基于-AT89S51单片机数字温度测量显示系统设计.doc
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1、- -XX工业职业技术学院20212021学年第二学期毕业设计课题名称:基于AT89S51单片机的数字温度测量及显示系统设计设计时间:2021年 12月系 部:电子信息工程系班 级:0702 应用电子 姓 名: 柳 鹏 程指导教师:单 丹总目录第一局部任务书第二局部开题报告第三局部毕业设计正文第一局部任务书工业职业技术学院毕业设计任务书系 部电子信息工程系指导教师单丹职 称助教学生柳鹏程班 级0702应电电子学 号0705120230设计题目基于AT89S51单片机的数字温度测量及显示系统设计设计容目标和要求一、毕业设计的主要容及技术指标1、主要容随着科技的不断进步,在工业生产中温度是常用的被
2、控参数,而采用单片机来对这些被控参数进展控制已成为当今的主流。本文介绍了数字温度测量及自动控制系统的设计。本文采用单片机来实现对温度的控制。它的主要组成局部有:AT89S51单片机、温度传感器、键盘与显示电路、温度控制电路。它可以实时的显示和设定温度,实现对温度的自动控制。通过测试说明,本设计对温度的控制有方便、简单的特点,从而大幅提高了被控温度的技术指标。2、主要技术指标二、毕业设计的根本要求1) 收集、整理与毕业设计有关领域的信息资料; 2) 完本钱毕业设计方案和构造框图的设计; 3) 完本钱毕业设计电路原理图设计。4) 完本钱毕业设计程序流程图和汇编语言源程序设计5) 完成软件和硬件系统
3、的调试,功能指标到达技术要求;6) 程序清单和图样资料;7) 作品及照片;8) 形成符合学校规定的毕业设计书面文档;三、毕业论文设计进度安排第一阶段 2021 年11月21 日 - 2021 年 1 月 20日 选题、调研、收集资料、论证、开题第二阶段 2021 年2月20 日 - 2021 年 4 月 20日 方案、电路、硬件、软件设计 第三阶段 2021 年 4月21 日 - 2021 年 5 月 10日 软硬件调试、写作初稿第四阶段 2021 年 5 月10 日 - 2021 年 6 月 15日 修改、定稿、打印、辩论四、毕业设计提交的成果1 开题报告2 设计说明书3 图样资料a) 系统
4、原理图;b) 硬件电路图;c) 软件流程图;4 中、英文摘要中文摘要约200字,35个关键词5 查阅文献不少于8篇教研室审核系部审核第二局部开题报告工业职业技术学院 电子信息工程系 2021 届毕业设计论文开题报告书学生柳鹏程 专业应用电子技术班级0702应用电子学号0705120230题 目基于AT89S51单片机的数字温度测量及显示系统设计指导教师单丹职称助教学 位硕士题目类别 工程设计 根底研究 应用研究 其它【课题容及要求】1. 提出选题的初步设想和研究目的 2. 掌握单片机的工作原理、构造3. 了解单片机的构造组成和原理4. 了解单片机在当今社会的应用5. 完成数字温度测量及控制系统
5、【前言】单片机芯片作为核心控制部件,已经渗入到人们工作和生活的各个角落,有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代,前景广阔。用单片机来实现对温度的自动控制,从而大幅度提高被测温度的技术指标。【方案的比较与评价】本设计是一个数字温度温度控制系统,能测量温度,并能在超限的情况下进展控制、调整,并报警。CPU选用的是 AT89S51 ,温度传感器用的是Dallas公司的DS18B20,显示器选用的LCD液晶屏。【预期的效果及指标】1、测量并显示温度,且对所测温度进展监控。2、当温度高于设定温度时,风扇开;当温度低于设定温度时,加热器开。【进度安排】2009 年 12 月 4 日 12月 10 日
6、 选题、调研、收集资料2009 年 12 月 11 日 12月 21 日 论证、开题2009 年 12 月 22 日 12月 31 日 设计 写作初稿2010 年 1 月 1 日 3月 31 日 修改、定稿、打印、辩论【参考文献】1、沙占友. 智能化传感器原理与应用. :电子工业,20042、俞国亮. MCS-51单片机原理及应用. :清华大学 ,2021 3、何希才. 传感器及其应用电路. :电子工业,20014、沙占友. 单片机外围电路设计. :电子工业,20035、?单片机典型系统设计实例精讲? 电子工业6、“单片机爱好者等 【指导教师意见】有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等同意
