電子工程設計報告
題目：溫度測量系統/閉環溫度控制系
統設計專業： 電子科學與技術
小組： 7
姓名： 學號：
袁彬 11023221
賴力 11023222
指導教師： 高新
完成日期：2013.12.12
在上學期我們完成了溫度控制系統的第一階段，在這一階段，我們完成了焊接包括電源板、驅動器和變送器在內的一些工作。也為我們這次的第二階段做好了準備。通過上學期的準備，我們對焊接電路已經基本上熟練掌握了，對一些電路的原理和設計也都達到了必要的要求，正是基於此我們目前已經完成了第二階段的所有內容。
下面就主要介紹一下我們第二階段的工作。
設計小型溫度測量與控制系統 --- 典型電子系統
1.電路設計
⑴ 核心單元—微控制器應用電路
⑵ 模擬量介面—a/d、d/a 電路
⑶ 人機互動單元—顯示、鍵盤控制電路
2.程式設計
⑴ 控制模/數轉換進行溫度資料採集
⑵ 控制數/模轉換改變控溫元件工作狀態，進行溫度控制。
⑶ 控制鍵盤與顯示器，進行控制溫度設定和測量溫度顯示。
⑷ 將溫度資料轉換為顯示溫度數值的演算法程式。
(5)控制溫度精確、平穩變化的的演算法程式。
3.系統聯調
⑴ 電路系統聯調，配合測試程式實現基本的測溫、控溫功能。
⑵ 程式聯調，通過電路系統實現精確、平穩的溫度控制
4.本學期關注的重點
⑴ 設計並實現了乙個能夠精確、穩定控制溫度的系統。
⑵ 知道了乙個典型的電子系統應該具備哪些主要功能
⑶ 知道了乙個典型電子系統的設計實現過程和工作方法。
⑷ 知道如何設計測試方法、創造測試條件，對設計完成的電路模組或電路系統進行測試，使電路或系統的功能、指標充分展現。
⑸ 設計組裝的電路系統出現故障，能夠根據電路或系統的工作原理、自己掌握的專業知識以及積累的經驗，快速確定故障範圍和故障原因。
⑹ 掌握電路的設計方法，通過設計、計算實現電路設計要求。
1． 溫度測量範圍：0°c ~ +100°c。
2． 溫度測量誤差：不大於 ± 2°c
3． 微控制器：具有獨立電路板結構。
片選訊號：4個，
位址訊號：4個，
資料匯流排：ad0~ad7，
i/o口線：p3口，p1口。
4． 數/模(d/a)轉換電路：具有獨立電路板結構。
輸入範圍：00h ~ 0ffh，
對應輸出：-10v~+10v，
誤差：1%，響應時間：< 1ms，
電源供電：+5v，±12v。
5． 模/數(a/d)轉換電路: 獨立電路板結構
輸入訊號範圍： 0v~+5v
解析度： 8bit
精度：1lsb
轉換時間：< 1ms
6． 顯示與鍵盤控制電路:
4 位7 段數碼顯示，
前 3 位含小數點獨立電路板安裝結構
0 ~ 9數字輸入鍵及若干功能設定按鍵控制
1，晶元的介紹和引數
mcs-51系列微控制器效能優異，因此微控制器晶元採用mcs-51系列中的89c51。
在微控制器的40條引腳中有2條專用於主電源的引腳，2條外接晶體的引腳，4條控制或與其它電源復用的引腳，32條輸入/輸出（i/o）引腳。
下面按其引腳功能分為四部分敘述這40條引腳的功能。
1) 主電源引腳vcc和vss：
vcc——（40腳）接+5v電壓；
vss——（20腳）接地。
2) 外接晶體引腳xtal1和xtal2：
xtal1（19腳）接外部晶體的乙個引腳。在微控制器內部，它是乙個反相放大器的輸入端，這個放大器構成了片內振盪器。當採用外部振盪器時，對hmos微控制器，此引腳應接地；對cmos微控制器，此引腳作為驅動端。
xtal2（18腳）接外晶體的另一端。在微控制器內部，接至上述振盪器的反相放大器的輸出端。採用外部振盪器時，對hmos微控制器，該引腳接外部振盪器的訊號，即把外部振盪器的訊號直接接到內部時鐘發生器的輸入端；對xhmos，此引腳應懸浮。
3) 控制或與其它電源復用引腳rst/vpd、ale/prog、psen和ea/vpp：
rst/vpd（9腳）當振盪器執行時，在此腳上出現兩個機器週期的高電平將使微控制器復位。
ale/prog（30腳）：當訪問外部存貯器時，ale（允許位址鎖存）的輸出用於鎖存位址的低位位元組。即使不訪問外部儲存器，ale端仍以不變的頻率周期性地出現正脈衝訊號，此頻率為振盪器頻率的1/6。
因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用於定時目的。
psen（29腳）：此腳的輸出是外部程式儲存器的讀選通訊號。在從外部程式儲存器取指令（或常數）期間，每個機器週期兩次psen有效。
