电子综合项目工程设计小型温度控制新版系统结题报告.doc

电子工程设计报告题目：闭环温度控制系统设计单片机、显示和键盘电路及系统软件 专 业： 小 组： 姓名学号： 指引教师：张辉 完毕日期： 摘 要随着当代工业技术迅猛发展，工业上各种技术指标精度规定也越来越高，在众多指标中，温度测量与控制是一种永恒话题，只有了精准地温度测量，才干把加热和散热工作做得更好。本课题是小型温度测量与控制系统设计，以单片机AT89C51芯片为核心，和LED数码管显示，数模、模数转换和辅以稳压电源及变送器测量控制系统，另配有键盘输入控制。 本设计详细简介了LED显示与键盘控制电路工作原理，硬件电路构成思路和相应C语言闭环程序。本设计重要涉及如下几种模块：LED显示模块、键盘控制模块。可以对环境温度随时随处检测与显示，并可以在模板上设定相应温度值使系统达到设定温度。【核心词】：LED显示、键盘控制、闭环程序、模板测试。目 录一、 功能指标规定-1二、 D/A模块调试-1三、 A/D模块调试-2四、 显示电路模块-31. 显示电路设计-32. 显示电路原理分析-4五、 键盘控制电路模块-41. 键盘控制电路设计-42. 键盘控制电路原理分析-4六、 系统调试及程序设计-4七、 浮现问题分析及解决办法-14八、 创新性-14九、 体会与建议-14【附录】-15一、功能指标规定1) 显示模块：4 位7 段数码显示，前 3 位含小数点2) 键盘模块：09数字输入键及若干功能设立按键控制 ；第10数字键作为容许控制开关3) 独立电路板安装构造 二、D/A模块调试调试办法：数据为从00FF顺序递增并不断循环数值。输出端波形如图二（1）：图二（1）调试程序：#include C8051F020.h#include absacc.h#include data_define.c#define C3 XBYTE0x4000#define TIMER 0x8000#include Init_Device.cvoid delay(void);void main(void) unsigned char x; Init_Device(); while(1) +x；C3=x；delay()；void delay(void) int i; for(i=0;iTIMER;+i) ;三、A/D模块调试调试办法：输入信号范畴： 0V+5V 变化设立温度，运营A/D测试程序，检查模/数转换成果；在调试台上通过+10按键不断变化温度数值，调试台LED会显示相应温度。调试程序：#include C8051F020.h#include absacc.h#include data_define.c#define C2 XBYTE0x#define TIMER 0x8000#include Init_Device.cvoid delay(void);void main(void) unsigned char x; Init_Device();while(1) C2=x；delay()；x=C2；delay()；void delay(void) unsigned char i; for(i=0;iTIMER;+i);四、显示电路模块1. 显示电路设计：这次咱们用均为两位共阳极七段数码管，管脚见图四（1）图四（1）显示模块电路图见图四（2）：图四（2）2. 显示电路原理分析：咱们选用静态显示控制电路，八位数据位作为74LS273数据锁存器输入信号，273输出信号作为七段数码管输入信号，控制七个LED亮灭。地址数据A1和A2作为74LS138三八译码器输入信号，138输出信号为锁存器时钟信号，VCC接G1端恒高有效，和C1分别接译码器G2A和G2B端，恒低有效。Y0控制选通锁存器1（即设定值高位），Y1控制选通锁存器2（即设定值低位），Y2控制选通锁存器3（即显示值高位），Y3控制选通锁存器4（即显示值低位）。A1和A2按照程序设定变化脉冲依次令Y0、Y1、Y2、Y3输出高脉冲，分别选通四个数码管，当8051芯片数据位输入信号时，四位数码管可以依照事先译好数据表显示出相应数值。五、键盘控制电路模块1. 键盘控制电路设计：见图五（1）图五（1）2. 键盘控制电路原理分析：咱们采用阵列键盘读取方案，C4和均输入低电平到74LS32或门，32输出到译码器选通。同步32也输出到74LS244数据锁存器选通。编写程序使138译码器依次输出低电平，扫描与否有键按下，当键盘上有键按下时，Yn为低电平，相应Sn也为低电平（即相应Dn也为低电平）。六、系统调试及程序设计系统调试： 第一步：咱们一方面用调试台调试，测试开环，编写程序烧录进8051，使咱们自己设计显示模块显示位跟随调试台上LED显示模块变化。第二步：编写PID闭环程序，编写程序烧录进8051，使系统可以从键盘上输入一种设定温度值并显示在系统显示模块设定位上。随后按下调试台“Manual”按键，使系统可以将当前温度值与设定值做差，以拟定需要升温还是降温，系统显示模块显示值会逐渐接近设定值并最后稳定在一种与设定值误差非常小数值上。