7、提交开题论证 修改后提交 不同意提交请说明理由指导教师签章: 年 月 日【系部意见】同意指导教师意见 不同意指导教师意见请说明理由 其它请说明队系部主任签章: 年 月 日第 三 部 分毕业设计正文基于AT89S51单片机的数字温度测量及显示系统设计柳鹏程0702应用电子摘 要随着科技的不断进步,在工业生产中温度是常用的被控参数,而采用单片机来对这些被控参数进展控制已成为当今的主流。本文介绍了数字温度测量及自动控制系统的设计。本文采用单片机来实现对温度的控制。它的主要组成局部有:AT89S51单片机、温度传感器、键盘与显示电路、温度控制电路。通过PID算法对所收集到的数据进展一个模糊处理得出相对
8、稳定的温度输出数据。实现实时温度测量、温度显示、超出上限或下线1度时蜂鸣报警提示等功能的恒温槽控制系统它可以实时的显示和设定温度,实现对温度的自动控制。通过测试说明,本设计对温度的控制有方便、简单的特点,从而大幅提高了被控温度的技术指标。关键词:单片机 温度传感器键盘和显示Based on AT89S51 digital temperature measurement and display system designLiu Pengcheng0702 application of electronicAbstract:As the technology advances in industr
9、ial production in the temperature is charged with mon parameters, and the use of those charged with SCM to the parameters of control has bee the mainstream. In this paper, digital temperature measurement and automatic control system design. In this paper, SCM to achieve the temperature control. It i
10、s a major ponent of: AT89S51 SCM, temperature sensor, keyboard and display circuit, temperature control circuit. It can display real-time and temperature settings, and the temperature control. Passed the tests show that the design of the temperature control is convenient and simple characteristics,
11、thus greatly raising the temperature was charged with the technical indicators.Key words: MCU Temperature sensor Keyboard and Demonstration 目录第1章系统的总体设计- 12 -1.1 设计背景- 12 -1.2 电路的总体工作原理- 12 -第2章方案论证- 15 -2.1题目分析- 15 -2.1.1具体指标- 15 -2.1.2 具体控制要求- 15 -2.2 温度传感器的选择- 15 -2.3 显示器的选择- 17 -2.4 单片机的选择- 18 -
12、第3章系统的硬件设计- 20 -3.1 单片机最小系统的设计- 20 -3.2 温度传感电路设计- 21 -3.3 温度控制电路的设计- 24 -3.4 键盘电路的设计- 24 -3.5 显示电路的设计- 26 -第4章系统的软件设计- 29 -4.1 系统的主程序设计- 29 -4.2 中断程序的设计- 30 -第5章系统的控制- 32 -5.1温控电路及报警电路的控制- 32 -5.2 LCD显示电路的控制- 33 -5.3 使用说明- 33 -第6章全文总结- 34 -6.1 经济效益分析- 34 -6.2 社会效益分析- 34 -致- 35 -参考文献- 52 -附录I 元器件清单-
13、35 -附录II 程序- 37 -第1章系统的总体设计1.1 设计背景温度控制广泛应用于人们的生产和生活中,人们使用温度计来采集温度,通过人工操作加热、通风和降温设备来控制温度,这样不但控制精度低、实时性差,而且操作人员的劳动强度大。即使有些用户采用半导体二极管作温度传感器,但由于其互换性差,效果也不理想。在某些行业中对温度的要求较高,由于工作环境温度不合理而引发的事故时有发生。对工业生产可靠进展造成影响,甚至操作人员的平安。为了防止这些缺点,需要在某些特定的环境里安装数字温度测量及控制设备。本设计由于采用了新型单片机对温度进展控制,以其测量精度高,操作简单。可运行性强,价格低廉等优点,特别适
