ADuc843在温度控制器中的应用及实现毕业设计

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1、大学毕业设计说明书 前 言现代信息技术的三大基础是信息采集（既传感器技术）、信息传输（通信技术）和信息处理（计算机技术）。传感器属于信息技术的前言尖端技术产品，尤其是温度传感器被广泛应用于工农业生产、科学研究和生活领域，数量高居各种传感器之首。近年来温度传感器发展大致经历了以下三个阶段：（1）传统的立式温度传感器（含敏感元件）；（2）模拟集成温度传感器/控制器；（3）智能温度传感器。目前国际上新型传感器正从模拟式向数字式，集成化向智能化发展、网络化的方向发展。而温度传感器在日常生活和工农业生产、科学研究中主要用于温度控制系统中，如我们现在生活中广泛使用空调、智能热水器；农业生产中的温室；科研中

2、使用的色谱仪等，都使用了温度控制器。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的，本次就是以ADUC843为核心设计一温度控制器。第一章 绪 论11 温度控制器的简介温度控制器是根据传感器、核心芯片、控制原理的不同来分类的。温度控制系统其控制方法一般分为两种； 一种是由被冷却对象的温度变化来进行控制，多采用蒸气压力式温度控制器，另一种由被冷却对象的温差变化来进行控制，多采用电子式温度控制器。温控器分为机械式和电子式。机械式分为：蒸气压力式温控器、液体膨胀式温控器、气体吸附式温控器、金属膨胀式温控

3、器。 （液体膨胀式温控器）其中蒸气压力式温控器又分为：充气型、液气混合型和充液型。家用空调机械式都以这类温控器为主。电子式分为：电阻式温控器和热电偶式温控器。（温度测试棒）工作原理 蒸气压力式 以空调为例，波纹管的动作作用于弹簧，弹簧的弹力是由控制板上的旋钮所控制的，毛细管放在空调机的室内吸入空气的风口处，对室内循环回风的温度起反应。当室温上升至调定的温度时，毛细管和波纹管中的感温剂气体膨胀，使波纹管伸长并克服弹簧的弹力把开关触点接通，此时压缩机运转，系统制冷，直到室温又降至设定的温度时，感温包气体收缩，波纹管收缩与弹簧一起动作，将开关置于断开位置，使压缩机的电动机电路切断。以此反复动作，从而

4、达到控制房间温度的目的。 电子式温度控制器 电子式温度控制器（电阻式）是采用电阻感温的方法来测量的，一般采用白金丝、铜丝、钨丝以及半导体（热敏电阻等）为测温电阻，这些电阻各有其优确点。热敏电阻式温控器是根据惠斯登电桥原理制成的，（下图）是惠斯登电桥。在AD两端接上电源E，根据基尔霍夫定律，当电桥的电阻R1R 0=R2Rx时，B与D两点的电位相等，输出端B与D之间没有电流流过，热敏电阻的阻抗R1的大小随周围温度的上升或下降而改变，使平衡受到破坏，BD之间有输出电流。因此，在构成温控器时，可以很容易地通过选择适当的热敏电阻来改变温度调节范围和工作温度。1.2温控器应用领域和实例介绍温度控制器如生活

5、中经常使用的空调、电冰箱、智能热水器，农业生产中的温室、科学研究中的色谱仪等。以下就介绍几种温度控制器NA320 基本配置温控范围： -45120 C 可编程： 是显示： 数码管、液晶使用条件： 温度-1045，湿度85%，无凝露控制精度： 0.1 C输出参数； 2A/380VAC(纯阻性负载)安装方式： 开孔嵌入式额定电压： 12V、24V、220V、380V控制方式： 制冷、化霜、告警材质： ABS防火材料干式变压器智能温度控制器 OLM-11-4A 性能指标 1. 测量范围：0.0200 2. 测量精度：1.0级（传感器0.5级） 3. 分 辨 率：0.1 4. 工作环境： 环境温度 -

6、20+55 相对湿度 85% 工作电源 AC220V/50(60)Hz 5. 功 耗：8W 6. 重 量：0.5kg 7. 外形尺寸：160mm80mm80mm（宽高深） 8. 通 讯：RS-485通讯,最多接20台仪器 9.传感器型号：Pt100（3mm20mm）10.继电器触点输出：AC250V/5AM2013 M2013系安全简单、可靠及精密温度控制器，具备可接多种形式的输出接口，广泛适用于工业与实验室加热器控制应用。特别应用于模具行业的热流导系统.。 1 工作电压： 直流7V12V DC2 工作环境温度： 0+553 温度控制误差：1.54 PWM可变固定功率输出范围： 0到100.0

