温度传感与温度过程控制毕业设计

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1、 139 目 录 摘要 关键字 一 、 概 述 二 、 芯片介绍 2.1 AT89C51 介绍 2.2 AD0809 介绍 2.3 74LS164 介绍 三、 单片机的最小应用系统 3.1 单片机的时钟电路 3.2 复位电路和复位状态 3.3 总线结构 3.4 89C51 单片机的最小应用系统 四 、 温度采集控制系统设计 4.1 温度传感器的分类和应用 4.1.1 模拟温度传感器 4.1.2 逻辑输出型温度传感器 4.1.3 数字式温度传感器 4.2 常用外围设备接口电路 4.3 LED 数码管 显示接口 4.3.1 LED 数码管 4.3.2 LED 数码管编码方式 4.3.3 LED 数

2、码管显示方式和典型应用电路 4.4 设计说明 4.5 流程图及源程序 4.5.1 流程图 4.5.2 源程序 4.6 电路图 五、温度过程控制系统设计 5.1 键 盘 接 口 5.1.1 按键开关去抖动问题 5.1.2 查询式按键及其接口 5.1.3 矩阵式键盘及其接口 5.1.4 键盘扫描控制方式 5.2 控制说明 5.3 流程图及源程序 5.3.1 流程图 5.3.2 源程序 5.4 电路图 小结 温度传感与温度过程控制设计 140 摘 要 温度传感与温度过程控制是一个综合性系统。温度通过模拟温度传感器（热敏电阻）进行采样并转换为电压信号，经放大器放大后用 ADC0809 模数转换器进行

3、A/D 转换成数字量进入AT89C51 单片机，从 P3.0、 P3.1 口输出到八段数码管 LED 静态显示部分显示其温度。采用查询式键盘设定和改变初始值、比较设定值与输入温度值来控制加热，加热器为加热电阻。 关键字 : 单片机、 A/D 转换器、芯片、 AT89C51、 AD0809、 74LS164 一 、 概述 温度控制系统是比较 常见的和典型的过程系统，温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，在冶金、机械、食品、化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉，对工件的处理温度等均需要对温度严格控制。当今计算机控制技术在这方面的应用，已使温度控制系统达到自动化、智能化，

4、比过去单纯采用电子线路进行 PID 调节的控制效果要好的多。 本设计是针对 MCS 51 型 89C51 系列单片机在检测和控制方面的应用，分析温度控制系统实际。在设计中，首先介绍了一下在设计中用到的一些重要芯片，如 AT89C51、 AD0809、 74LS164等，使 读者在阅读过程中，对各个芯片的具体功能更加清晰；在温度采集电路设计中，以大量的篇幅介绍了温度采集与数据变换过程、 LED 数码管显示接口，并将设计的流程图、源程序及电路图有序的列出，给人一种明了的感觉；在温度过程控制系统设计中，详细的介绍了控制要求及键盘接口有关知识，也将设计的流程图、源程序及电路图有序的列出，同样清晰大方。

5、 二 、 芯片介绍 2.1 AT89C51 介绍 图 2-1 AT89C51 结构框图 141 89 系列中，典型的单片机有 AT89C51、 AT89C2051， AT89S8252 等。在这里，以这些单片机为典型作简要的介绍，包括它们的主要性能、结构框图以及引脚功能的说明。 AT89C51 的结构框图如图 2-1 所示。 *只在 AT89C52 中有。 AT89C51 单片机还有一种低电压的型号，即 AT89LV51，除了电压范围有区别之外，其余特性与 AT89C51 完全一致。 AT89C51 是一种低功耗 /低电压、高性能的 8 位单片机。片内带有一个 4KB 的 Flash 可编程、

6、可擦除只读存储器（ EPROM）。它采用了 CMOS 工艺和 ATMEL 公司的高密度非易失性存储器（ NURAM）技术，而且其输出 引脚和指令系统都与 MSC-51 兼容。片内的 Flash 存储器允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此 AT89C51/LV51 是一种功能强、灵活性高，且价格合理的单片机，可方便地应用在各种控制领域。 1） 主要性能 4KB 可改编程序 lash 存储器（可经受 1 000 次的写入擦除）。 全静态工作： 0Hz 24MHz。 3 级程序存储器保密。 128 8 字节内部 RAM。 32 条可编程 I/O 线。 2 个 16 位定时器

7、 /计数器。 6 个中断源。 可编程串行通道。 片内时钟振荡器。 另外， AT89C51 是用静态 逻辑来设计的，其工作频率可下降到 0Hz，并提供两种可用软件来选择的省电方式 空闲方式（ Idle Mode）和掉电方式（ Power Down Mode）。在这空闲方式中，CPU 停止工作，而 RAM、定时器 /计数器、串行口和中断系统都继续工作。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，故只保存片内 RAM 中的内容，直到下一次硬件复位为止。 2） 引脚功能说明 图 2-2 是 AT89C51/LV51 的引脚结构图，有双列直插封装（ DIP）方式和方形封装方式。下面分别叙述这些引脚的功能。 (1) 主电 源引脚 Vcc：电源端。 GND：接地端。 (2) 外接晶体引脚 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1：接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，即把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。 (3) 控制或与其他电源复用引脚 RST， ALE/PROG ， EA /Vpp