的特点

2.5 人机交互与串口通信

三，硬件电路设计

3.1 单片机电路设计

3.1.1 单片机工作过程及原理………………………………………………………

3.1.2 单片机设计基本要求…………………………………………………………

3.1.3 单片机选择……………………………………………………………………

3.1.4 8051单片机最小系统组成……………………………………………………

3.1.5 单片机功能扩展图……………………………………………………………

3.1.6 单片机系统应用电路…………………………………………………………

3.1.7 单片机电路的地址分配情况…………………………………………………

3.2 A/D电路设计与实现

3.2.1 A/D电路的基本要求…………………………………………………………

3.2.2 ADC0804工作原理及特性……………………………………………………

3.2.3 A/D转换电路…………………………………………………………………

3.3 D/A电路设计与实现

3.3.1 基本设计要求…………………………………………………………………

3.3.2 D/A 电路选择……………………………………………………………

3.3.3 DAC0832电压转换电路………………………………………………………

3.3.4 DAC0832 与8051单片机的接口设计………………………………………

3.3.5 D/A转换电路图………………………………………………………………

3.4 显示键盘电路

3.4.1 显示电路…………………………………………………………………………

3.4.2 键盘电路…………………………………………………………………………

3.5电路调试…………………………………………………………………………………

3.5.1调试的原理与方法………………………………………………………………

3.5.2调试的过程与数据………………………………………………………………

一、背景与功能指标要求

1）设计背景

随着电子产品向智能化和微型化不断发展，单片机已成为电子产品研制和开发中首选

的控制器，并在检测和控制系统中得到广泛的应用，而温度作为工业控制中的一个很重要

的参数，是系统常须测量、控制和保持的。

2) 功能指标要求:

我们所设计的基于8051单片机的温度控制系统，以单片机作为核心部件进行检测控制，增强了设计的通用性，适时性。该系统能检测环境温度，并根据通过键盘输入设置好的温

度在0~100℃范围内相应地进行制冷或制热。

3）技术指标要求：

此温度控制系统设计的是4*5的键盘，4位数码管显示，并且要求A/D的分辨率为8位，

误差为±1LSB，转换时间为100μs,要求D/A的分辨率为8位，误差为0.2%FSR，电流稳定

时间为1μs。控温范围0~100℃，温度误差控制在±2℃左右。

二、系统方案设计

此温度控制系统由温度采集，4*5矩阵键盘输入，温度显示，温度控制执行等四大模块组成。系统电路的总线如图1所示：

图1 系统电路的总线

2.1 单片机的介绍

随着单片机大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU，RAM，ROM，定时器/计数器和多重I/O口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，因此单片机早起的含义成为单片微型计算机，直译为单片机。

2.1.1 单片机的特点

1，具有优异的性能价格比

2，集成度高、体积小、可靠性高

3，控制功能强

4，低电压、低功耗

2.1.2 单片机的基本组成

1, 8051的管脚图如图2所示

2，8051的管脚功能

①P0口有三个功能

1、外部扩展存储器时，当做数据总线（如图1中的D0~D7为数据总线接口）

2、外部扩展存储器时，当作地址总线（如图1中的A0~A7为地址总线接口）

3、不扩展时，可做一般的I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。

②P1口

只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。

③P2口有两个功能

1、扩展外部存储器时，当作地址总线使用

2、做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻；

④P3口有两个功能

除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能。

⑤上拉电阻

输入信号时，上拉电阻将其电位拉高，若输入为低电平则可提供电流源；所以如果P0口如果作为输入时，处在高阻抗状态，只有外接一个上拉电阻才能有效。

⑥ALE/PROG 地址锁存控制信号

在系统扩展时，ALE用于控制把P0口的输出低8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。当CPU对外部进行存取时，用以锁住地址的低位地址，即P0口输出。ALE有可能是高电平也有可能是低电平，当ALE是高电平时，允许地址锁存信号，当访问外部存储器时，ALE信号负跳变（即由正变负）将P0口上低8

位地址信号送入锁存器。当ALE是低电平时，P0口上的内容和锁存器输出一致。

在没有访问外部存储器期间，ALE以1/6振荡周期频率输出（即6分频），当访问外部存储器以1/12振荡周期输出（12分频）。当系统没有进行扩展时ALE会以1/6振荡周期的固定频率输出，因此可以做为外部时钟，或者外部定时脉冲使用。