單片機課程設計(溫度控制系統(tǒng))

1、<p><b>　　摘要：3</b></p><p><b>　　一、系統(tǒng)設計3</b></p><p>　　1.1 項目概要3</p><p>　　1.2設計任務和要求：4</p><p><b>　　二、 硬件設計4</b></p><

2、;p>　　2.1 硬件設計概要4</p><p>　　2.2 信息處理模塊4</p><p>　　2.3 溫度采集模塊5</p><p>　　2.3.1傳感器DS18b20簡介5</p><p>　　2.3.2實驗模擬電路圖6</p><p>　　2.3.3程序流程圖6</p><

3、p>　　2.4控制調節(jié)模塊8</p><p>　　2.4.1升溫調節(jié)系統(tǒng)8</p><p>　　2.4.2溫度上下限調節(jié)系統(tǒng)8</p><p>　　2.43報警電路系統(tǒng).........................................................................9</p><p>

4、;　　2.5顯示模塊10</p><p>　　三、兩周實習總結11</p><p><b>　　四、參考文獻11</b></p><p><b>　　五、附錄12</b></p><p><b>　　5.1原理圖12</b></p><p>&

5、lt;b>　　摘要：</b></p><p>　　在現代工業(yè)生產中，溫度是常用的測量被控因素。本設計是基于51單片機控制，將DS18B20溫度傳感器實時溫度轉化，并通過1602液晶對溫度實行實時顯示，并通過加熱片（PWM波，改變其占空比）加熱與步進電機降溫逐次逼近的方式，將溫度保持在設定溫度，通過按鍵調節(jié)溫度報警區(qū)域，實現對溫度在0℃-99℃控制的自動化。實驗結果表明此結構完全可行，溫度偏差可達

6、0.1℃以內。</p><p>　　關鍵字：AT89C51單片機；溫控；DS18b20</p><p><b>　　一、系統(tǒng)設計</b></p><p><b>　　1.1 項目概要</b></p><p>　　溫度控制系統(tǒng)無論是工業(yè)生產過程，還是日常生活都起著非常重要的作用，過低或過高的溫度環(huán)境不

7、僅是一種資源的浪費，同時也會對機器和工作人員的壽命產生嚴重影響，極有可能造成嚴重的經濟財產損失，給生活生產帶來許多利的因素，基于AT89C51的單片機溫度控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的溫度控制相比具有操作方便、價價格便宜、精確度高和開展容易等優(yōu)點，因此市場前景好。</p><p>　　1.2設計任務和基本要求：</p><p>　　采用DS18B20作為溫度傳感器進行溫度檢測。</p>&

8、lt;p>　　對采集溫度用LCD1602進行顯示（顯示溫度分辨率0.1℃）；采集溫度數值應采用數字濾波措施，保證顯示數據穩(wěn)定。</p><p>　　設計相應的溫度控制電路，根據測得的溫度情況對加熱器進行控制，將溫度保持在設定溫度。</p><p>　　通過按鍵設置溫度上下限，超限通過蜂鳴器報警。</p><p>　　采用DS1302時鐘芯片顯示當前時間，并可以

9、對時間進行設置。</p><p><b>　　二、 硬件設計</b></p><p>　　2.1 硬件設計概要</p><p>　　根據需求，我們將系統(tǒng)分為五個模塊，信息處理模塊，溫度采集模塊、時間模塊、控制調節(jié)模塊、報警電路模塊，顯示模塊。</p><p>　　2.2 信息處理模塊</p><p&g

10、t;　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼

11、容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。單片機模塊如圖（1） 所示。</p><p><b>　　圖(1)單片機模塊</b></p><p>　　2.3 溫度采集模塊</p><p&

12、gt;　　2.3.1傳感器DS18b20簡介</p><p>　　DALLAS最新單線數字溫度傳感器DS18b20簡介新的“一線器件”，體積更小、適用電壓更寬、更經濟。Dallas半導體公司的數字化溫度傳感器DS18b20是世界上第一片支持“一線總線”接口溫度傳感器。一線總線獨特而且經濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新的概念。DS18b20、DS1822“一線總線”數字化溫度傳感器同

13、DS1820一樣，DS18b20也支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為-55℃ ~ +125℃，在-10℃~ +85℃范圍內，精度為0.5℃。DS18b20的精度較差為2℃?，F場溫度直接以“一線總線”的數字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測量類消費電子產品等。與前一代產品不同，新的產品支持3V~ 5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設計更靈活、方便。而且新一代產品更便宜，體積更小。DS1

14、8b20內部結構主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18b20的實驗板原理接線圖如圖（2）：</p><p>　　圖（2） DS18b20的實驗板接線圖</p><p>　　其中：DQ為數字信號輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）</p><p>　　2.3

