温度控制器实训报告

第一篇：温度控制器实训报告

《温度控制器》实训报告

第周，星期，第节课学生姓名学号

一、实训目的：

检测温度控制器的好坏。

二、实训器材：

电冰箱1台、万用表1块、温度计1支、温度控制器1只、加工后的鳄 鱼夹子2只。

三、实训要求：

必须掌握温度控制器的安装位置和它的环温度。

四、实训过程：

1、把温度控制器设定在某一位置，连接好试验电路，放入冷冻室内。

2、开启冰箱，随着冷冻室内温度的降低，当万用表指示为∞时，说明温度控制器的触点已经断开，打开冰箱门，读出温度计指示为2℃，并做好记录。停开冰箱，冷冻室内温度逐渐上升，当万用表指示复为0Ω时，再读出温度计指示为10℃，并做好记录。

五、实训总结：

从上述实训中得知，该温度控制器能在2℃时关断电路，10℃时接通电路，完全符合冰箱温度控制的要求。

六、实训结果：

该温度控制器正常。

指导教师评语：

实训报告等级：指导教师签字：

年月日

第二篇：温度测量实训报告

单片机测温实训报告

（AT89C51）

姓名：陈杉学号：班级：计控

1514100412 1004

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陈杉

目录

一.引言...................................................................................3 二.总体设计方案...................................................................3 三.硬件设计...........................................................................3

3.1硬件电路设计方案.............................................3 3.2硬件框图.....................................................3 3.3芯片介绍.....................................................3 3.4硬件电路图...................................................4

3.4.1电路原理图.............................................5 3.4.2原理图说明.............................................5

四.软件设计...........................................................................6

4.1主流程图.....................................................6 4.2仿真与测试...................................................6

五.总结...................................................................................6

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陈杉

一：引言

随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。

本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89S51，测温传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。

二：总体设计方案

一：由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。

二：用温度传感器测试温度。在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。

经过讨论，我们决定采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单。

三、硬件电路设计

3.1、硬件电路设计方案

硬件电路的单片机芯片采用AT89C51芯片，进行数据处理。数据采集部分的传感器采用DS18B20芯片数字温度传感器。用四位七段LED数码显示器显示测量的温度值。3.2硬件框图：

3.3芯片介绍

1、AT89C51芯片

AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能共 6 页

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陈杉

CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图所示。

2、DS18B20芯片(1)DS18B20简介

DS18B20是由美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器芯片。与传统的热敏电阻有所不同，DS18B20可直接将被测温度转化为串行数字信号，以供单片机处理，它还具有微型化、低功率、高性能、抗干扰能力强等优点。通过编程，DS18B20可以实现9~12位的温度读数。信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从微处理器到DS18B20仅需连接一条信号线和地线。读、写和执行温度变换所需的电源可以由数据线本身提供，而不需要外部电源。(2)DS18B20的引脚功能

DS18B20的引脚(图7-10)，其功能如表7-8所示。

(3)DS18B20的主要特点

 采用单线技术，与单片机通信只需一个引脚；

 通过识别芯片各自唯一的产品序列号从而实现单线多挂接，简化了分布式温度检测的应用；

 实际应用中不需要外部任何器件即可实现测温；  可通过数据线供电，电压的范围在3～5.5V；  不需要备份电源；

 测量范围为-55～+125℃，在-10～+85℃范围内误差为0.5℃；

 数字温度计的分辨率用户可以在9位到12位之间选择，可配置实现9～12位的温度读数；

 将12位的温度值转换为数字量所需时间不超过750ms；  用户定义的，非易失性的温度告警设置，用用户可以自行设定告警的上下限温度。3.4硬件电路图

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陈杉

3.4.1电路原理图：

Proteus仿真结果显示：

3.4.1原理图说明：

设计中，使用AT89C51的P1.0管脚接收由温度传感器送出的数字温度信号；管脚P0.0~P0.7用于输出温度各位上的数字，连接LED数码管，作为显示内容；P2.0~P2.2管脚作为LED数码管轮流显示的控制信号的输出端；P3.0作为温度越界判据的信号输出的端。单片机的外围设备包括：时钟振荡器、DS18B20数字温度传感器、温度显示设备和高温制冷电机等。用DS18820测量温度，在其内部就共 6 页

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陈杉

能进行A/D转换，输出数字量与单片机直接通讯，无需外加A/D转换器，转换速度快，降低了成本，而且简化了电路，提高了系统的集成度，使其满足了最简的要求。这个温度传感器稍加改良，配合半导体制冷器还能实现高精度的温度控制功能。

