路图中单片机的口接数码管的只引脚，这样易于对数码管的译码，使数码管能显示设计者所需的各数值小数点符号等等。单片机的接译码器，译码器的输出端直接接八个数码管的控制端和键盘，键盘扫描和显示器扫描同用端口这样能大大的减少单片机的，减少硬件的花费。键盘的接法的差别直接影响到硬件和软件的设计，考虑到单片机的端口资源有限，所以我们在设计中将传统的的键盘接成的形式如图，键盘的扫描除了和显示共用的个端外，另外的两个端直接和的和相连。图键盘接线如图的接法已经完全用完了单片机的个口，有效的利用了单片机的资源。微机控制及图形显示部分为了使系统具有更好的人机交换界面，在系统设计中我们通过语言设计了微机控制界面。通过系统与微机的通信大大的提高了系统的各方面性能。由于单片机串行口为电平，而机为电平，因此系统采用了电平转换芯片。由于系统设计了多机通信的功能，即主系统和键盘及数字显示部分的通信主系统和机的通信，所以在设计电路时要特别注意多机通信的时序及竞争问题，针对此类问题在设计中我们特地的在两根串行通信线上增加了如图的电路如图如图由于主机部分发送两个从机都可以接受，因此主机的发送部分及主机不存在竞争问题。而两个从机可能同时向主机发送各类控制信息，因此会存在竞争问题。其实图为个与门电路，图中为提升电阻，为开关二极管，当或中有个为低电平时主机为低电平，同时另个分机无效，当或中有个为高电平时主机为高低电平。图图所示微机控制界面，具有温度控制及显示的功能。界面中下半部分为水温的实测温度和给定温度的数值显示及对主系统部分的控制界面，上半部分为水温的实测温度的逐点采样及图形显示，通过此界面可以更直观的显示温度的变化，并且通过对图形的保存能方便的打印出水温的变化曲线。软件设计键盘显示程序流程图中的设定水温显示温度确定取消清零输出，均为各种子程序，代表个子程序的应用程序。主程序流程图主程序流程图如图所示，程序主要完成以下的几部分任务初始化设定各参数的初始值，设定各中断及定时器。接为，每隔记录实测温度如表表温度稳定速度关系表设定温度测量时间分分分分分分分分实测温度测量时间分分分分分分实测温度从表中的数据可知，系统运行分钟时系统基本达到稳定。由微机逐点采样所的曲线图如图所示图温度变化图设计总结通过个学期的努力，我成功的完成了此次设计，在设计的过程中我们学会了很多知识的同时也锻炼了自己的各方面能力。在设计的初期我也遇到了很多的困难，但通过自己的努力和老师的指导克服了种种困难。并在实现基本要求的同时扩展了很多功能，比如和微机的通信等等。虽然此次设计比较成功，比如说温度精度方面还好，但是电路还存在着很多不足之处，希望在今后我还能将其完善。附录附系统原理图附二键盘显示部分图附三图参考文献单片机实践与应用吴金清华大学出版社全国大学生电子设计竞赛获奖作品精选北京理工大学出版社单片微型机原理应用与实验张友德复旦大学出版社电子系统设计何小艇浙江大学出版社收发射此部分程序主要完成数据的控制及显示，其主要通过单片机的全双工串行口完成和键盘部分的双向通信。机通信此部分完成与微机控制接口的联接及通信的控制。数值转换子程序由于主程序中用到了很多的数值转换及数值的运算如十进制转换成十六进制双字节与单字节的除法运算等等，为了程序调用的方便，特地将其编写成子程序的形式。算法算法为此温控系统的性能好坏的决定性因数。序流程图如图所示。为控制中最为成熟的中算法，其般算式及模拟控制规律表达式如下式式中为控制器的输出为偏差，即设定值与反馈值之差为控制器的放大系数，即比例增益为控制器的积分常数为控制器的微分时间常数。算法的原理即调节三个参数使系统达到稳定。由于的般算式不易与单片机的处理，因此我们在设计中采用了增量型算法。将式转换成式的形式有式可得有式中的即输出波的倒通时间。图算法测试方法与测试结果系统测试仪器双路跟踪稳压稳流电源数字示波器伟福仿真器多功能数字表数字万用表内存机。温度计调温电热杯秒表测试方法在调温电热杯中放入升清水，电热杯和控制系统相连，给系统上电，系统进入准备工作状态。用温度计测量及调节水杯中清水，水稳为，给系统调零。分别设定温度为，观察设定温度和实际温度，并记录数据。填写表。观察水温变化的动态情况，并记温度稳定的时间。填写表。测试结果给定温度与实测温度的数据对比如表表误差分析表设定温度实测温度绝对误差相对误差设定温度实测温度绝对误差相对误差从表中的数据可知，系统的误差基本稳定在正负能很好的满足系统的设计要求。温度稳定和时间的关系设定温度。但随着计算机与超大规模集成电路的迅速发展，以现代控制理论和计算机为基础，采用数字控制显示与转换，配额后执行器与控制阀构成的计算机控制系统，在过程控制过程中得到越来越广泛的应用。