第三步：将完整系统（涉及电源模块、系统模块、A/D模块和变送器、D/A模块、显示模块和键盘控制模块）移植到实验室真实模板上，先将模板设定为手动调节，设定一种值看系统显示位与否随动；再将模板还原为自动调节，从键盘输入一种设定值，打开调节按钮，观测系统显示位与否逐渐接近设定位并最后稳定在一种非常相近数值上，模板上加热（或制冷）提示灯与否点亮。如果上述答案是必定，系统成功，可以满足教学规定，实现小型温度控制系统。调试程序：（自定义头函数见附录）#include C8051F020.h#include #include data_define.c#include Init_Device.c#include address.h/设备地址列表#include keytable.h/键盘键值表#include digtaltable.h/数码管编码表static unsigned int DataT=0;/16进制A/D数据static int DataTO=0;/10进制温度数据static unsigned int DataTI=0;/10进制目的温度（暂时）static unsigned int TargetT=0;/10进制目的温度static char tp=0;/目的温度和当前温度差值static unsigned int sign=0;/表达tp正负号static unsigned char Switch=0;/开核心与否按下标志static unsigned int Input=0;/输入void delay(void);void delay1(void);void Display(const unsigned int,const unsigned int);unsigned int Convert(const unsigned int);unsigned int ReadT(void);unsigned int ReadKey(void);unsigned int ReadKeyS(void);unsigned int Decode(unsigned int);unsigned int ReadInput(void);void Task(void);void main(void)Init_Device();while(1)ReadInput();/读取键盘Task();/对温度进行调节（主任务）unsigned int Convert(const unsigned int a)return (int) 95*a/0xff;/返回值=输入数据*95/255 （取整数） 返回值范畴（095）unsigned int ReadT(void)C2=0；/向A/D转换器发出指令delay();/等待采样完毕return C2;/返回采样数据数据void Display(const unsigned int x,const unsigned int z)C13=DT3z/10;/第三个数码管，显示第二个数字个位C14=DT4z%10;/第四个数码管，显示第二个数字十位C11=DT1x/10;/第一种数码管，显示第一种数字个位C12=DT2x%10;/第二个数码管，显示第一种数字十位void delay(void)/延时子程序 long int i; for(i=0;i0x1f0;+i) ;void delay1(void) long int i; for(i=0;i0x81f0;+i) ;unsigned int ReadKeyS(void)unsigned char temp=0;unsigned char temp1=0;unsigned char i=0;temp=C43;/读取键盘第三行temp=0x1f&C43;/屏蔽高3位if(temp=0x1f)/如果没有按下，退出return 0xff；temp1=temp;/如有按下，则延时后再读一次，看看是不是抖动delay();temp=0x1f&C43;if(temp!=temp1)/两次读取值不同，阐明是抖动，退出return 0xff;if(temp=0x1e)/是第三行第一列键，则返回K11（在keytable定义）return K11;if(temp=0x1d)/是第三行第二列键，对Switch做求反操作，则返回K12（在keytable定义）Switch=Switch;return K12;unsigned int ReadKey(void)unsigned int temp=0;unsigned int i=0;while(1)temp=0x1f&C41;/扫描第一行，看有无按下if(temp!=0x1f)/第一行如有有按下，则跳出while循环i=0x0;break;temp=0x1f&C42;/扫描第二行，看有无按下if(temp!=0x1f)/第二行如有有按下，则跳出while循环i=0x40;break;temp=0x1f&C43;/扫描第三行，看有无按下if(temp!=0x1f)/第三行如有有按下，则跳出while循环i=0x80;break;temp=0x1f&C44;/扫描第四行，看有无按下if(temp!