单片机恒温控制系统设计.doc

1. 功能要求
用户设定温度值后，显示设定温度和当前温度根据当前温度和设定温度之间的差值，控制加温或停止加温，最终达到恒温。

2.方案论证
按要求，系统采用1片51单片机、1片A/D转换器ADC0809、键盘和4个共阴极7段LED显示器件。系统框图如图1所示。
MCS-51单片机

显示设定温度
和当前温度
加温
控制电路
A/D
测温元件热敏电阻
键盘
设定温度
图1 . 恒温控制系统原理图

3.硬件电路设计
本设计中，8255A和A/D转换器都作为单片机的扩展外设。

4.硬件电路的功能（分模块介绍）

(1) 温度采集与控制单元电路:
温度采集电路是用热敏电阻和一个分压电阻形成电压采样点，电压经换算可得到当前温度。用一个大功率电阻形成温度控制电路，控制点接地，大功率电阻上有电流流过则发热，控制点接+12V，大功率电阻上无电流流过则停止发热。电路图如下图2所示。

+5V
+12V
分压电阻510Ω
控制点A
热敏电阻Rt
采样点V
大功率电阻100Ω
图2.温度采集与控制单元电路

（2）动态显示电路：
假设温度在100 ℃一下，因此可以选择4个共阴极的七段LED，前两个显示设定温度，后两个显示当前温度。单片机与8255A相连，用8255A的A口连接段码，B口连接位码实现动态显示。具体电路如图3所示。单片机与8255A的连接电路略，假设8255A的地址为FFF0H -FFF3H。

PA6
PA0
PB0
PB3
8255A
a~g
a~g
a~g
a~g
X1
X2
X3
X4
图3.动态显示电路

（3）A/D转换与温度控制电路：
数据采集选用A/D转换器0809，程序中循环采集A/D转换值，采集完成由单片机接收采集的数据，经计算分析，确定是否加温，加温有8255A的PC0控制。具体电路如图4所示。

+5V
+12V
分压电阻510Ω
控制点A
热敏电阻Rt
采样点V
大功率电阻100Ω
图2.温度采集与控制单元电路
≥
≥

P0
WR
P2.7
RD
MCS-51
A/D
0809
ALE
SC
OE
C
B
A
8255
A’
A
UNL2803
PC7
PC0
图4.数据采集与温度控制电路

单片机接收到A/D转换值X后,将其转换为测试点的电压V，在计算出电阻Rt的值。Rt计算过程为：
V=5X/256
i=V/510
Rt=(5-V)/i=510*(5-V)/V
固有：Rt=510*(256-X)/X
热敏电阻的阻值与温度之间有对应关系。有的热敏电阻的阻值与温度之间是线性关系，有的是非线性。对线性关系，可用公式将Rt换算成温度，对于非线性关系，可用查表程序。
从连接电路中可知，0809芯片的地址是7FFFH，0809的控制端CBA与地相连，因此只可采集IN0的信号。采样结束信号EOC与8255的PC7相连，可通过查询测试A/D转换状态。
UNL2803是反向驱动电路，A端为0时，A’为12V，停止加温；A端为1时，A’为0V，开始加温。

（4）键盘电路：
键盘是用来设置恒温时的温度值，根据要求，可设置两个按键开关，K1用于增加设定值，K2用于减小设定值，两个开复安分别接在两个外部中断请求端INT0和INT1上，每按一次开关，温度值变化一次，开关电路如图5所示。由于外部中断是低电平或低脉冲出发，故连接时将K—端与中断请求端相连。
+5V
K+
K—
K
图5.按键电路

5. 程序设计
系统程序分为主程序、数据转换与控制子程序和中断服务程序。
（1） 主程序：
完成系统的8255初始化、启动A/D转换并采集数据、循环显示设定温度和采集温度。程序流程如果6所示。
启动A/D转换
转换结束
开始
接受采样值
调用转换控制子程序
保存转换值
显示设定温度
显示当前温度
N
Y
图6.主程序流程图

（2） 数据转换与控制子程序：
热敏电阻采用mfd103，电阻与温度之间为非线性关系，因此，从A/D转换器接收的数据经计算得到Rt，经查表形成温度值，存入相应单元，并比较设定值与实际温度，控制加热电路。子程序流程图如下所示。
N
当前温度>设定温度
返回
采样值转换为Rt
保存温度
查表得到温度
Y
图7.数据转换与控制子程序流程图
当前温度>设定温度
Y
开始
停止加热
加热
N

（3）中断服务程序
中断服务程序由两个外部中断服务程序组成，其中一个完成设定温度加1，另一个完成设定温度减1。

6.程序清单
#include<absacc.h>
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

//定义0～9的共阴极显示代码
Code unchar Table[10]=
{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

//定义热敏电阻值与温度关系表（表为20～39℃电阻值，温度间隔为1）
code unit wd[20]=
{0x30CC,0x2EA6,0x2C9C,0x2AAB,0x2802,0x2710,0x2564,
0x23CC,0x2248,0x20D6,0x1F76,0x1E26,0x1CE7,0x1BB6,
0x1A93,0x197D,0x1874,0x1778,0x1687,0x15A0};
uint wd_s,wd_c //分别存放设定温度和当前温度
unit x； //定义变量存放采样值

//数据转换与控制子程序
void change()
{
unit rt,I;
rt=510*(256-x)/x; //计算Rt
for(i=1;i<20;i++) //查电阻表，形成当前温度值
{if (rt>=wd[i]) break;}
wd_c=20+i; //保存温度
if (wd_c<wd_s) //当前温度小于设定温度时，开始加热
XBYTE[0XFFF2]=1;
if (wd_c>wd_s) //当前温度大于设定温度时，停止加热
XBYTE[0XFFF2]=0;
}

//0号中断服务程序
void int0_fun(void) interrupt 0
{wd_s++;
}

//1号中断服务程序
void int0_fun(void) interrupt 1
{wd_s--;
}

//主程序
main()
{
unchar m[4]; //存放温度各位数
unchar com=0xfe; //显示位码
unchar i; //定义循环变量
IE=0x85; //中断初始化
IT0=1;
IT1=1;
XBYTE[0x7FFF3]=00X88; //8255A初始化
while(1)
{
XBYTE[0x7FFF]=0; //启动转换
if (XBYTE[0x7FFF2]&0x80=0);
x=XBYTE[0x7FFF];
change()
m[0]=wd_s/10; //形成设定温度的十位和个位

m[1]=wd_s%10;
m[2]=wd_c/10; //形成当前温度的十位和个位
m[3]=wd_c%10;

//显示温度
for (i=0;i<4;i++)
{
XBYTE[0xFFF1]=0xff;
XBYTE[0xFFF0]=table[m[i]];
XBYTE[0xFFF1]=com;
com=_crol_(com,1);
}
}
}
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