7、%5 控制器最大功耗：1W6 可选传感器类型：K.J.E.S.P(Pt100)7 测量精度（校准后）：/-1.0,或1两者皆可8 显示分辨率：0.1或19 刷新速率： 1秒10 继电器输出250V 5A11 壳体为标准1/4DIN尺寸12 CE工业电磁场干扰保护第2章 温度控制器总体方案21 温度控制系统的组成和工作原理温度控制器是对温度进行控制的电开关设备。而控制系统又分为闭环控制系统和开环控制系统。开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭

8、环回路。闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈( Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。温度控制器温度控制系统控制温度的原理是：首先通过温度采集系统采集被测温度信号，信号输入到微控器中，输入信号一路在显示电路中显示，另一路与键盘输入的设定值进行比较，如果有偏差通过对偏差进行处理获得控制信号，同时微控器发出脉冲

9、信号给温度控制系统进行调节。以此反复动作，从而达到控制温度的目的。下图就是温度控制系统原理框图温度数据采集系统微控制系统键盘/显示系统控制部分 报警指示电路 图1-1温度控制系统原理框图温度控制系统PID控制在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我

10、们不完全了解一个系统和被控对象或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 比例（P）控制 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。 积分（I）控制 在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state

11、Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 微分（D）控制 在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“

12、超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。 PID控制器的参数整定 PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算

13、整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统

14、工作(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。2.2 总体方案选择本次设计选用的微控制器是美国模拟公司生产的ADUC843芯片,它是全集成的12位数据采集系统,以及高性能的自校准它在单个芯片内包含了高性能的自校准多通道ADC（8通道12位高精度）,所以没有使用A/D转换器,下图就是设计总体方案温度传感器放大电路ADUC843显示电路键盘输入越限报警电路控制电路在线下载 图1-2设计总体方案图具体分析如下：温度数据采集温度检测元件和变送器的类型选择和被控温度的范围及精度等级有关。根

15、据温度控制范围15100，选用集成温度传感器，该类传感器的最大优点是直接给出正比于绝对温度的理想的线性输出，另外，体积小，成本低廉。广泛用于 50150温度范围的温度监测、控制和补偿的 许多场合。选用AD590其工作温度范围-50+150中，有线性优良、性能稳定、灵敏度高、无需补偿、热容量小、抗干扰能力强、可远距离测温且使用方便等优点。显示电路主要是使用LED或LCD来显示各种数据。LED（Light Emiting Diode）是发光二级管的缩写。LED显示器是由发光二极管构成的，所以在显示器前面冠以“LED”常用的LED显示器有7段（或8段，8段比7段多了一个小数点“dp”段）和“米”字段

16、之分。这种显示器有共阳级和共阴级两种。其工作原理是由N个LED显示块有N根线选线和8N根段选选线。根据显示方式的不同，位选线和段选线的连接方式也个不相同。段选线控制显示字符的字型，而位选线为各个LED显示块的公共端，它控制LED显示位的亮、暗。LED显示器有静态和动态两种显示方式。LED显示器工作于静态显示方式时，各种的共阴级（或共阳级）连续在一起并接地；每位的段选线（a-dp）分别与一个8位的锁存器输出相连。在多位LED显示时，一般都选用动态显示方式。将所有位的段选线相应地并联在一起，由一个8位I/O口控制，形成段选线的多路复用。而各位的共阳级或共阴级分别由相应的I/O线控制，实现各位的分时

17、选通。LCD（Liiquid Crystal Display）是液晶显示器的缩写，它是一种被动式的显示器，既液晶本身不发光，而是利用液晶经过处理后能改变光线通过方向的特性，而达到白底黑字或黑底白字显示的目的。LCD显示的分类LCD按排列形式可分为笔段型、字符型和点阵图形型。笔段型 笔段型是以长条状显示像素组成一位显示。点阵字符型 点阵字符型液晶显示模块是专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶显示模块。点阵图形型 点阵图形型是在一平板上排列多行或多列，形成矩阵形式的晶格点，点的大小可根据显示的清晰度来设计。这次实际选用的是LCD12232来设计显示模块。键盘输入系统键盘在单片机应用系统中能实