四、系统软件设计

主要利用keil和protues软件来实现软硬件的结合。系统程序主要包括主程序，温度的相关子程序，数字的子程序等。4.1主流程图

4.2仿真与测试

1、软件调试，在Keil软件上输入程序，进行编译、连接protues。

2、在protues上实现仿真，修正改正，在仿真知道正确。

五、总结与体会

在为期两周的电子制作实训中，利用Keil软件的仿真与调试，我设计了一个温度测量系统。

实训齐老师不仅给我们详细讲解了芯片的功能和工作原理，而且给了一份参考程序，因为我们感觉很难。在机房进行实验时，我一次次的编写失败，一次次的达不到预想中的结果，我心灰意冷，当我想放弃的时候，齐老师给了信心，他耐心的教导，最终使我成功完成了设计。

我深深地体会到，完成一件作品是多么的不易，隐藏在失败后的成功是多么的甘甜。这次的电子制作让我对单片机的理论有了更加深入的了解。通过这次实践，我更深的了解到理论与实际的差距，感到在今后的学习工作中我们应该更加注重实际，切勿成为只会纸上谈兵的赵括。

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第三篇：可编程序控制器应用实训报告

可编程序控制器应用实训报告

可编程序控制器（PLC）主要以计算机的微处理器为基础，综合计算机的应用技术、通讯技术以及自动控制技术而发展起来的一种通用控制器。虽然PLC由较为复杂的微处理器组成，但是在实际应用过程中，完全不必了解微处理器的内部结构。最初，PLC还仅是作为继电器接触器控制系统的替代品，而自从进入电气控制系统领域后，凸显了其独有的优越性，以其自身强大的抗干扰能力、自诊断功能等，提高了电气控制系统的可靠性，基本解决了普通继电器及接触器中常见的故障问题，经过调试后可长期安全可靠地运行。本文将对PLC的特点、基本工作过程、在电气控制中的应用等问题进行分析与阐述。、可编程序控制器（PLC）的特点

1.1 体积小、重量轻

超小型的PLC底部尺寸＜100mm，重量＜150g，其功耗仅为数瓦。由于其体积小，很容易装入机械中，便于机电一体化的实现。

1.2 实用性普遍

PLC可适用于各种规模的电气控制场合，除了基本的逻辑处理功能之外，当前大多PLC具有数据运算能力，并可应用于数字控制领域中。近年来，PLC的功能日益完善，PLC的应用已经普遍到温度控制、位置控制及CNC等多个控制领域。

1.3 抗干扰能力强

由于PLC采用了现代化的大规模集成电路技术，在内部电路、生产工艺等方面均采取先进的抗干扰处理技术，具有较高的可靠性。另外，PLC还自备硬件故障自动检测功能，一旦出现故障即可发出警报。在软件应用中，应用者还可编入外围器件的自诊断故障程序，让系统中出了PLC之外的电路与设备也能获得

自我保护功能。

1.4 应用简单、普遍

PLC作为直接面向企业的工控设备，具有接口容易、编程语言易于被工程技术人员接受并理解等特点，尤其图形符号及梯形图语言、表达方式等与继电器电路图基本类似，只需通过PLC的少量开关量逻辑控制指令就能熟练实现在电气控制中的应用。

1.5 维护与改造方便

PLC通过存储逻辑替代了接线逻辑，减少了控制设备外在的接线，极大减少了控制系统设计和建造的时间，为后期维护提供了方便，同时程序较易改变，可极快应用于生产过程的改变。可编程序控制（PLC）的基本工作过程

PLC及相关外围设备的设计原则应满足“与工业控制系统为一个整体、方便功能扩展”，所有的电气控制系统的实现都是根据工艺要求，最终提高生产效率及产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应满足被控对象的基本要求，并对实际工作现场进行研究、收集资料，并实现设计人员与操作人员的密切配合，共同拟定可操作方案，对可能潜在的问题进行共同分析、共同解决。并在满足各方控制要求的前提下，考虑控制系统的简单性与经济性，方便后期的使用及维修，并确保电气控制的安全性、稳定性。PLC在电气控制中的基本工作过程为：

（1）现场信息的输入：在系统软件的控制下，按照顺序对输入点进行扫描，并读取输入点的状态。

（2）程序的执行：对用户程序中的指令按顺序扫描，并根据输入的状态及指令进行逻辑性运算。

（3）控制信号的输出：根据以上逻辑运算的结果，输出状态寄存器向各个输出点同时发出相应的信号，以实现所需的逻辑控制功能。

以上过程完成后，再重新开始，并反复执行，每执行一次即完成一个扫描周期。在实际应用时，很多机械设备的工作流程可分为一系列不断重复的顺序动作，而PLC的工作程序恰与其相似，因此PLC程序能很好地与机器动作相对应，且程序的编制简单、直观，易于修改，减少了开发软件的费用，并缩短软件开发周期。可编程序控制器（PLC）在电气控制中的应用

