基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計 畢業(yè)設計.doc

學生畢業(yè)設計（論文）報告系別：電子與工電氣工程學院專業(yè)：應用電子技術班號：應電3學生姓名：學生學號：設計（論文）題目：基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計指導教師：設計地點：起迄日期：2010.5.4-2010.7.3電子與電氣工程學院畢業(yè)設計論文畢業(yè)設計（論文）任務書專業(yè)應用電子技術班級應電083姓名一、課題名稱：基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計二、主要技術指標：1測量范圍為-60C150C，測量精度小于1C，控制精度小于0.2C。2DS18B20-55C+125C，測溫分辨率可達0.0625C3LCM1602由32個字符點陣塊組成，每個字符點陣塊由57或510個點陣組4AT24C02B含2568位存儲空間，具有工作電壓寬(2.55.5V)、擦寫次數(shù)多(大于10000次)、寫入速度快(小于10ms)三、工作內容和要求：本溫度控制系統(tǒng)主要包括單片機控制模塊，溫度采集模塊，溫度顯示模塊，溫度上下限調整模塊，電機驅動模塊和外部存儲模塊等六大部分。該溫度控制系統(tǒng)的核心是單片機控制模塊，它采用的是Atmel公司的AT89C51，該單片機能夠根據溫度傳感器DS18B20所采集的溫度數(shù)據來控制加熱器或致冷器的啟停，從而把溫度控制在設定的范圍之內。在溫控開關被激活的情況下，當溫度低于設定的下限時，單片機啟動加熱器加熱，同時點亮綠色發(fā)光二極管，當溫度高于設定的上限時，單片機啟動致冷器降溫，同時點亮紅色發(fā)光二極管。所有溫度數(shù)據均通過液晶顯示器LCM1602顯示出來。為了防止單片機掉電引起的數(shù)據丟失，溫度上下限的設定值存儲在AT24C02B中。四、主要參考文獻：1周潤景，張麗娜基于PROTEUS的電路及單片機系統(tǒng)設計與仿真M北京:航空航天大學出版,2006.P321P3262王忠飛，胥芳MCS-51單片機原理及嵌入式系統(tǒng)應用M西安：西安電子科技大學出版社，2007P268-2733Microchip24C01B/02B8位PIC單片機產品手冊ED/OL，/publish/data/2007/2/data_14_27926.html.4趙娜，趙剛，于珍珠等.基于51單片機的溫度測量系統(tǒng)J.微計算機信息，2007，1-2：146-148。學生（簽名）2010年5月7日指導教師（簽名）2010年5月10日教研室主任（簽名）2010年5月10日系主任（簽名）2010年5月12日電子與電氣工程學院畢業(yè)設計論文畢業(yè)設計（論文）開題報告設計（論文）題目基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計一、選題的背景和意義：隨著科學技術的不斷發(fā)展,各企業(yè)對溫度檢測技術提出了更高的要求,希望利用新的檢測方法,制造出適應性更強、精度更高、性能更穩(wěn)定、并具有智能功能的新一代溫度檢測儀表。單片機在檢測和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，溫度是一個系統(tǒng)經常需要測量、控制和保持的量，而溫度是一個模擬量，不能直接與單片機交換信息，采用適當?shù)募夹g將模擬的溫度量轉化為數(shù)字量在原理上雖然不困難但成本較高，還會遇到其它方面的問題。因此對單片機溫度控制系統(tǒng)的研究有重要目的和意義。因此本系統(tǒng)采用AT89C51設計了溫度實時測量及控制系統(tǒng)，具有安全可靠、操作簡單方便、智能控制等優(yōu)點。另外,此測控系統(tǒng)以及相關產品的研發(fā),既有利于推動工控技術的發(fā)展,又能帶來可觀的經濟效益和社會效益。二、課題研究的主要內容：1提出符合設計要求的溫度控制系統(tǒng)方案，并闡述了其工作原理。2完成各模塊電路的設計包括單片機控制模塊、溫度采集模塊、控制電路模塊、外部存儲模塊、溫度上下限設置模塊、溫度數(shù)據采集模塊。3軟件部分設計包括LCM1602顯示程序、按鍵掃描及處理程序、溫度采集程序、溫度越界判決程序、AT24C02B讀寫程序。4運用PROTEUS軟件進行仿真。二、主要研究（設計）方法論述：方案一：測溫電路的設計，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D轉換后，就可以用單片機進行數(shù)據的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來。方案二：考慮使用溫度傳感器，結合單片機電路設計，采用一只DS18B20溫度傳感器，直接讀取被測溫度值，之后進行轉換，依次完成設計要求。比較以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設計容易實現(xiàn)，故實際設計中擬采用方案二。