18、现向单片机输入数据、转送命令等功能，是人工干预单片机的主要手段。常用的键盘接口分为独立式按键口和距阵式键盘接口。1 独立式按键接口独立式按键就是各按键相互独立，每个按键各接一根输入线，一根输入线上的按键工作状况不会影响其他输入线上的工作状态。它的特点是电路配置灵活，软件简单。但每个按键需占用一根输入线，在按键数量较多时，需要较多的输入口线且电路结构复杂，故此种键盘适用于较少或操作速度较高的场合。2 矩阵式键盘接口矩阵式键盘（也称行列式键盘）适用于按键数量较多的场合，它由行线和列线组成，按键位于、列的交叉点上。其工作原理是按键设置在行、列线交点上，行、列线分别连接到按键开关的两端。行线通过上拉电

19、阻接到+5V上。在本次系统中选用矩阵式28的16键盘。控制电路执行部分（温度控制电路）可以采用如下电路：（1）采用开关控制，虽开关控制有电路简单的优点但其精度不够，而且电流波动大等缺点，故不采用。（2）采用可控硅导通角来控制。通过改变单位时间内的可控硅导通角的时间所占的比例，改变单位时间内通过的周波数以改变负载获得的平均功率，适当选择周期可以使平均功率为总功率的0100。在线下载这次设计选用RS-232串口连接软件设计方面 1温度控制器的算法选择电阻炉炉温控制是这样一个反馈调节过程：比较实际炉温和需要炉温得到偏差，通过对偏差的处理获得控制信号，去调节炉子的加热功率，从而实现对炉温控制。按照偏差

20、的比例、积分和微分产生控制作用（简称PID控制），是过程控制中应用最广泛的一种控制形式。实际运行效果和理论分析表明，这种控制规律在相当多的工业生产过程中能得到比较满意的结果。2、数字滤波方法的选择通过模拟量输入通道采集到的温度量，可能混杂了干扰噪声需要进行数字滤波。数字滤波的算法很多，在这里采用中值滤波法，其原理是对被测参数连续采样m次（m3），并按大小顺序排列，从首尾各舍掉1/3个大数和小数，再将剩余的1/3个大小居中的数据进行算术平均作为本次的有效数据。本系统中采取连续三次取样，取中间值作为本次的采样值。3、控制程序温度控制系统要有一个能够用于启动A/D转换、读入采样数据、数字滤波、越限温

21、度报警和越限处理、PID计算和输出可控硅的同步脉冲等的主体程序。这个主体程序我们可以由T0中断服务程序来实现。在T0中断服务程序中，需用到一系列子程序。例如：段设置程序、采样温度值的子程序、数字滤波子程序、越限处理程序、PID计算程序、设定值计算子程序、标度转换子程序、和键盘/显示程序，在PID计算程序中，也需要用到双字节加法子程序、双字节求补子程序和双字节带符号数乘法子程序等。综上所述，本系统设计总体方案本着方便、实用性、易于扩展的指导思想，采用ADUC843为中央处理器的系统。运用温度传感器采集温度，通过转换、处理与设定值进行比较，输出控制脉冲，从而改变可控硅的接通时间，达到调功率的目的。

22、第3章 温度控制器单元模块设计3.1温度数据采集转换模块温度数据采集系统的硬件可采用中央处理器（CPU）、存储器（RAM和ROM）、I/O接口以及A/D转换等各种芯片组成。然后配上相应软件，就可构成完整数据采集系统，并可能实现微型化、低功耗、长寿命和高可靠性等性能指标要求。 温度传感器信号放大电路A/D转换电路微控制器 图3-1温度数据采集框图数据采集与处理的主要内容应包括以下几个方面：数据采集：主要是解决非电量转换为电量的问题以及多路复用、数据的模拟形式和数字形式之间的转换问题。数据记录：数据的存储是非常重要的问题，当前磁记录是储存大量数据的一种有效方式。数据处理：包括预处理、数据检验与数据

23、分析（再加工）等步骤。温度数据采集的工作原理首先通过温度传感器把被测温度转变为电流、电压、或其他形式。在通过放大电路把信号放，由于现在使用的微控器都只能处理数值信号，所以在输入微控制器之前需要经过A/D转换电路，把模拟量转变为数值量。热电式传感器的总类有：热电偶（在工业测温热电偶中常用铂铑铂热电偶，这种热电偶可以用于较高的温度，能长时间在01300中工作，短时间可以测量到1600，它的物理化学稳定性好，因此一般用于较为精密测温中。如果加热物质是钢水，我们就可以选择这种热电偶），热电阻，热敏电阻以及PN结型温度传感器。热电偶虽然有测温范围宽的优点，但其热电势较低；热敏电阻的工作温度范围窄，但灵敏