3.1 开关量逻辑的控制

这是PLC控制技术中最基本、最广泛的应用领域。替代了传统的继电器电路，并同时实现顺序控制及逻辑控制，既适用于单台设备的控制，也可以应用于自动化流水线中，如生产线、组合机床、磨床、镗床和龙门刨床等。

3.2 控制模拟量

在实际工业生产过程中，会出现很多连续变化的物理量，如温度、速度、流量、液位、压力等模拟量。这些模拟量可通过数字量之间D/A转换和A/D转换得以实现，确保编程器对模拟量实现处理。

3.3 集中式控制系统

集中式控制系统主要采用一台功能较强大的PLC监视系统、对多个设备进行控制，已形成“中央集中式”的计算机控制体系。在该项系统中，每个设备之间的连锁、联络关系以及运行顺序等都由中央PLC来统一完成。可见，集中式控制系统比单机控制系统的成本低，更经济实惠。但如果其中一个控制对象的程序需要做出改变，就要停止中央PLC的控制，同时其他控制对象也随之停止运行。

3.4 分散控制系统

在分散控制系统中，每一个控制对象都需要设置一台PLC，每台PLC之间能通过信号的传递而产生内部响应、发令或连锁等，或者可由上位机通过数据通信总线完成通信任务。分散控制系统中采取多台机械生产线控制的方式，每条生

产线之间都有数据相连接，由于每个控制对象都是由自身的PLC来控制，所以如果某台PLC运行停止，对其他PLC不会产生影响。随着技术的不断进步，目前可由PLC承担底层的控制任务，通过网络连接，将PLC和过程控制二者结合。

3.5 运动控制

PLC能够对圆周运动或者直线运动进行控制。在控制机构的配置中，过去进行的为直接应用于传感器及执行机构中，而现在则可以采取专用的运动控制模块。例如多轴位置的控制模块、伺服电机其单轴、可驱动步进电机等，PLC可广泛应用于机器人、机械、电梯、机床等多种场合。

3.6 数据处理的应用

PLC在数据处理过程中，具备数据传送、数据转换、数学运算、查表、排序及操作等功能，并完成对数据的采集、分析与处理。这些数据可以与存储于存储器中的数据同时具备参考价值，并完成控制操作。另外，这些数据也可以通过通信功能的实现而传输到智能装置中，或者打印成表。目前数据处理多应用于大型控制系统中，如过程控制系统、柔性制造系统等。

由上可见，在指定范围内，可编程序控制器以其高性能价格取胜，并凭借其适应性强、可靠性高、使用方便等突出特点在自动化控制领域广泛应用。再加上PLC制造成本的不断下降、功能的不断加强，已成为工业企业的首选设备。

《可编程控制器应用实训》专业：

姓名：

学号：实践报告数控技术专科王亮亮 1164001450603

第四篇：工业控制器赵志旭实训报告

模块化工业通用控制器

设计报告

指导教师：赵建敏 报告人姓名：赵志旭 报告人学号：201002444 2011年5月20日

目录

1引言 ······································································································ 1 2 设计概述 ····························································································· 3 2.1设计系统结构·············································································· 3 2.2各部分简介 ················································································ 4 3软件设计 ······························································································ 5 3.1 μC/OS-II ················································································ 5 3.2 通讯协议 ·················································································· 6 3.3 ADC模块设计 ············································································ 9 3.4 IO模块 ··················································································· 10 3.5 LCD接口电路 ········································································ 11 4硬件设计 ···························································································· 14 4.1 CPU设计 ················································································· 14 4.2 电源设计 ················································································ 15 4.3 JTAG下载电路的设计 ···························································· 16 5总结 ···································································································· 17 参考文献 ······························································································· 19 附录一：LCD运行图··········································································· 21 附录二：系统运行图············································································ 22

1引言

近几年来，微电子技术和计算机技术的发展，使微控制器集成度越来越高，计算速度越来越快，价格和功耗越来越低。因此不论是工业控制机技术还是可编程控制器(PLC)技术向嵌入式领域渗透的步伐正在逐渐加大。嵌入式系统因极小的体积、极低的功耗散热和软硬件的可裁剪性，而深受用户的欢迎。可以预见，基于嵌入式系统的工业控制器必将具有广阔的发展空间。

随着现代科技的发展, 工业控制器在工业生产的各领域发挥着越来越重要的作用。工业自动化的高速发展，生产规模的日益扩大，全球化生产的日益融合，对工业控制器提出了更高要求，如微型化、便携化、智能化、网络化等。目前，用于工业控制的控制器主要分为两种，即:工业控制机和可编程控制器(PLC)。工业控制机是由通用的微机推广应用而发展起来的。国内工控机的产品主要分为CP总线工控机、STD总线工控机、VME总线工控机。其中CP总线工控机的发展最快;自60年代末第一台PLC问世以来，己很快被应用到机械制造、冶金、矿业、轻工等各个领域，大大推进了机电一体化进程，被人们称为现代工业控制三大支柱之一。

