单片机课程设计报告温度控制系统.doc

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温度控制系统设计

题目:
基于51单片机的温度控制系统设计

姓 名:

学院:
电气工程与自动化学院

专业:
电气工程及其自动化

班级:

学号:

指导教师:

2021 年 5月31日
摘要：3
一、系统设计3
1.1 工程概要3
1.2设计任务和要求：4
二、 硬件设计4
2.1 硬件设计概要4
2.2 信息处理模块4
2.3 温度采集模块5
2.3.1传感器DS18b20简介5
2.3.2实验模拟电路图6
2.3.3程序流程图6
2.4控制调节模块8
2.4.1升温调节系统8
2.4.2温度上下限调节系统8
2.43报警电路系统.........................................................................9
2.5显示模块10
三、两周实习总结11
四、参考文献11
五、附录12
5.1原理图12

摘要：
在现代工业生产中，温度是常用的测量被控因素。本设计是基于51单片机控制，将DS18B20温度传感器实时温度转化，并通过1602液晶对温度实行实时显示，并通过加热片〔PWM波，改变其占空比〕加热与步进电机降温逐次逼近的方式，将温度保持在设定温度，通过按键调节温度报警区域，实现对温度在0℃-99℃控制的自动化。实验结果说明此构造完全可行，温度偏差可达0.1℃以内。
关键字：AT89C51单片机；温控；DS18b20
一、系统设计
1.1 工程概要
温度控制系统无论是工业生产过程，还是日常生活都起着非常重要的作用，过低或过高的温度环境不仅是一种资源的浪费，同时也会对机器和工作人员的寿命产生严重影响，极有可能造成严重的经济财产损失，给生活生产带来许多利的因素，基于AT89C51的单片机温度控制系统与传统的温度控制相比具有操作方便、价价格廉价、准确度高和开展容易等优点，因此市场前景好。
1.2设计任务和根本要求：
(1) 采用DS18B20作为温度传感器进展温度检测。
(2) 对采集温度用LCD1602进展显示〔显示温度分辨率0.1℃〕；采集温度数值应采用数字滤波措施，保证显示数据稳定。
(3) 设计相应的温度控制电路，根据测得的温度情况对加热器进展控制，将温度保持在设定温度。
(4) 通过按键设置温度上下限，超限通过蜂鸣器报警。
(5) 采用DS1302时钟芯片显示当前时间，并可以对时间进展设置。
二、 硬件设计
2.1 硬件设计概要
根据需求，我们将系统分为五个模块，信息处理模块，温度采集模块、时间模块、控制调节模块、报警电路模块，显示模块。
2.2 信息处理模块
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器〔FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory〕的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁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100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。单片机模块如图〔1〕 所示。

图(1)单片机模块
2.3 温度采集模块
2.3.1传感器DS18b20简介
DALLAS最新单线数字温度传感器DS18b20简介新的“一线器件〞，体积更小、适用电压更宽、更经济。Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18b20是世界上第一片支持“一线总线〞接口温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新的概念。DS18b20、DS1822“一线总线〞数字化温度传感器同DS1820一样，DS18b20也支持“一线总线〞接口，测量温度X围为-55℃~ +125℃，在-10℃~ +85℃X围内，精度为0.5℃。DS18b20的精度较差为2℃。现场温度直接以“一线总线〞的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测量类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V~ 5V的电压X围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更廉价，体积更小。DS18b20内部构造主要由四局部组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置存放器。DS18b20的实验板原理接线图如图〔2〕：

图〔2〕 DS18b20的实验板接线图
其中：DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端〔在寄生电源接线方式时接地〕
2.3.2实验模拟电路图
温度检测控制模拟电路图Ds18b20原件及其连线如图〔3〕,此温度传感器上显示的温度同步显示到LCD1602上，并有加温，减温按钮。

图〔3〕温度检测控制模拟电路图
2.3.3程序流程图

图〔4〕主程序流程图

图〔5〕DS18B20初始化子程序流程图

图〔6〕DS18B20读写的程序流程图
2.4控制调节模块
2.4.1升温调节系统
通过继电器的开合来控制加热片电路的通断，来到达设温效果，我们预设温度为25度，当温度低于25度时，单片机P3.6引脚输出高电平，继电器导通，对温度传感器加热，加热模块如图〔7〕所示。

图〔7〕加温控制电路
2.4.2温度上下限调节系统
通过按键控制键选着调节对象，通过上升下降调节值大小，模拟电路图如图〔78主控电路：我们设定温度为10--20度，为表示方便，这里设控制开关，升温开关，降温开关分别为，k1，k2，k3，开场显示的是当前温度，K1主控开关，用来控制进入的是当前温度，温度上限，下限的调节界面。按k1，一次进入三个界面。按K2为加1开关，按一下，加1，k3减1开关，按一下，减1.
例如：开场时显示的是当前温度界面，按下k1进入高温设定界面，显示器上显示当前温度和温度上限，按k2，上限加1，按k3，上限减1，再按k1进入显现设定界面，显示器显示当前温度，和温度下限，按k2，下限加1，按k3，下限减1，再按k1，进入显示当前温度界面。如图〔8〕
2.4.3 报警电路系统
通过蜂鸣器的鸣叫实现报警，如果温度超过上限蜂鸣器鸣叫，温度低于下限蜂鸣器鸣叫。如图〔8〕、〔9〕。

图〔8〕温度设定开关

图〔9〕报警模块

2.5显示模块
通过采集DS18B20的温度，同步显示到LCD1602上，准确到小数点后第一位。如下列图

图〔10〕温度显示界面
通过DS1302时钟芯片将时间同步显示到LCD1602上。如下列图〔时间可以设置在此没有设置〕

图〔11〕时间显示界面
通过2402记录超过设定值的温度，如下列图：

图〔12〕记录超过设定值的温度显示界面
三、两周实习总结
这次单片机实习我们做的是温度控制系统。看到这个题目我们还是比拟有信心的，对根本功能的设计，我们比拟熟练，关键问题在于一些拓展功能的时限。第一周我们找了很多资料，
通过两周的实习，我们 学到了很多的知识，也对DS18B20的用法以及DS1302的用法有了一个更深入的学习。

四、参考文献
[1] 郭天祥.新概念51单片机C语音教程——入门提高开发拓展攻略 [M].北 京：：电子工业，2021.
[2] 韩广兴.电子元器件与实用电路根底[M].：电子工业，2005.
[3] 方大千，X丽.电子控制系统装置制作入门[M].：国防，2006.
[4] X向举,X丽娜. 基于单片机的智能温度测控系统的设计[J]. XX大 学学报(自然科学版). 2021(03)
[5] 黄文力,邓小磊. DS18B20数字温度传感器接口程序的时序[J]. 仪器仪表 用户. 2021(06)
[6] 黄晓林. 一种实用型智能恒温控制系统设计[J]. 自动化技术与应用.
2021(11)
[7] 王文,王直. 基于ARM和DS18B20的温度监测系统[J]. 电子设计工程. 2021(20)
[8] 陈锡华,贾磊磊. 温度传感器DS18B20序列号批量搜索算法[J]. 单片机与 嵌入式系统应用. 2021(09)
五、附录
5.1原理图

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