14、用于生活,医疗,工业生产等方面的温度测量及控制。本设计是一个数字温度测量及控制系统,能测柜的温度,并能在超限的情况下进展控制、调整,并报警。保证环境保持在限定的温度中。1.2 电路的总体工作原理温度控制系统采用AT89S51八位机作为微处理单元进展控制。采用4X4键盘把设定温度的最高值和最低值存入单片机的数据存储器,还可以通过键盘完成温度检测功能的转换。温度传感器把采集的信号与单片机里的数据相比较来控制温度控制器。系统框图如图1.1:AT89S51温度控制报警电路显示电路温度传感器键盘设定图1.1 系统框图根据系统的设计要求,选择DS18B20作为本系统的温度传感器,选择单片机AT89S51为
15、测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。选用数字温度传感器DS18B20,省却了采样保持电路、运放、数模转换电路以及进展长距离传输时的串并转换电路,简化了电路,缩短了系统的工作时间,降低了系统的硬件本钱。该系统的总体设计思路如下:温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到AT89S51单片机上,经过51单片机处理,将把温度在显示电路上显示,本系统显示器为点阵字符LCD,1602液晶模块。检测围5摄氏度到60摄氏度。本系统除了显示温度以外还可以设置一个温度值,对所测温度进展监控,当温度高于或低于设定温度时,开场报警并启动相应程序温度高于设定温度时,风扇开;当温度低于设定温度时,加
16、热器开。中央微处理器 AT89S51: AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80S51引脚构造,芯片集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点:40个引脚,4k Bytes Flash片程序存储器,128 bytes的随机存取数据存储器RAM,3
17、2个外部双向输入/输出I/O口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗WDT电路,片时钟振荡器。此外,AT89S51设计和配置了振荡频率,并可通过软件设置省电模式。空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器,串行口,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停顿芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式。AT89S51单片机综合了微型处理器的根本功能。按照实际需要,同时也考虑到设计本钱与整个系统的精巧性,所以在本系统中就选用价格较低、工作稳定的AT89S51单片机作为整
18、个系统的控制器。- word.zl- -第2章 方案论证本章主要对毕业设计的题目进展了分析,根据要实现的功能,综合比较几种设计方法,提出了实现系统功能的最正确方案。2.1 题目分析本设计是一个数字温度控制系统,能测量温度,并能在超限的情况下进展控制、调整,并报警。2.1.1具体指标正常工作温度围:560温度误差:12.1.2具体控制要求根据设计的要求,要利用温度传感器实时温度。当温度高于设定的温度时60,翻开降温装置进展调整使温度在设定的围。当温度低于设定的温度时5,翻开升温装置进展调整使温度在设定的围。同时要求能设定温度。毕业设计的主要任务是能对温度进展自动的检测和控制。设计中采用单片机来控
19、制温度,因此要有温度的采集电路,键盘显示电路,温控电路,报警电路等几个局部。要实现系统的设计要用到的知识点有单片机的原理及其应用,温度传感器的原理和应用,及键盘和显示电路的设计等。2.2 温度传感器的选择2.2.1采用模拟集成温度传感器集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的,因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器,它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等,适合远距离测温、控温,不需要进展非线性校准,外围电路简单。图2-1是AD590用于测量热力
20、学温度的根本应用电路。因为流过AD590的电流与热力学温度成正比,当电阻R1和电位器R2的电阻之和为1k时,输出电压随温度的变化为1mV/K。但由于AD590的增益有偏差,电阻也有误差,因此应对电路进展调整。调整的方法为:把AD590放于冰水混合物中,调整电位器R2,使=273.2mV。或在室温下(25)条件下调整电位器,使=273.2+25=298.2mV。但这样调整只可保证在0或25附近有较高精度。AD590把被测温度转换为电流再通过放大器和A/D转换器,输出数字量送给单片机进展温度控制。图2.1 基于AD590测温根本应用电路2.2.2采用数字单片智能温度传感器智能温度传感器(亦称数字温
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