24、度高，有利检测微小温度变化。由于它们的输出都是非线性的，给使用带来一定的困难。PN结温度传感器和它们相比，最大优点是输出特性呈线性，且测温精度高。PN结测温传感器是利用半导体材料和器件的某些性能参数的温度依赖性，实现对温度的检测、控制和补偿等功能。在窄温场中得以广泛应用。根据设计需要，选用AD590，他是AD公司利用PN结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器。实际上，中国也开发出了同类型的产品SG5如。这种器件在被测温度一定时，相当于一个恒流源。该器件具有良好的线性和互换性，测量精度高，并具有消除电源波动的特性。即使电源在515V之间变化，其电流只是在1mA以下作微小变化。AD5

25、90是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需要的温度值。根据特性分挡，AD590的后缀以I，J，K，I，M表示。AD590L，AD590M一般用于精密温度测量电路，其电路外形如图3-2所示，它采用金属壳3脚封装，其中1脚为电源正端V+；2脚为电流输出端Io；3脚为管壳，一般不用。集成温度传感器的电路符号如图2所示。 图3-2,AD590外型电路 图3-3电路符号AD590的主特性参数如下：工作电压：430V；测温范围：-55- +150；保存温度：-65- +175；正向电压：+44V；反向电压：-20V；焊接温度(10秒)：300；灵敏度：1yAK。AD590的工作原理在被测温度一定时

26、，AD590相当于一个恒流源，把它和530V的直流电源相连，并在输出端串接一个1k的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有1mVK的电压信号。其基本电路如图3-4所示。 图3-4 感温部分的核心电路是利用AU9E特性的集成PN结传感器的感温部分核心电路。其中T1、T2起恒流作用，可用于使左右两支路的集电极电流11和12相等；T3、T4是感温用的晶体管，两个管的材质和工艺完全相同，但T3实质上是由n个晶体管并联而成，因而其结面积是T4的n倍。T3和T4的发射结电压U9E；和U9E经反极性串联后加在电阻R上，所以R上端电压为AU9E。因此，电流I1为： I1=Ub

27、e/R=(KT/q)(Lnn)/R 对于AD590，n8，这样，电路的总电流将与热力学温度T成正比，将此电流引至负载电阻Rl上便可得到与T成正比的输出电压。由于利用了恒流特性，所以输出信号不受电源电压和导线电阻的影响。图3中的电阻R是在硅板上形成的薄膜电阻，该电阻已用激光修正了其电阻值，因而在基准温度下可得到1uAK的I值。 图3-5 AD590的内部电路图3-5所示是AD590的内部电路，图中的T1T4相当于图3中的T1、T2，而T9，T11相当于图3中的T3、T4。R5、R6是薄膜工艺制成的低温度系数电阻，供出厂前调整之用。T7、T8，T10为对称的Wilson电路，用来提高阻抗。T5、T

28、12和T10为启动电路，其中T5为恒定偏置二极管。 T6可用来防止电源反接时损坏电路，同时也可使左右两支路对称。R1，R2为发射极反馈电阻，可用于进一步提高阻抗。T1T4是为热效应而设计的连接方式。而C1和R4则可用来防止寄生振荡。该电路的设计使得T9，T10，T11三者的发射极电流相等，并同为整个电路总电流I的13。T9和n1的发射结面积比为8：1，T10和T11的发射结面积相等。 T9和T11的发射结电压互相反极性串联后加在电阻R5和R6上，因此可以写出： Ube=(R6-2R5)I/3R6上只有T9的发射极电流，而R5上除了来自T10的发射极电流外，还有来自n1的发射极电流，所以R5上的

29、压降是R5的23。根据上式不难看出，要想改变Ube，可以在调整R5后再调整R6，而增大R5的效果和减小R6是一样的，其结果都会使Ube减小，不过，改变R5对Ube的影响更为显著，因为它前面的系数较大。实际上就是利用激光修正R5以进行粗调，修正R6以实现纫调，最终使其在250之下使总电流I达到1uAK。设计电路电路形式： 图3-6AD590的输出电流值说明如下：其输出电流是以绝对温度零度(-273)为基准，每增加1,它会增加1A输出电流,因此在室温25时,其输出电流Io=(273+25)=298A。Vo的值为Io乘上10K,以室温25而言,输出值为2.98V(10K298A)。量测Vo时,不可分

30、出任何电流,否则量测值会不准。电路分析 AD590的输出电流I=(273+T)A(T为摄氏温度),因此量测的电压V为(273+T)A 10K= (2.73+T/100)V。为了将电压量测出来又需使输出电流I不分流出来,我们使用电压追随器其输出电压V2等于输入电压V。由于一般电源供应较多零件之后,电源是带杂讯的,因此我们使用齐纳二极体作为稳压零件,再利用可变电阻分压,其输出电压V1需调整至2.73V。接下来我们使用差动放大器其输出Vo为 (100K/10K)(V2-V1)=T/10V。如果现在为摄氏28度,输出电压为2.8V。32键盘/显示与微控器接口模块应用系统中除了复位按键有专门的复位电路,