但在此期間，每當訪問外部資料儲存器時，這兩次有效的psen訊號將不出現。
ea/vpp（31腳）：當ea端保持高電平時，訪問內部程式儲存器，但在pc（程式計數器）值超過0fffh（對851/8751/80c51）或1fffh（對8052）時，將自動轉向執行外部程式儲存器內的程式。當ea保持低電平時，則只訪問外部程式儲存器，不管是否有內部程式儲存器。
輸入/輸出（i/o）引腳p0、p1、p2、p3（共32根）：
p0口（39腳至32腳）：是雙向8位三態i/o口，在外置儲存器時，與位址匯流排的低8位及資料匯流排復用，能以吸收電流的方式驅動8個ls型的ttl負載。
p1口（1腳至8腳）：是準雙向8位i/o口。由於這種介面輸出沒有高阻狀態，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向i/o口。
p1口能驅動（吸收或輸出電流）4個ls型的ttl負載。對8052、8032，p1.0引腳的第二功能為t2定時/計數器的
p2口（21腳至28腳）：是準雙向8位i/o口。在訪問外部儲存器時，它可以作為擴充套件電路高8位位址匯流排送出高8位位址。
p3口（10腳至17腳）：是準雙向8位i/o口，在mcs-51中，這8個引腳還用於專門功能，是復用雙功能口。
2、電路方案的比較、選擇和確定
全部位址參與解碼，產生的控制訊號對應唯一位址。部分位址參與解碼，產生的控制訊號對應某一位址區域，而不是唯一位址。部分位址參與解碼，產生的控制訊號對應某一位址區域，而不是唯一位址。
三種電路方案
（1） 部分位址解碼、帶有匯流排驅動電路，產生的控制訊號對應某一位址區域。
圖示部分位址解碼、帶有匯流排驅動電路
（2）部分位址解碼、無匯流排驅動電路
圖示部分位址解碼，無匯流排驅動電路
（3）直接選通、不要低8位位址和驅動電路
因為這個方案的片選訊號與位址之間並不是線性關係，所以使用
該方案需要熟練掌握片選訊號與位址之間的關係計算。
（4）電路方案的確定
通過比較，我們最後選定相對容易實現的部分位址解碼，無匯流排驅動的方案，
因為這樣可以簡化電路。電路圖如下：
微控制器的安裝結構圖如下圖所示：
1．按照電路圖將電路板焊接完畢，過程中需要嚴格檢查焊接線路是否正確，避免出現錯誤。
2．測試時，將電源板放到相應位置。將微控制器正確插入，然後將**頭與微控制器電路連線（注意缺口標誌要對應）再把**器連好。
3．斷開解碼電路負載，執行測試程式，檢查各輸出引腳是否有輸出， 各個
輸出之間相對位置關係是否正確；以下是微控制器測試的程式：
#include ""
#include "
#include "data_"
#define cs0 xbyte[0x0000]
#define cs1 xbyte[0x2000]
#define cs2 xbyte[0x4000]
#define cs3 xbyte[0x6000]
#define cs4 xbyte[0x8000]
#define cs5 xbyte[0xa000]
#include "init_"
void main(void)
}正確輸出波形如圖所示：
用示波器觀察c1~ c4引腳，應有圖示的波形輸出。如果沒有輸出或者彼此關係錯亂，都表明電路中存在故障。
1、dac8032晶元介紹
數模轉換器是整個控制系統將計算機輸出的數碼訊號轉化成模擬訊號的重要部件，它的特性直接影響溫度轉換的精度。其轉換的精度主要由數模轉換器的位數和vref。根據結合電子工程設計的實際要求，結合高價效比的原則我們選擇了8位d/a轉換器 dac0832。
單片整合d/a轉換器產品種類繁多，按其內部電路結構一般可分為兩類：一類整合晶元內部只整合了轉換網路和模擬電子開關；另一類則整合了組成d/a轉換器的所有電路。本實驗選用da0832，各引腳名稱及作用如下：
d7～d0：具有三態特性數碼訊號輸出。
gnd：訊號地。
cs：低電平有效的片選端。
wr：寫訊號輸入，低電平啟動d/a轉換。
rd：讀訊號輸入，低電平輸出端有效。
vref：參考電平輸入，決定量化單位。
2、原理說明
北京工業大學電子工程設計報告第一階
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北京工業大學電子工程設計1考試複習範圍總結
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