半导体技术的迅猛发展，使控制器的设计从模拟化走向数字化。如果控制器由数字化再发展到模块化, 即以模块控制器取代众多各厂家自己开发的控制器;那么各个厂家就可以利用现成单元电路模块组装成自己所需要的产品, 这样就可以最大限度地以减少制造成本和开发时间。因此模块化控制器应该有独立可拆分的功能和典型结构，具有组合性和通用性。既易于组合成新系统、新产品, 升级方式简捷;也容易从系统或产品中拆卸、更换, 维修方便;总之模块工业控制器典型、通用、互换、兼容。目前，在大型的工业控制系统中主要采用PLC、DCS等控制设备, 它们采用模块化设计功能强大、设计灵活、性能稳定, 可以很好的满足控制需求。但是在小型控制系统中主要还是采用数字仪表来对系统进行控制, 它在控制精度和速度上都难以满足现代工业控制的要求。而目前在各个领域广泛应用的嵌入式系统具有功耗低、体积小、集成度高、成本低、稳定性好等特点, 如果设计一种嵌入式工业控制器, 采用模块化设计的方法, 结合模块化的灵活性和嵌入式系统的高效、稳定特性。它可以测量多种信号, 有较高的测量精度和多

居等）。设计概述

2.1设计系统结构

本系统采用ST公司生产的STM32系列单片机。STM32F103xx增强型系列使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C和SPI、3个USART、一个USB和一个CAN。STM32芯片虽然有如此强大的功能，但是价格并不贵，所以非常适合本系统使用。

本系统各模块间采用Modbus协议进行通信，Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。如果本系统采用Modbus协议可以保证各个模块之间的数据高速可靠的传输。而且由于采用这种通用的工业标准，所以在以后的功能扩展的时候会非常简便。

本系统使用uC/OS II实时操作系统。uC/OS II是一个源代码公开的实时嵌入式内核，包含了任务调度、任务管理、时间管理、简单内存管理和任务间的通信与同步等实时系统所需的基本功能。在uC/OS II操作系统下，将程序按功能划分成不同的任务，这样可以提高程序执行的效率。而且uC/OS II简单易学。所以本系统采用uC/OS II为操作系统。

LCD显示模块RS485RS485RS485RS485I/O模块RS485处理器CPU模块RS485ADC采集模块3

图2-1 系统的整体框图

2.2各部分简介

整个实训设计的硬件设计以STM32为核心控制器完成CPU与LCD显示模块、AD采集模块、I/O模块的硬件设计。每个模块设计RS-485通信接口。软件设计基于UCOS/II操作系统，划分任务，编写驱动程序和控制程序，最终实现一个演示系统，采集4路一次供水温度信号、4路回水温度信号，4路二次供水温度信号、4路回水温度信号，并在LCD显示模块显示实时数据。

本实训设计的ADC采集模块负责检测采集现场的模拟信号量（例如温度、压力等），通过DMA（直接存储器存储）传输，之后等待CPU的查询。一旦收到CPU的查询命令，就将采集到的现场模拟信号量通过RS485总线传输给CPU，然后接着去采集现场信息，等待CPU的下一次查询。这样可以节省CPU的使用率。

通过系统框图可以看出CPU模块通过RS485总线和AD模块、IO模块和LCD模块相连接。

CPU模块在系统中充当主机，每隔一段时间就会分别查询各个模块的运行情况。CPU主要任务是收集AD模块、IO模块的数据并将这些数据进行处理并发送给LCD模块显示。

AD模块主要任务是采集4路温度信号、4路压力信号，等待CPU模块的查询命令，当CPU查询命令到来时，将采集的信号传送给CPU模块。

IO模块主要任务是采集8路开关量信号，并在CPU查询命令到来时传送给CPU模块。

LCD模块主要任务是将CPU发送来的数据进行显示，并且根据触摸屏的状态来改变显示内容。

到相应的工程文件中直接使用就可以了。实际上对于μC/OS-II的移植主要与4个文件相关，这4个文件是与处理器密切相关的:汇编文件(OS_CPU_A.ASM)、处理器相关C文件(OS_CPU.H、OS_CPU.C)和应用程序相关的配置文件(OS_CFG.H)。具体如下：

a、修改“include.h”文件

该头文件是一个主头文件，会出现在每一个.C文件中，通过修改它，增加自己的头文件。

b、修改“os_cfg.h”文件

此文件包含空闲任务的堆栈长度、消息队列、邮箱、信号量等的设置，通过修改此文件进行对操作系统裁剪。c、修改头文件“OS_CPU．H ”