31、以及专一的复位功能外,其它的按键或键盘都是以开关状态来设置控制功能或输入数据。键盘有编码和非编码两种。非编码键盘硬件电路极为简单故本系统采用。键输入接口与软件解决的任务A 键开关状态的可靠输入 为了去抖动我们采用软件方法，它是在检测到有键按下时，执行一个10ms的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，如保持闭合状态电平则确认为真正键按下状态，从而消除了抖动影响。B.对按键进行编码给定键值或给出键号对于按键无论有无编码，以及采用什么编码，最后都要转换成为与累加器中数值相对应的键值，以实现按键功能程序的散转转移。为使编码间隔小，散转入口地址安排方便，常采用依次序排列的键号。 C. 选择

32、键盘监测方法 对是否有键按下的信息输入方式有中断方式与查询方式两种。 （1） 行列式键盘本系统用行列式键盘，即用I/O口线组成行列式结构，按键设置在行列的交点上。在按键数较多时，可节省I/O口线。本系统键盘采用的工作方式为编程扫描工作方式，它是利用CPU在完成其他工作的空余，调用键盘扫描子程序，来响应键输入要求。在执行键功能程序时，CPU不再响应键输入要求。编程扫描工作方式只有在CPU空闲时才调用键盘扫描子程序。键盘采用的扫描法扫描方式，扫描法是在判定有键按下后逐行（或列）置低电平，同时读入行（或列）状态，如果行（或列）状态出现非全1状态，这时0状态的行、列交点的键就是所按下的键 。下面为设计

33、电路图 图3-7如图3-7所示由74LS164A口、B口和ADUC843 P3.0 口相连。QaQh 口和P4P5口组成28矩阵结构形式的16只键组成，其中10只是数码键、6只功能键。系统中用了5只功能键，分别为：段设置键、时间设置键、温度设置键、复位键（RESET）和确定键（ENTER）。显示器选用LCD12232点阵型液晶显示模块液晶驱动IC基本特性 1、具有低功耗、供应电压范围宽等特点。 2、具有16common和61segment输出，并可外接驱动IC扩展驱动。 3、具有2560位显示RAM（DD RAM），即8084位 4、具有与68系列或80系列相适配的MPU接口功能，并有专用的指

34、令集，可完成文本显示或图形显示的功能设置。工作参数 1、逻辑工作电压（VDD-VSS）：2.46.0V 2、LCD驱动电压(Vdd-Vlcd)：3.013.5V 3、工作温度(Ta)：055（常温） / -2070（宽温） 4、保存温度(Tstg)：-1070 下面是元件尺寸图 电气特性1、输入高电平(Vih)：3.5Vmin 2、输入低电平(Vil)：0.55Vmax 3、输出高电平(Voh)：3.75Vmin 4、输出低电平(Vol)：1.0Vmax 5、工作电流：2.0mAmax 接口说明 管脚说明：VDD：逻辑电源正 GND(VSS)： 逻辑电源地 VO(VEE)：LCD驱动电源 RE

35、SET：复位端,对于68系列MPU:上升沿(L-H)复位，且复位后电平须保持为高电（H）； 对于80系列MPU:下降沿(H-L)复位，且复位后电平须保持为低电平（L）。 E1：读写使能。对于68系列MPU，连接使能信号引脚，高电平有效； 对于80系列MUC，连接/RD引脚，低电平有效。 E2：同E1引脚。 RD：读允许，低电平有效。 WR：写允许，低电平有效。 R/W：读写选择，对于68系列MPU，高电平时读数据，低电平时写数据； 对于80系列MPU，低电平时允许数据传输，上升沿时锁定数据。 A0：数据/指令选择 高电平：数据D0-D7将送入显示RAM； 低电平：数据D0-D7将送入指令执行器

36、执行。 D0-D7：数据输入输出引脚。指令描述 1、 显示模式设置（显示开关指令） 功能：开/关屏幕显示,不改变显示RAM(DD RAM)中的内容,也不影响内部状态。D=0，开显示；D=1，关显示。如果在显示关闭的状态下选择静态驱动模式，那么内部电路将处于安全模式。该指令不影响显示RAM的内容。2、 设置显示起始行共能：执行该命令后，所设置的行将显示在屏幕的第一行。起始地址可以是0-31范围内任意一行。行地址计数器具有循环计数功能，用于显示行扫描同步，当扫描完一行后自动加一。 3、 页地址设置 功能：设置页地址。当MPU要对DD RAM进行读写操作时，首先要设置页地址和列地址。本指令不影响显示