=0x1f)/第四行如有有按下，则跳出while循环i=0xC0;break;return 0xff;/都没有按下，返回0xffreturn i|temp;/将高三位和低五位合并unsigned int Decode(unsigned int a)/对键值解码switch(a)case K1:return 1;case K2:return 2;case K3:return 3;case K4:return 4;case K5:return 5;case K6:return 6;case K7:return 7;case K8:return 8;case K9:return 9;case K10:return 0;case K11:return 10;default:return0xff;unsigned int ReadInput(void)unsigned int key=0;unsigned int i=0;unsigned int temp=0;key=ReadKeyS();/读取开核心与否按下i=Decode(ReadKeyS();/对读取键值解码if(i!=10)/如果不等于开核心（10为开核心解码后值），则不读数据，退出return 0xff;Display(0,DataTO);/数码管输入区清零/delay1();while(1)key=ReadKey();/读取第一种键值（十位）i=Decode(key);/解码if(i10)/如果是前二行键值，则更新DataTI（暂时输入数据）DataTI=i;/更新DataTIDisplay(DataTI,DataTO);/更新数码管，显示输入数字break;Task();/和main()那个Task()相似，目是防止输入数据时候单片机失去控温能力while(1)key=ReadKey();/读取键值if(key=0xff)/等键盘松开break;Task();while(1)key=ReadKey();/读取第二个键值（个位）i=Decode(key);/解码if(i95)/如果温度不不大于95度，就修正为96度（95度时温度变送器为5V）DataTI=95;tp=TargetT-DataTO;/目的温度和目的温度差值if(tp0)/如果为负tp=tp+1;/求差值绝对值sign=1;/符号位标记为1（1为负数，0为正数）elsesign=0;/符号位标记为0（1为负数，0为正数）/分三段控制，030度，3170度,7195度if(DataTO31);/第一段while(1)if(tp1)/如果差值为0，则令驱动器空载（0V)C3=0x80;break;if(tp4&sign=0)/如果差值不大于4且为正数，令驱动器加热（但不是满载）C3=170;break;if(tp4&sign=1)/如果差值不大于4且为负数，令驱动器冷却（但不是满载）C3=30;break;if(sign=1)/如果差值不不大于4且为负数，令驱动器冷却（满载）C3=0;break;if(sign=0)/如果差值不不大于4且为正数，令驱动器加热（满载）C3=255;break;break;if(DataTO30);/第二段while(1)if(tp1)/如果差值为0，则令驱动器空载（0V)C3=0x80;break;if(tp4&sign=0)/如果差值不大于4且为正数，令驱动器加热（但不是满载）C3=220;break;if(tp4&sign=1)/如果差值不大于4且为负数，令驱动器冷却（但不是满载）C3=75;break;if(sign=1)/如果差值不不大于4且为负数，令驱动器冷却（满载）C3=0;break;if(sign=0)/如果差值不不大于4且为正数，令驱动器加热（满载）C3=255;break;break;if(DataTO70);/第三段while(1)if(tp1)/如果差值为0，则令驱动器空载（0V)C3=0x80;break;if(tp4&sign=0)/如果差值不大于4且为正数，令驱动器加热（但不是满载）C3=255;break;if(tp4&sign=1)/如果差值不大于4且为负数，令驱动器冷却（但不是满载）C3=100;break;if(sign=1)/如果差值不不大于4且为负数，令驱动器冷却（满载）C3=0;break;if(sign=0)/如果差值不不大于4且为正数，令驱动器加热（满载）C3=255;break;break;Display(DataTI,DataTO);/更新数码管显示return;七、浮现问题分析及解决办法问题一：咱们在用教师调试程序调试LED数码管时，发现无论怎么弄LED都显示乱码。解决办法：日后问教师，我得知教师程序是按照Q1Q7依次相应数码管ag， 同步将程序再按照四个数码管不同相应线路译出四个独立表。问题二：一开始调试闭环程序时咱们用是P调节，显示值的确很接近设定值，但是不能稳定在某一数值，而是不断地变换，例如85、84来回跳。解决办法：咱们改进了程序，将P调节改进成PID调节，虽然在某些温度依然会来回跳，但是比改进算法前要稳定了诸多。问题三：将系统移植到实验模板上时，咱们发现最后显示值偏离设定值较大，最大偏差甚至达到67度。解决办法：我将0相应变送器输出0V，100相应5V。然而当我用万用表测了100时变送器输出端电压值，发现超过5V诸多。于是咱们重新整定，调节变送器模块两个电位器，使系统在模板上0时输出0V，100时输出5V。再次进行闭环调试，问题解决。