头文件“OS_CPU．H”包括了用#define语句定义的、与处理器相关的常数、宏以及类型，需要修改的内容有与编译器相关的数据类型重定义部分和与处理器相关的少量代码。

d、修改C语言文件OS_CPU．C 文件OS_CPU．C中有10个C语言函数需要编写，这些函数中唯一必要的函数是OSTaskStkInit，其他9个函数必须声明，但不一定要包含任何代码。e、修改汇编语言文件OS_CPU_A．ASM 汇编文件OS_CPU_A.ASM中需要编写的函数分别为OSStartHighRdy、OSCtxSw、OSIntCtxSw和OSTickISR。

总之，μC/OS-II是一个完整的、可移植、固化、裁减的占先式实时多任务内核。μC/OS-II可供不同的微处理器使用，可以移植到8位到64位不同的微处理器上。它的基本思路就是“近似地每时每刻总是让优先级最高的就绪任务处于运行状态”。μC/OS-II是一个通用性的操作系统，所以对于不同硬件的实现，只需要根据具体CPU和实际应用做相应的移植即可。

3.2 通讯协议

Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行

进入中断关闭定时器NT35FLG=1?Y接收帧的第一个数据接收字节加1 帧有效标志位置位NT15FLG=1?YNN有效标志位置位 Y存入缓冲区 接收字节加1接收字节加1 有效标志位复位有效标志位置位 Y清除T35FLG和T15FLG清空缓冲区启动定时器退出中断 图3-2 串口中断服务子程序流程图

本系统模块间的通信过程为CPU模块（主机）每隔一段时间就会轮询一个从机以获取其数据。而其它设备如ADC模块、LCD显示模块或I/O模块(从机)应返回对查询作出的响应，或处理查询所要求的动作。

CPU模块（主机）可对各从机寻址，发出广播信息，从机返回信息作为对查询的响应。从机对于主机的广播查询，无响应返回Modbus协议报据设备地址，请求功能代码，发送数据，错误校验码，建立了主机查询格式，从机的响应信息也用Modbus协议组织，它包括确认动作的代码，返回数据和错误校验码。若在接收信息时出现一个错误或从机不能执行要求的动作时，从机会组织一个错误信息，并向主机发送作为响应。

CPU模块在上电之后就会发送轮询命令，先询问AD模块，AD模块响应命令，将采集到的数据发送给CPU模块，轮询AD模块的命令帧格式如图3-3所示：

地址码=0x01功能码=0x03查询地址Ho查询地址Li数据个数Ho数据个数Li数据CRCHiCRCLo图3-3 CPU轮询AD模块的命令帧格式

AD模块收到CPU模块的轮询请求，就会做出响应。AD模块响应轮询命令的帧格式如图3-4所示：

减到1us，此外，多种转换模式供选择，支持DMA数据传输。

直接存储器存取用来提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。无须CPU 任何干预，通过DMA 数据可以快速地移动，这就节省了CPU 的资源来做其他操作。

直接存储器存取用来提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。无须CPU 任何干预，通过DMA 数据可以快速地移动，这就节省了CPU 的资源来做其他操作。

开始系统时钟初始化定时器初始化IO口初始化串口初始化AD初始化中断控制器初始化DMA初始化进入操作系统 图3-9 AD模块配置程序流程图

3.4 IO模块

根据功能需要，IO模块的操作系统分为三个任务：AppTaskCollect 任务、AppFrameAnalyze任务和AppTaskMBTx任务。AppTaskCollect 任务主要负责采集特定IO口的状态，程序流程图如图3-10所示：

进入AppTaskCollect任务采集特定IO口状态对状态进行存储

图3-10 AppTaskCollect 任务流程图

IO模块主要是负责数字量的采集，读取特定管脚的高低电平状态，将其存储

011 以直接驱动LCD显示，运算结果数据通过CPU处理转换后写入显示寄存器中，最后送到显示驱动单元输出。不同的MCU母体来实现显示数据的产生方式各不相同。利用LCD可以构建一个非常友好的人机交互界面。

FSMC(Flexible Static Memory Controller，可变静态存储控制器))是STM32系列中内部集成256 KB以上FlaSh，后缀为xC、xD和xE的高存储密度微控制器特有的存储控制机制。之所以称为“可变”，是由于通过对特殊功能寄存器的设置，FSMC能够根据不同的外部存储器类型，发出相应的数据／地址／控制信号类型以匹配信号的速度，从而使得STM32系列微控制器不仅能够应用各种不同类型、不同速度的外部静态存储器，而且能够在不增加外部器件的情况下同时扩展多种不同类型的静态存储器，满足系统设计对存储容量、产品体积以及成本的综合要求。利用FSMC来驱动LCD可以保证数据的传输速度。