15、.2實驗模擬電路圖</p><p>　　溫度檢測控制模擬電路圖Ds18b20原件及其連線如圖（3）,此溫度傳感器上顯示的溫度同步顯示到LCD1602上，并有加溫，減溫按鈕。</p><p>　　圖（3）溫度檢測控制模擬電路圖</p><p>　　2.3.3程序流程圖</p><p>　　圖（4）主程序流程圖</p><p&

16、gt;　　圖（5）DS18B20初始化子程序流程圖</p><p>　　圖（6）DS18B20讀寫的程序流程圖</p><p><b>　　2.4控制調節(jié)模塊</b></p><p>　　2.4.1升溫調節(jié)系統(tǒng)</p><p>　　通過繼電器的開合來控制加熱片電路的通斷，來達到設溫效果，我們預設溫度為25度，當溫度低于2

17、5度時，單片機P3.6引腳輸出高電平，繼電器導通，對溫度傳感器加熱，加熱模塊如圖（7）所示。</p><p>　　圖（7）加溫控制電路</p><p>　　2.4.2溫度上下限調節(jié)系統(tǒng)</p><p>　　通過按鍵控制鍵選著調節(jié)對象，通過上升下降調節(jié)值大小，模擬電路圖如圖（78主控電路：我們設定溫度為10--20度，為表示方便，這里設控制開關，升溫開關，降溫開關分別

18、為，k1，k2，k3，開始顯示的是當前溫度，K1主控開關，用來控制進入的是當前溫度，溫度上限，下限的調節(jié)界面。按k1，一次進入三個界面。按K2為加1開關，按一下，加1，k3減1開關，按一下，減1.</p><p>　　例如：開始時顯示的是當前溫度界面，按下k1進入高溫設定界面，顯示器上顯示當前溫度和溫度上限，按k2，上限加1，按k3，上限減1，再按k1進入顯現設定界面，顯示器顯示當前溫度，和溫度下限，按k2，下限

19、加1，按k3，下限減1，再按k1，進入顯示當前溫度界面。如圖（8）</p><p>　　2.4.3 報警電路系統(tǒng)</p><p>　　通過蜂鳴器的鳴叫實現報警，如果溫度超過上限蜂鳴器鳴叫，溫度低于下限蜂鳴器鳴叫。如圖（8）、（9）。</p><p>　　圖（8）溫度設定開關</p><p><b>　　圖（9）報警模塊</b&

20、gt;</p><p><b>　　2.5顯示模塊</b></p><p>　　通過采集DS18B20的溫度，同步顯示到LCD1602上，精確到小數點后第一位。如下圖</p><p>　　圖（10）溫度顯示界面</p><p>　　通過DS1302時鐘芯片將時間同步顯示到LCD1602上。如下圖（時間可以設置在此沒有設置

21、）</p><p>　　圖（11）時間顯示界面</p><p>　　通過2402記錄超過設定值的溫度，如下圖：</p><p>　　圖（12）記錄超過設定值的溫度顯示界面</p><p><b>　　三、兩周實習總結</b></p><p>　　這次單片機實習我們做的是溫度控制系統(tǒng)?？吹竭@個題目我

22、們還是比較有信心的，對基本功能的設計，我們比較熟練，關鍵問題在于一些拓展功能的時限。第一周我們找了很多資料，</p><p>　　通過兩周的實習，我們 學到了很多的知識，也對DS18B20的用法以及DS1302的用法有了一個更深入的學習。</p><p><b>　　四、參考文獻</b></p><p>　　[1] 郭天祥.新概念51單片機C語

23、音教程——入門提高開發(fā)拓展攻略[M].北 京：北京：電子工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　[2] 韓廣興.電子元器件與實用電路基礎[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[3] 方大千，朱麗.電子控制系統(tǒng)裝置制作入門[M].北京：國防出版社，2006.</p><p>　　[4] 劉向舉,劉麗娜. 基于單片機的智能溫度測控系統(tǒng)的

24、設計[J]. 齊齊哈爾大 學學報(自然科學版). 2012(03)</p><p>　　[5] 黃文力,鄧小磊. DS18B20數字溫度傳感器接口程序的時序[J]. 儀器儀表 用戶. 2011(06)</p><p>　　[6] 黃曉林. 一種實用型智能恒溫控制系統(tǒng)設計[J]. 自動化技術與應用. </p><p><b>　　2011(11

25、)</b></p><p>　　[7] 王文,王直. 基于ARM和DS18B20的溫度監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 電子設計工程. 2011(20)</p><p>　　[8] 陳錫華,賈磊磊. 溫度傳感器DS18B20序列號批量搜索算法[J]. 單片機與 嵌入式系統(tǒng)應用. 2011(09)</p><p><b>　　五、附錄</b>