八、创新性创新点一：按键除抖，咱们将程序设定为在扫描完一次按下键后，间隔一定期间再次扫描按下键，如果两次扫描到值相等，则拟定其按下，否则将其作为误触。创新点二：咱们将键盘K11键作为设定容许键，每次要输入设定值前要先按下K11（即设定容许键）方可进行输入。这样可以防止键盘被误触。创新点三：真实条件测试，咱们在调试台测试完整个系统后，将咱们所有模块移植到实验室模板上，调试。使其成为可以调节真实温度具备实际作用系统。创新点四：程序模块化编写，咱们将某些有也许需要经常改动参数写为头文献形式，如报告后边附录。这样可以大大减少程序调试时工作量，例如在调试LED时，如果发现相应码位不对，只需要在头文献里修改相应值，代替修改主程序所有有关参数。同步使程序更精简，运营速度更快。九、体会与建议经历了这次长达一年电子工程设计。咱们的确学到了诸多诸多，从一开始不知从何下手，到最后可以在真实模板上测试成功。这一年里，咱们遇到过各种问题，例如电源保险烧断，芯片烧裂，程序浮现问题无法进行，但是咱们运用咱们能力最后将其解决，不论是问教师，问同窗，上图书馆、网络查资料。这次大实验使我理解了一种真正具备实用意义专业系统究竟由哪些模块构成，她们之间又是怎么联系起来共同为系统服务。另一方面就是锻炼了咱们耐心，一种从下午一点半上到晚上九点实验，并且要在这期间不断地学知识，动手焊电路，编程。当前课设结束了，我要谢谢教师一年来不光传授咱们知识，更锻炼了咱们诸多优良特性，让咱们提前适应了工作时那种高效规定。除此之外，我也有某些建议。人们在查芯片时候不要排斥英文数据手册，由于本来诸多芯片就是外国产，她们更理解这个芯片特性，并且在查PDF过程中还能巩固诸多专业词汇。另一方面，人们要敢于动手，不要由于爆了一种电容，被烙铁烫了一下手就对课设胆战心惊，其实当前多经历些总强于后来因而出大错。【附录】address.h:#define C11 XBYTE0xE000/第一种数码管#define C12 XBYTE0xE100/第二个数码管#define C13 XBYTE0xE200/第三个数码管#define C14 XBYTE0xE300/第四个数码管#define C3 XBYTE0xBF00/D/A转换器#define C2 XBYTE0xDF00/A/D转换器#define C40 XBYTE0x7F00/键盘#define C41 XBYTE0x7000/键盘第一行#define C42 XBYTE0x7100/键盘第二行#define C43 XBYTE0x7200/键盘第三行#define C44 XBYTE0x7300/键盘第四行keytable.h:#defineK1 0x1E#defineK2 0x1D#defineK3 0x1B#defineK4 0x17#defineK5 0x0F#defineK6 0x5E#defineK7 0x5D#defineK8 0x5B#defineK9 0x57#defineK10 0x4F#defineK11 0x9E#defineK12 0x9Ddigtaltable.h:#define D10 0x50#define D11 0xF9#define D12 0x4A#define D13 0x49#define D14 0xE1#define D15 0x45#define D16 0x44#define D17 0xD9#define D18 0x40#define D19 0x41#define D20 0x0C#define D21 0xAF#define D22 0xC8#define D23 0x8A#define D24 0x2B#define D25 0x1A#define D26 0x18#define D27 0x8F#define D28 0x08#define D29 0x0A#define D30 0x44#define D31 0xF5#define D32 0x86#define D33 0x85#define D34 0x35#define D35 0x0D#define D36 0x0C#define D37 0xE5#define D38 0x04#define D39 0x05#define D40 0x0C#define D41 0xEE#define D42 0x58#define D43 0x4A#define D44 0xAA#define D45 0x0B#define D46 0x09#define D47 0x6E#define D48 0x08#define D49 0x0A#define DT1 digtaltable1#define DT2 digtaltable2#define DT3 digtaltable3#define DT4 digtaltable4 code const unsigned int digtaltable1;/存储第一种数码管编码数组 code const unsigned int digtaltable2;/存储第二个数码管编码数组 code const unsigned int digtaltable3;/存储第三个数码管编码数组 code const unsigned int digtaltable4;/存储第四个数码管编码数组