本系统设计的LCD显示模块采用的ILI9320液晶显示，ILI9320是手机常用的彩屏控制器，采用16bit并行总线方式，端口映射到DSP的IO空间，彩屏具有4个背光LED灯（控制端为LED1~LED4），采用三极管9012链接共阳极LEDA，是背光受控于DSP的PE3脚，若一段时间内未触摸屏幕，控制PE3脚为高，是背光熄灭，降低系统功耗，彩屏与4线电阻式触摸屏紧贴在一起。本系统使用的LCD具有触摸功能，触摸屏控制芯片为ADS7483,。ADS7843是一个内置12位模数转换、低导通电阻模拟开关的串行接口芯片。供电电压2.7~5 V，参考电压VREF为1 V~+VCC，转换电压的输入范围为0~ VREF，最高转换速率为125 kHz。ADS7843的引脚如图3-5所示：

图3-5 ADS7843引脚图

213 4硬件设计

任何系统都要求软硬件的密切配合，硬件可以增加系统软件的稳定性和灵活性，软件可以降低硬件的成本，两者是相辅相成的本系统的CPU模块、AD模块、IO模块、LCD模块组成。

STM32是选用来自于ARM公司具有突破性的Cortex-M3内核的32位闪存微控制器。该内核是专门设计于满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求。STM32的出现给MCU用户前所未有的自由空间，提供了全新的32位产品选项，结合了高性能、实时、低功耗、低电压等特性，同时保持了高集成度和易于开发的优势，再加上丰富的外设和有竞争力的价格，得到了市场上高度的认可，使得它成为众多商家的第一选择。

4.1 CPU设计

STM32有两个系列增强型和基本型。STM32F103是增强型系列，工作在72 MHz，带有片内RAM和丰富的外设。STM32F101是基本型系列，工作在36 MHz。两个系列的产品拥有相同的片内闪存选项，在软件和引脚封装方面兼容。均可以用于显示、声音、存储和高级控制；兼有低功耗和多种省电工作模式，能够优化工业设备、物业控制设备、医疗设备和计算机外设等产品的性能。

本实训设计选用的STM32F103ZE类型的微处理器芯片，主要进行接受ADC模块采集的8路温度数据并进标度变化、接受I/O模块采集的8路数字量数据并且发送处理完的数据给LCD显示模块，并且让其进行显示。

STM32F103ZE微处理器的内部资源：

 MCU:STM32103ZET6;(LQFP144脚,片上集成512K flash、64K RAM;12Bit A/D、D/A;PWM、CAN、USB、SDIO、FSMC等资源) 256K*16 BIT SRAM,FSMC扩展,满足大容量数据采集、处理及分析等应用MBSPIFLASH 芯片(AT45DB161),满足彩屏上丰富的图片存储、数据表格存储等应用

 2.8寸TFT真彩屏,FSMC控制,配置ADS7843触摸控制器. CAN接口,驱动器芯片TJA1050 具体内部结构如图4-1所示：

415

图4-2电源转换电路图

4.3 JTAG下载电路的设计

JTAG也是一种国际标准测试协议（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部测试。现在多数的高级器件都支持JTAG协议,如DSP、FPGA、单片机器件等。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。本系统的JTAG调试单元电路如图4-3所示：

图4-3 JTAG接口电路

这里采用的是标准的JTAG接法，但是STM32还有SWD接口，SWD只需要最少2跟线（SWCLK和SWDIO）就可以下载并调试代码了，这同我们使用串口下载代码差不多，而且速度更快，能调试。所以建议大家在设计产品的时候，可以留出SWD来下载调试代码，而摒弃JTAG。STM32的SWD接口与JTAG是共用的，只要接上JTAG，你就可以使用SWD模式了（其实并不需要JTAG这么多线），JLINKV8和ULINK2都支持SWD。

617 题的能力。

三，初步掌握了产品设计的整个流程和方法。在这次实训中，焊接挑战了我的动手能力，印制电路板图的设计则是挑战我的快速接受新知识的能力，电路设计挑战了我将理论与实际结合的能力，借鉴和创新的能力。在这过程中主要是锻炼了我与其他同学的团队合作、共同探讨、共同前进的精神。在实训过程中，我熟悉了印制电路板的工艺流程、设计步骤和方法。同时这个实训使我认识到自己的理论知识和动手设计能力有待提高。

在本次实训中学习到了很多以前没有接触过的知识，比如Modbus通信协议，uC/OS II操作系统，uCGUI图形用户界面等等，而且在学习这些知识的同时也培养了我们搜索文献的能力，可以通过各种渠道去获得对自己有用的信息。

