单片机水温设计.rar

摘   要
随着计算机技术的发展，计算机控制系统已在工业、国防、农业、经济生活等各方面都发挥着重要的作用。论文论述了一个单片机温度控制系统的设计和实现过程，该系统以MC9S12XS128单片机为控制器，配有键盘、显示电路，通过温度检测装置进行采样，经控制算法得到控制量，再通过PWM通道输出，实现对温度的控制。该系统是一个完整的计算机控制系统。论文的工作主要有以下几个方面：
1、 设计了以MC9S12XS128单片机为控制器的系统结构，确定了系统方案。该方案具有结构简单，性能优良，成本低廉的特点。
2、 对温度控制系统的硬件主体部分进行了设计和制作。主要包括键盘电路、显示电路、PWM输出电路以及与单片机接口。单片机使用了MC9S12XS128最小系统板。
3、 编制了控制系统的全部软件。包括AD采样模块、LED显示模块、键盘扫描及处理模块、温度标度转换模块、PWM输出模块，PID控制模块以及积分分离的PID控制模块。
所有程序在自制的系统板上调试成功。
关键词: 单片机  温度控制系统  MC9S12XS128  PID控制
Abstract
  With the development of computer technology, computer control system has been in the industrial, defense, agriculture, economy and other aspects of life play an important role. This paper discusses a single chip temperature control system design and implementation process, the SCM system MC9S12XS128 controller, with a keyboard, display circuit, through the temperature detector is sampled is controlled by the amount of control algorithms, and through the PWM channel output to achieve temperature control. The system is a complete computer control system. Thesis work mainly in the following areas:
1、Designed to MC9S12XS128 microcontroller system structure for the controller to determine the system plan. The program has a simple structure, excellent performance, low cost features.
2、The temperature control system for the main part of the hardware design and production.   Including keyboard circuit, display circuit, PWM output circuit and the microcontroller    interface. SCM uses the MC9S12XS128 minimum system board.
4、 The preparation of all of the control system software. Including the AD sampling module, LED display module, keyboard scanning and processing module, the temperature scale  
conversion module,PWM output module, PID control module and the integral PID control
module separation.
  All program debugging system board in the self-made success. To achieve the intended function.
 
Key words: microcontroller   Temperature Control System   MC9S12XS128
           PID control microcontroller
 
目   录

第一章 绪论 1
1.1 计算机控制系统的发展 1
1.2 课题研究的目的及意义 2
1.3 论文的主要结构 2
第二章 方案论证及选择 3
2.1 单片机的选择 3
2.2 LED显示电路模块选择 3
2.3 按键控制模块选择 3
2.3.1 独立式按键 4
2.3.2 矩阵式按键 4
2.4 AD的选择 6
2.5 DA的选择 6
2.6 控制算法选择 6
第三章 硬件电路设计与实现 7
3.1 硬件系统框图 7
3.2 单片机控制电路模块 7
3.2.1 S12控制器的特点 7
3.2.2 S12控制器的组成 7
3.2.3 MC9S12XS128单片机原理图 8
3.2.4 MC9S12XS128系统结构图 9
3.2.5 MC9S12XS128引脚分布图 10
3.2.6 MC9S12XS128最小系统板 10
3.3 LED显示电路模块 11
3.3.1 LED数码管的结构 12
3.3.2 LED数码管字形编码 13
3.3.3 LED数码管扫描方式 14
3.4 按键控制电路模块 15
3.4.1 独立式按键结构 15
3.4.2 按键开关去抖动 16
3.5 A/D电路模块 16
3.6 PWM电路模块 17
3.6.1 PWM脉宽调制 17
3.6.2 S12产生PWM方法 17
3.6.3 PWM工作方式 18
3.6.4 PWM用作D/A转换 18
3.7 硬件系统制作 19
第四章 软件系统设计 20
4.1 程序整体设计概述 20
4.2 软件程序流程图 20
4.3 LED显示模块 21
4.3.1 LED显示程序流程图 21
4.3.2 LED源程序 21
4.4 按键识别与处理模块 24
4.4.1 按键的程序设计流程图 24
4.4.2 按键识别与处理源程序 25
4.5 A/D模块 26
4.5.1 AD转化初始化 26
4.5.2 定标 27
4.6 PWM模块 27
4.6.1 周期 27
4.6.2 占空比 27
4.7 控制算法 28
4.7.1 PID原理 28
4.7.2 数字PID算法 29
4.7.3 积分分离的PID算法 29
4.7.4 PID程序流程图 30
第五章 硬件与软件的调试 31
5.1 硬件调试 31
5.2 软件调试 31
5.2.1 CODEWARRIOR IDE集成开发环境 31
5.2.2 BDM调试介绍 33
5.2.3 软件的调试 34
5.3 成果 34
5.4 改进与展望 35
结束语 36
参考文献 37