由于本例是个典型的检测控制型应用系统，它要求系统完成从水温检测信号处理输入运算到输出控制电炉加热功率以实现水温控制的全过程。因此，应以单片微型计算机为核心组成个专用计算机应用系统，以满足检测控制应用类型的功能要求。另外，单片机的使用也为实现水温的智能化控制以及提供完善的人机交互界面及多机通讯接口提供了可能，而这些功能在常规数字逻辑道路中往往是难以实现或无法实现的。所以，本例采用以单片机为核心的直接数字控制系统。单片机系统选择单片机是最常用的单片机，是种低损耗高性能八位微处理器。与系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容，而且能使系统具有许多系列产品没有的功能，功能强灵活性高而且价格低廉。可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低了系统成本。只要程序长度小于，四个口全部提供给拥护。系统运行中需要存放的中间变量较少，可不必再扩充外部。温度控制方案论证方案用热敏电阻通过电阻的变化来获得电压的变化，起价格虽然便宜但是精度不是很高。对于个精度要求高的系统不宜采用方案二用键盘输入个需要控制的温度，通过单片机的串口把数据传送到，通过数据比较，分析产生波来控制电炉是否继续加热还是停止加热。通过温度传感器采集温度，由于是电流传感器，经过电阻转换为电压。虽然价格较高但是精度高。经比较，我们选择方案二传感器的选取目前市场上温度传感器繁多就此我们提出了以下两重选取方案方案选用铂电阻温度传感器，此类温度传感器在各方面特性都比较优秀，但其成本较高。方案二采用热敏电阻，选用此类元器件有价格便宜的优点，但由于热敏电阻的非线性特性会影响系统的精度。方案三选用美国公司生产的二端集成电流传感器，此器件具有体积小质量轻线形度好性能稳定等优点。其测量范围在，满刻度范围误差为，当电源电压在之间，稳定度为时，误差只有，其各方面特性都满足此系统的设计要求。比较以上三种方案，方案三具有明显的优点，因此此次设计选用方案三。模块的选择方案采用芯片，其内部没有程序存储器，需要进行外部扩展，这给电路增加了复杂度。方案二本方案的模块采用芯片，其内部有单元的程序存储器，不需外部扩展程序存储器。但由于系统用到较多的口，因此此芯片资源不够用。方案三采用单片机图温度采样电路原理图性能描述测量范围在，满刻度范围误差为，当电源电压在之间，稳定度为时，误差只有。为电流型传感器温度每变化其电流变化在和时输出电流分别为和。性能描述为的路转换器，其输入电压范围在，转换速度小于，转换精度。满足系统的要求。电路原理及参数计算温度采样电路的基本原理是采用电流型温度传感器将温度的变化量转换成电流量，再将电流量转换成电压量通过转换器将其转换成数值量交由单片机处理。图如上图图中三端稳压作为基准电压，由运放虚短虚断可知运放的反向输入端的电压为零伏，当输出电压为零伏时，列出点的节点方程如下由于系统控制的水温范围为，所以当输出电压为零伏时的输出电流为，因此为了使的电位为零就必须使电流等于电流等于，三端稳压的输出电压为所以由方程得由方程的取电阻，的电位器。又由于的输入电压范围为，为了提高精度所以令水温为时的输入电压为即。此时列出点的结点方程如下当水温为时的输出电流为。由方程式得因此取，的电位器。温度控制电路此部分电路主要由光电耦合器和双向可控硅组成。光电耦合器的耐压值为，它的输出级由过零触发的双向可控硅构成，它控制着主电路双向可控硅的导通和关闭。电阻与电容组成双向可控硅保护电路。控制部分电路图如图。电炉图，其内部有单元的程序存储器。而且具有三个定时器，正好满足系统多机通信时所用。比较以上三种方案，综合考虑单片机的各部分资源，因此此次设计选用方案三。键盘显示电路论证控制与显示电路是反映电路性能外观的最直观部分，所以此部分电路设计的好坏直接影响到电路的好坏。方案采用可编程控制器与数码管及地址译码器组成，可编程显示器件实现对按键的扫描消除抖动提供的显示信号，并对显示控制。用和键盘组成的人机控制平台，能够方便的进行控制单片机的输出。方案二采用单片机与地址译码器组成控制和扫描系统，并用的串口对主电路的单片机进行通信，这种方案既能很好的控制键盘及显示又为主单片机大大的减少了程序的复杂性，而且具有体积小，价格便宜的特点。方案虽然也能很好的实现电路的要求，但考虑到电路设计的成本和电路整体的性能，我们采用方案二。仿真为了更好的验证并实现本设计的预期效果，我们采用仿真软件对各个模块进行了仿真，仿真结果如下显示模块仿真原理图如下当运行程序后，初始界面为当按下键盘时，数码管显示对应值仿真原理图如图图仿真原理图仿真结果如图所示