北京工业大学电子工程设计二阶实验报告
电子工程设计报告
题目：温度测量系统/闭环温度控制系统设计
专业：电子科学与技术
小组： 7
：学号：
袁彬 11023221
赖力 11023222
指导教师：高新
完成日期：2013.12.12
目录
一、摘要 (3)
二、设计任务与要求 (3)
（二）、设计要求 (4)
(三)单片机 (5)
（一）、电路工作原理及主要元件的功能 (5)
（二）、电路的调试 (9)
四数/模(D/A)转换电路 (10)
（一）、电路工作原理及主要元件功能 (10)
（二）、电路主要参数计算 (12)
(三)、电路调试 (12)
五、模/数(A/D)转换电路 (13)
（一）、ADC0804芯片介绍 (13)
（二）、电路主要参数计算 (14)
（三）、电路调试 (15)
六、电路显示与键盘控制电路 (16)
（一）、电路工作原理 (16)
(二).电路调试 (19)
七、温度测量 (22)
八、心得体会 (25)
九、附录 (26)
一、摘要
在上学期我们完成了温度控制系统的第一阶段，在这一阶段，我们完成了焊接包括电源板、驱动器和变送器在的一些工作。也为我们这次的第二阶段做好了准备。通过上学期的准备，我们对焊接电路已经基本上熟练掌握了，对一些电路的原理和设计也都达到了必要的要求，正是基于此我们目前已经完成了第二阶段的所有容。下面就主要介绍一下我们第二阶段的工作。
二、设计任务与要求
设计小型温度测量与控制系统 --- 典型电子系统
1.电路设计
⑴核心单元—单片机应用电路
⑵模拟量接口—A/D、D/A 电路
⑶人机交互单元—显示、键盘控制电路
2.程序设计
⑴控制模/数转换进行温度数据采集
⑵控制数/模转换改变控温元件工作状态，进行温度控制。
⑶控制键盘与显示器，进行控制温度设定和测量温度显示。
⑷将温度数据转换为显示温度数值的算法程序。
(5)控制温度精确、平稳变化的的算法程序。
3.系统联调
⑴电路系统联调，配合测试程序实现基本的测温、控温功能。
⑵程序联调，通过电路系统实现精确、平稳的温度控制
4.本学期关注的重点
⑴设计并实现了一个能够精确、稳定控制温度的系统。
⑵知道了一个典型的电子系统应该具备哪些主要功能
⑶知道了一个典型电子系统的设计实现过程和工作方法。
⑷知道如何设计测试方法、创造测试条件，对设计完成的电路模块或电
路系统进行测试，使电路或系统的功能、指标充分展现。
⑸设计组装的电路系统出现故障，能够根据电路或系统的工作原理、自
己掌握的专业知识以及积累的经验，快速确定故障围和故障原因。
⑹掌握电路的设计方法，通过设计、计算实现电路设计要求。（二）、设计要求
1．温度测量围：0°C~ +100°C。
2．温度测量误差：不大于±2°C
3．单片机：具有独立电路板结构。
片选信号：4个，
地址信号：4个，
数据总线：AD0~AD7，
I/O口线：P3口，P1口。
4．数/模(D/A)转换电路：具有独立电路板结构。
输入围：00H ~ 0FFH，
对应输出：-10V~+10V，
误差：1%，响应时间：< 1ms，
电源供电：+5V，±12V。
5．模/数(A/D)转换电路: 独立电路板结构
输入信号围： 0V~+5V
分辨率： 8bit
精度：1LSB
转换时间：< 1ms
6．显示与键盘控制电路:
4 位7 段数码显示，
前 3 位含小数点独立电路板安装结构
0 ~ 9数字输入键及若干功能设置按键控制
(三)单片机
（一）、电路工作原理及主要元件的功能
1，芯片的介绍和参数
MCS-51系列单片机性能优异，因此单片机芯片采用MCS-51系列中的89C51。
在单片机的40条引脚中有2条专用于主电源的引脚，2条外接晶体的引脚，4条控制或与其它电源复用的引脚，32条输入/输出（I/O）引脚。
下面按其引脚功能分为四部分叙述这40条引脚的功能。
1)主电源引脚VCC和VSS：
VCC——（40脚）接+5V电压；
VSS——（20脚）接地。
2)外接晶体引脚XTAL1和XTAL2：
XTAL1（19脚）接外部晶体的一个引脚。在单片机部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片振荡器。当采用外部振荡器时，对HMOS单片机，此引脚应接地；对CMOS单片机，此引脚作为驱动端。
XTAL2（18脚）接外晶体的另一端。在单片机部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对HMOS单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到部时钟发生器的输入端；对XHMOS，此引脚应悬浮。
3)控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP：
RST/VPD（9脚）当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。
ALE/PROG（30脚）：当访问外部存贮器时，ALE（允许地址锁存）的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。
PSEN（29脚）：此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。在从外部程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。
EA/VPP（31脚）：当EA端保持高电平时，访问部程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（对851/8751/80C51）或1FFFH（对8052）时，将自动转向执行外部程序存储器的程序。当EA保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不管
是否有部程序存储器。输入/输出（I/O）引脚P0、P1、P2、P3（共32根）：
P0口（39脚至32脚）：是双向8位三态I/O口，在外接存储器时，与地址总线的低8位及数据总线复用，能以吸收电流的方式驱动8个LS型的TTL负载。
P1口（1脚至8脚）：是准双向8位I/O口。由于这种接口输出没有高阻状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向I/O口。P1口能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。对8052、8032，P1.0引脚的第二功能为T2定时/计数器的
P2口（21脚至28脚）：是准双向8位I/O口。在访问外部存储器时，它可以作为扩展电路高8位地址总线送出高8位地址。
P3口（10脚至17脚）：是准双向8位I/O口，在MCS-51中，这8个引脚还用于专门功能，是复用双功能口。
2、电路方案的比较、选择和确定
全部地址参与译码，产生的控制信号对应唯一地址。部分地址参与译码，产生的控制信号对应某一地址区域，而不是唯一地址。部分地址参与译码，产生的控制信号对应某一地址区域，而不是唯一地址。
三种电路方案
（1）部分地址译码、带有总线驱动电路，产生的控制信号对应某一地址区域。
图示部分地址译码、带有总线驱动电路
（2）部分地址译码、无总线驱动电路
图示部分地址译码，无总线驱动电路
（3）直接选通、不要低8位地址和驱动电路
因为这个方案的片选信号与地址之间并不是线性关系，所以使用
该方案需要熟练掌握片选信号与地址之间的关系计算。
（4）电路方案的确定
通过比较，我们最后选定相对容易实现的部分地址译码，无总线驱动的方案，因为这样可以简化电路。电路图如下：