37、。 4、 列地址设置 功能：设置DD RAM中的列地址。当MPU要对DD RAM进行读写操作前，首先要设置页地址和列地址。执行读写命令后，列地址会自动加1，直到达到50H才会停止，但页地址不变。5、 读状态指令 功能：检测内部状态。 BUSY为忙信号位，BUSY =1：内部正在执行操作；BUSY =0：空闲状态。 ADC为显示方向位，ADC=0：反向显示；ADC=1：正向显示。 ON/OFF显示开关状态，ON/OFF=0：显示打开，ON/OFF=1：显示关闭。 RESET复位状态，RESET=0：正常，RESET=1：内部正处于复位初始化状态。 6、 写显示数据 功能：将8位数据写入DD RA

38、M，该指令执行后，列地址自动加1，所以可以连续将数据写入DD RAM而不用重新设置列地址。 7、 读显示数据功能：读出页地址和列地址限定的DD RAM地址内的数据。当“读-修改-写模式”关闭时，每执行一次读指令，列地址自动加1，所以可以连续从DD RAM读出数据而不用设置列地址。 注意：再设置完列地址后，首次读显示数据前必须执行一次空的“读显示数据”。这是因为设置完列地址后，第一次读数据时，出现在数据总线上的数据是列地址而不是所要读出的数据。 8、 设置显示方向功能：该指令设置DD RAM中的列地址与段驱动输出的对应关系 显示当设置D=0时，反向；D=1时，正向。9、 开/关静态驱动模式设置功

39、能：D=0表正常驱动，D=1表示打开静态显示。 如果在打开静态显示时，执行关闭显示指令，内部电路将被置为安全模式。 10、DUTY选择功能：设置D=0 表示1/16DUTY，D=1表示1/32DUTY。 11、“读-修改-写”模式设置功能：执行该指令以后，每执行一次写数据指令列地址自动加1；但执行读数据指令时列地址不会改变。这个状态一直持续到执行“END”指令。 注意：在“读-修改-写”模式下，除列地址设置指令之外，其他指令照常执行。 12、END指令 功能：关闭“读-修改-写”模式，并把列地址指针恢复到打开“读-修改-写”模式前的位置。应用电路 图 3-8图3-8就是LCD12232与ADU

40、C843组成的显示电路。3.3 温度控制模块温度控制电路采用可控硅调功方式。双向可控硅管和加热丝串接在交流220V、50HZ交流市电回路。在给定周期T内，ADUC843可控硅管的接通时间就能达到改变加热功率的目的，从而实现温度调节。下图示出了可控硅管在给定周期T内具有不同接通时间情况。显然，可控硅在给定周期T的100%时间内接通时的功率最大。100%uuuutttt12.5%25%50%T对于这样的执行机构，单片机只要输出能控制可控硅通断电时间的脉冲信号就可以了，这可用一条I/O线，通过程序输出控制脉冲。在此采用ADUC843用软件在P2.6引脚上产生受过零同步脉冲同步后经光耦管和驱动器输出送

41、到可控硅的控制极上。为了达到过零触发的目的。需要交流电过零检测电路。此电路输出对应于50HZ交流电压时刻的脉冲，作为触发双向可控硅的同步脉冲，使可控硅在交流过零电压时刻触发导通。设计应用电路 图 3-9如图3-9左边线和ADUC843的P2.6接口相连，平时为高电平，此时二极管没有导通，因而三极管也没有导通，当微控系统检测到被测温度过低时就需要加热，ADUC843在P2.6上发出一个控制信号,于是二极管导通,三极管导通,三极管和电阻组成的放大电路,控制可控硅实现加热。34报警模块 当被控温度高于或低于设定温度时，报警指示灯提示用户温度异常，以便及时调整。本次设计的报警电路是用发光二极管其应用电

42、路图如下： 图 3-10 图 3-10设计的报警电路，A和B分别和ADUC843的P2.7、P2.6相连,根据所编程序控制引脚信号,从而使发光二极管亮,达到报警的功能。35在线下载 几乎所有的ADUC系列的应用设计都要利用器件在线编程的特点。在线编程要利用ADUC843的UART（通用异步串行接口），如果从PC机上下载程序代码到ADUC843，须要外接一个RS232实现电平转换。本次设计采用ADM202实现RS232电平转换。下图为电路图： 图 3-11 ADUC843的URAT串行接口是全双工的，也就是说它可以同时发送和接收数据。至串行网络的物理接口由引脚RxD(P3.0)和TxD（P3.1