很感谢各位老师的细心指导，从他们那里我学会了很多书本上学不到的东西，教我们怎样把理论与实际操作更好的联系起来和许多做人的道理，这些东西无论是在以后的工作还是生活中都会对我起到很大的帮助。13周的实习给我以后的道路指出一条明路，那就是思考着做事，事半功倍，更重要的是，做事的心态，也可以得到磨练，可以改变很多不良的习惯。

819 datasheet:http://www.xiexiebang.com/read.php?tid=1979 [20]赵海，陈长华，王建锋董.微控制器电路LCD显示原理.电子与封装，2009 [21]任哲.嵌入式实时操作系统uCOS-Ⅱ原理及应用.北京：北京航空航天大学出版社

[22]王铁流，李宗方，陈东升.基于SRM32的USB数据采集模块的设计与实现.检测技术，2009（8）

[23]Uc_GUI中文手册（3.26版本）[24]uC/CUI中文文档（基于3.26版本）[25]ILI9320数据手册 [26]STM32数据手册 [27]STM32中文参考手册

021 附录二：系统运行图

2-22

第五篇：温度控制器实验总结报告

温度控制器实验总结报告

一、功能及性能指标

根据设计任务基本要求，本系统应具有以下几种基本功能。（1）可以进行温度设定，并自动调节水温到给定温度值。（2）可以调整PID控制参数，满足不同控制对象与控制品质要求。

（3）可以实时显示给定温度与水温实测值。（4）可以打印给定温度及水温实测值。系统主要性能指标如下：

（1）温度设定范围40℃~90℃，最小区分度1℃。（2）温度控制静态误差≤1℃。

（3）双3位LED数码管显示，显示温度范围0.0℃~99.0℃。（4）采用微型打印机打印温度给定值及一定时间间隔的水温实测值。

二、总体设计方案

水温控制系统的控制对象具有热储存能力大，惯性也较大的特点，水在容器内的流动或热量传递都存在一定的阻力，因为可以将它归于具有纯滞后的一阶大惯性环节。一般来说，热过程大多具有较大的滞后，它对于任何信号的响应都会推迟一些时间，使输出与输入之间产生相移。对于这样存在大的滞后特性的过度过程控制，一般可以采用以下几种控制方案。1）、输出开关量控制 2）、比例控制（P控制）3）、比例积分控制（IP控制）4）、比例积分加微分控制（IPD控制）

结合本例题设计任务与我们采用比例积分加微分（PID）控制。其特点是微分的作用使控制器的输出与偏差变化的速度成比例，它对克服对象的容量滞后有显著地效果。在比例基础上加入微分作用，使稳定性提高，同时积分作用可以消除余差。采用PID的控制方式，可以最大限度地满足系统对诸如控制精度，调节时间和超调量等控制品质的要求。

三、系统组成

本系统是一个典型的检测、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一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只能化控制以及提供完善的人机界面及多机通信皆空提供了可能。而这些功能在常规数字逻辑电路中往往难以实现。所以本机采用以单片机为核心的直接数字控制系统（DDC）。

1、软、硬件功能划分

在绝大多数单片机应用系统中，系统功能的软件、硬件划分往往

/ 11 是由应用系统对控制速度的要求决定的，在没有速度限制的情况下可以考虑以软件换取硬件电路的简化，以求降低硬件成本。（1）速度估算

（2）软件、硬件功能划分。为了简化系统硬件、降低硬件成本、提高系统灵活性和可靠性，有关PID运算、输入信号滤波及大部分控制过程都可由软件来完成，硬件的主要功能是温度信号的传感、放大、A/D转换及输出信号的功率放大。另外，人机通道功能由系统软件、硬件配合完成，以降低软件设计的复杂性及缩短系统的研制周期。

2.统一功能划分、指标分配和框图构成

系统由4个主要的功能模块组成，总体框图如下图所示：

（1）单片机基本系统。它是整个控制系统的核心，完成整个系统的信息处理及协调控制功能。

（2）向前通道。它是信息采集的通道，主要包括传感器、信号放大、A/D转换等电路。

（3）向后通道。它是实现控制信号输出的通道，单片机系统产生的控制信号经功率放大电路放大控制电炉的输入功率，以实现

/ 11 水温控制的目的。

（4）人机对话通道。主要由键盘、LED显示和打印机组成。

四、硬件开发（1）单片机基本系统 如图所示

（2）

人机对话通道主要由行列式键盘、LED显示器组成。采用可编程键盘、显示接口芯片8279。8279负责键盘的扫描、消抖处理和显示输出工作，大大减轻了CPU的负担也简化了软件的编程。电路图如下图所示：