43、）提供。上面就是利用ADM202电平转换器设计的RS232接口电路，从而实现PC机与ADUC843的串行接口通信。3.6 Protel 99 se 介绍本次设计使用的画图软件是 Protel 99se汉化版。99SE是PROTEL家族中目前最稳定的版本，功能强大。采用了*.DDB数据库格式保存文件，所有同一工程相关的SCH、PCB等文件都可以在同一*.DDB数据库中并存，非常科学，利于集体开发和文件的有效管理。还有一个优点就是自动布线引擎很强大。在双面板的前提下，可以在很短的时间内自动布通任何的超复杂线路！下面就简单介绍以下它的使用新建文档定义新建所有新建的文件一般放置在主文件夹中进入并新建*

44、.SCH新建一个*.SCH文件 添加新的零件库.GIF现在就可以开始画图了首先找到需要用到的元器件，从元器件库中找。找到需要的型号后，在放如图纸中。 如上图如果找不到你需要的元器件，可以从“EDIT”中自己编辑。 第4章 软件设计4.1 QuickStart调试软件简介与以往的80C51不同，ADuc843具有在线调试和下载功能，它由支持ADuc843的开发工具包QuickStart开发系统来提供。也就是说，系统可以保留ADuc843的情况下，通过开发系统与ADuc843的串行接口通信，直接对系统进行调试，并在调试完成后将已调试好的程序下载到ADuc843中。程序存储器阵阵列可以按两种模式之一

45、来编程：一种是串行下载（在线编程）模式；另一种是并行编程模式。并行编程模式与常规的第三方提供的闪速或EEPRO器件编程器完全兼容，但应用起来较复杂，须要对ADuc843中支持并行编程所需要的外部引脚进行配置。所以，在系统开发和调试过程中采用的是串行下载模式。作为工厂引导代码的一部分，ADuc843本身具有串行下载的程序，使经过标准UART串行接口实现串行代码下载变得容易。如果外部引脚PSEN通过外部电阻拉至低电平，那么上电时器件将自动进入串行下载模式。一旦处于此模式，用户可以把代码下载到程序存储器阵列，同时器件仍位于其目标应用硬件中。PC机串行下载功能是作为ADuc843QuickStart8

46、43开发系统的一部分而提供的。QuickStart开发系统简介ADuc843与其他单片机的一个重要不同之处在于支持的开发系统不同。QuickStart 开发系统是功能完善、低价格的支持ADuc843的开发工具包。QuickStart开发系统所提供的三项功能：下载、调试、和模拟，分别由在线串行下载器、Windows调试器和Windows模拟器来实现。串行下载器是一个软件程序，它允许通过标准PC机上的串行COM1端口串行下载汇编程序（INTEL HEX格式文件）到片内闪速程序器中。调试器采用Windows系统，允许使用微转换器的URAT串行接口在芯片上调试代码执行。在典型调试对话中，调试器提供对片

47、内所有外围设备的访问、单步和设置断点的代码执行控制方式。模拟器使用简单，提供与微控制功能的直接接口，并结合了许多标准调试特征，包括断点、单步以及代码执行跟踪等能力。此开发系统既可作为器件的学习教程来使用，也是程序固化之前证明代码功能的一个有效途径。ADuc843的UART串行接口是全双工的，也就是说它可以同时发送和接收数据。至串行网络的物理接口由引脚RxD(P3.0)和TxD(P3.1)提供。因此，利用这两个引脚设计的RS-232接口电路。就可以实现PC机与ADuc843的串行接口通信。4.2程序流程图 由于本次设计以硬件为主，所以下面只是简单介绍一下。 整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实

48、现的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了从软件的功能不同可分为两大类：一是监控软件，它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件，它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示等。每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。在主程序中首先给定PID算法的参数值，然后通过循环显示当前温度，并且设定键盘外部中断为最高优先级，以便能实时响应键盘处理；软件设定定时器T0为5秒定时，在无键盘响应时每隔5秒响应一次，以用来采集经过AD转换的温度信号；设定定时器T1为嵌套在T0之中的定时中断，初值由ND算法子程序提供，以用来执行对电炉或风扇的控制。主程序流程图如下图。

49、开始初始化等待PID参数输入等待T0输入数据处理 显示当前温度结 束 语 经过近二个月的设计，在x老师的指导下本人顺利完成了毕业设计，通过这次设计使本人受益匪浅。本设计中包括了单片机、自动化控制、模拟电路、电力电子技术、传感器等多领域知识这次设计是对大学四年知识系统化、深层次化。通过这次设计学会了分析问题、处理问题的方法，可以说达到了举一反三的目的。为以后工作、学习都打下了比较坚实的基础。在此次设计过程中，x老师在百忙之中给予了我精心的辅导和指点，帮助我解决许多难点，疑点，使我对理论知识与实践知识达到有机了结合。在此我要向我的导师x老师表示最衷心的感谢！另外，本设计也得到了其它老师、同学的支持

50、和帮助，谨在此一并感谢！ 设计者：周子琨 二 O O 五 年 六月 六日 参 考 资 料：1 胡汉才. 单片机原理及其接口技术.清华大学出版社，1996.2 谭运光. 单片机开发手册.化龄出版社，1996.3 蔡美琴. MCS-51系列单片机系统及其应用.高等教育出版社，1992.4 俞光昀. 计算机控制技术.电子工业出版社，1997.5 黄贤武. 传感器原理与应用.电子科技大学出版社，1999.6 李 刚. ADUC8XX系列单片机原理与应用技术, 2001.7 谢光忠 蒋亚东温湿度智能数据采集控制系统的研制J传感器技术，2000.8 刘君华现代检测技术与测试系统设计M西安交通大学出版社,1

51、999. 附录1 英文翻译FEATURESPin compatable ugrade of ADuC812/ADuC831/ADuC832Increased performanceSingle-cycle 20 MIPS 8052 coreHigh speed 420 kSPS 12-bit ADCIncreased memoryUp to 62 kBytes on-chip Flash/EE program memory4 kBytes on-chip Flash/EE data memoryIn-circuit reprogrammableFlash/EE, 100 year retent

52、ion, 100 kCycle endurance2304 bytes on-chip data RAMSmaller package8 mm 8 mm chip scale package52-lead PQFPpin compatable upgradeAnalog I/O8-channel, 420 kSPS high accuracy, 12-bit ADCOn-chip, 15 ppm/C voltage referenceDMA controller, high speed ADC-to-RAM captureTwo 12-bit voltage output DACs1Dual

53、output PWM - DACsOn-chip temperature monitor function8052 based core8051 compatible instruction set (20 MHz max)High performance single-cycle core32 kHz external crystal, on-chip programmable PLL12 interrupt sources, 2 priority levelsDual data pointers, extended 11-bit stack pointerOn-chip periphera

54、lsTime interval counter (TIC)UART, I2C, and SPI Serial I/OWatchdog timer (WDT)Power supply monitor (PSM)PowerNormal: 4.5 mA 3 V (core CLK = 2.098 MHz)Power-down: 10 A 3 V2Development toolsLow cost, comprehensive development systemincorporating nonintrusive single-pin emulation,IDE based assembly and

55、 C source debuggingAPPLICATIONSOptical networkinglaser power controlBase station systemsPrecision instrumentation, smart sensorsTransient capture systemsDAS and communications systemsGENERAL DESCRIPTIONThe ADuC841/ADuC842/ADuC843 are complete smart transducer front ends, that integrates a high perfo

56、rmance selfcalibrating multichannel ADC, a dual DAC, and an optimized single-cycle 20 MHz 8-bit MCU (8051 instruction set compatible) on a single chip. The ADuC841 and ADuC842 are identical with the exception of the clock oscillator circuit; the ADuC841 is clocked directly from an external crystal u

57、p to 20 MHz whereas the ADuC842 uses a 32 kHz crystal with an on-chip PLL generating a programmable core clock up to 16.78 MHz.The ADuC843 is identical to the ADuC842 except that the ADuC843 has no analog DAC outputs.The microcontroller is an optimized 8052 core offering up to 20 MIPS peak performan

58、ce Three different memory options are available offering up to 62 kBytes of nonvolatile Flash/EEprogram memory. Four kBytes of nonvolatile Flash/EE data memory, 256 bytes RAM, and 2 kBytes of extended RAM are also integrated on-chip.Figure 2. ADuC Block Diagram (Shaded Areas are Features Not Present on the ADuC812),No DACs on ADuC843, PLL on ADuC842/ADuC843 Only.PIN CONFIGURATIONS AND FUNCTIONAL DESCRIPTIONS Figure 3. 52-Lead PQPFSaving machine organization with extendFlash/EE Program Memory The parts provide up to 62 kBytes of Flash/EE program memory to run user code. The us