/ 11

五、软件设计

整个温度控制系统软件包括主程序（包括初始化、显示）、键盘输入中断服务程序，主程序如下：ORG 0000H LJMP START ORG 0300H START: ACALL DELAY ACALL I8279 ACALL SETRAM LOOP1:ACALL AD

ACALL DISPLAY

ACALL DELAY

ACALL DELAY

/ 11

ACALL DELAY

SJMP LOOP1 I8279: NOP MOV DPTR,#0FDFFH MOV A,#00H MOVX @DPTR,A MOV A,#0D1H MOVX @DPTR,A MOV A,#22H MOVX @DPTR,A LP:MOVX A,@DPTR

JB ACC.7,LP RET

SETRAM: MOV 30H,#08H

MOV 31H,#08H

MOV 32H,#08H

MOV 33H,#08H

MOV 34H,#08H

MOV 35H,#08H

RET

/ 11 DISPLAY: MOV DPTR,#0FDFFH MOV A,#90H MOVX @DPTR,A MOV R0,#30H MOV R2,#06H MOV A,#10H MOVX @DPTR,A LOOP:MOV A,@R0

MOV DPTR,#TAB

MOVC A,@A+DPTR

MOV DPTR,#0FCFFH

MOVX @DPTR,A

INC R0

ACALL DELAY

ACALL DELAY

DJNZ R2,LOOP

ACALL DELAY

ACALL DELAY

RET AD: NOP

MOV A,#33H

/ 11

MOV DPTR,#0FBFFH

WAIT:JB P1.1,WAIT

MOVX A,@DPTR

MOV @R1,A

MOV B,#100

DIV AB

MOV 31H,A

MOV A,B

MOV B,#10

DIV AB

MOV 32H,A

MOV 33H,B RET DELAY:MOV R3,#255 D1:

MOV R4,#255

DJNZ R4,$

NOP

DJNZ R3,D1

RET TAB:DB 0C0H,0F9H,0C4H,0D0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH END

/ 11 中断服务程序共分3 种, 分别为外部中断

1、定时中断和串 行口中断。

六、调试步骤

1、拔掉所有在插座上的芯片，用万用表测试+15V、-15V、+5V与地之间是否短路；

2、连接电源：

 白色三芯插座为电源插座，从左到右依次是-15V、GND、+15V 注意次序

 D1、D2为保护二极管，防止极性接反  打开电源

 用万用表的电压档测量LM7810、LM7805的输出是否符合要求

 用万用表的电压档测量各个芯片的电源脚的电压是否符合要求

3、传感器与放大器的调节

 断开电源，连接传感器AD590、插上OP-07放大器，打开电源

 用万用表的电压档测量OP-07的输出端，调节电位器VR1、VR2,使常温下的OP-07的输出端电压为0、1V左右，用手握紧传感器，观察期输出是否变化；

* 断开电源，插上AD转换器ADC0804,打开电源

/ 11

4、AD转换器ADC0804的调节

 断开电源，插上AD转换器ADC0804,打开电源  用示波器测量ADC0804的第四脚；时钟输入脚CLKIN的波形，本设计中ADC0804的是使用电阻电容产生，R3=10K,C3=150PF,理论上的时钟频率为：f=1/rc=660K左右。

5、单片机最小系统的调试

 断开电源，插上AT89C51,打开电源

 单片机最小系统运行的基本条件：复位、时钟、/EA/VP引脚接高电平

 用万用表的电压档测复位端、/EA/VP端

 用示波器测量第18、19的时钟输入输出脚、和单片机地址数据分离引脚ALE，引脚ALE的频率应为第18、19的时钟输入输出脚的1/2 6.、键盘和显示的调试

 键盘和显示是由8279控制的，有初始化、显示键盘处理及部分组成  联调

考虑安全问题，调试时不连接220V电源，控制电路的实现与否利用一个发光二极管指示。发光二极管焊接在AT89C51的左下角L4处。控制引脚为AT89C51的15脚P3.5，地电平有效。

/ 11

七、心得体会

在整个实验过程中我们遇到了许多问题，虽然在实验之前做过一些准备工作，但在真正做的时候还是常常出现心有余而力不足的情况，让我们常常感慨“书到用时方恨少”。仔细想想，我们所做的准备工作还不够到位，并且缺乏团队合作精神，常常各自为战，难以擦出思想的火花，不能群策群力的针对问题想出合理的解决方法。这次实验的过程给了我们很大的启发，对我们今后的学习和工作都有很大的帮助和促进，并且带给了我们宝贵的经验。在今后的道路上我们一定会吸取这次试验的宝贵经验和教训努力把事情做好。

同时我们还要感谢在实验过程中给了我们巨大帮助的教员，多亏了您的指导许多的问题才得以解决。祝您在今后的工作和生活中：一切顺利，万事如意！

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