電子與電氣工程學院畢業(yè)設計論文四、設計（論文）進度安排：時間（迄止日期）工作內容2010.5.042010.5.07數(shù)據檢索，收集國內外最新的相關資料；2010.5.082010.5.10結合國內外的研究現(xiàn)狀，分析該研究的實際意義，撰寫開題報告；2010.5.112010.6.24參考收集好的資料撰寫論文的具體內容；2010.6.252010.6.29對寫好的論文進行審核，并進行修改補充；2010.6.302010.7.03準備答辯。五、指導教師意見：該選題符合所學專業(yè)研究方向，研究途徑可行，計劃安排合理，同意開題。指導教師簽名：宋艷2010年5月10日六、系部意見：系主任簽名：2010年5月11日電子與電氣工程學院畢業(yè)設計論文目錄摘要Abstract第1章前言.1第2章系統(tǒng)總體設計.22.1功能說明.22.2系統(tǒng)總體設計.2第3章溫度系統(tǒng)的硬件設計.33.1單片機控制模塊.33.2溫度數(shù)據采集.43.2.1DS18B20的簡介.43.2.2DS18B20的工作原理.43.4顯示模塊.63.5外部存儲模塊.63.6溫度上下限設置模塊.63.7控制電路模塊.6第4章系統(tǒng)軟件設計與PROTEUS仿真.74.1系統(tǒng)軟件設計.74.1.1主程序.74.1.2溫度采集程序.94.1.3LCM1602顯示程序.104.1.4鍵盤掃描及處理程序.104.2PROTEUS仿真.12第5章系統(tǒng)的調試與測試.135.1系統(tǒng)調試.135.1.1硬件電路故障及解決方法.135.1.2硬件調試方法.135.2系統(tǒng)的測試分析.14第6章結束語.15答謝辭.16參考文獻.17電子與電氣工程學院畢業(yè)設計論文摘要單片機在檢測和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，溫度是一個系統(tǒng)經常需要測量、控制和保持的量，然而溫度是一個模擬量，不能直接與單片機交換信息，采用適當?shù)募夹g將模擬的溫度量轉化為數(shù)字量在原理上雖然不困難但成本較高，還會遇到其它方面的問題。因此對單片機溫度控制系統(tǒng)的研究有重要目的和意義。本溫度控制系統(tǒng)主要包括單片機控制模塊，溫度采集模塊，溫度顯示模塊，溫度上下限調整模塊，電機驅動模塊和外部存儲模塊等六大部分。該溫度控制系統(tǒng)的核心是單片機控制模塊，它采用的是Atmel公司的AT89C51，該單片機能夠根據溫度傳感器DS18B20所采集的溫度數(shù)據來控制加熱器或致冷器的啟停，從而把溫度控制在設定的范圍之內。關鍵詞：單片機；溫度控制系統(tǒng)；溫度傳感器；顯示器電子與電氣工程學院畢業(yè)設計論文AbstractThesinglechipmicrocomputerisrequiredextensivelyinmeasurementandcontrolsystems，andthetemperatureneedtobesurveyed，controlledandmaintainedbyasystemfrequently。Butthetemperatureisananalog，cannotexchangeinformationwiththesinglechipdirectly。Inprinciple，itisnotdifficulttotransformthesimulatedtemperatureintothedigitalquantity，ifadoptingPropertechnique。Butgetstheelectriccircuitmorecomplex，thelostismoreexpensive，andotherquestionscanbemet。Soitisveryimportantforresearchofsinglechiptemperaturecontrol。ThetemperaturecontrolsystemmainlyconsistsofMCUcontrolmodule，thetemperatureacquisitionmodule，thetemperaturedisplaymodule，thetemperatureonthethresholdadjustmentmodule，motordrivermoduleandtheexternalmemoryunitwithsixsections。Thetemperaturecontrolsystemisthemicrocontrollercontrolmodule，whichusestheAtmelCorporationAT89C51，theMCUcanbecollectedaccordingtothetemperaturesensorDS18B20temperaturedatatocontrolthestartandstopheatingorcoolingdevicetosetthetemperaturecontrolwithintheset。Keyword:Single-chipMicrocomputer；thetemperaturecontrolsystem；temperaturesensor；digitaldisplay電子與電氣工程學院畢業(yè)設計論文1第1章前言溫度在工業(yè)自動化、家用電器、環(huán)境保護、安全生產和汽車工業(yè)等部分中，都是最基本的檢測參數(shù)之一。特別是化學工業(yè)自動化系統(tǒng)中，一般溫度檢測占全部檢測點的50%以上，可見溫度檢測的重要性所在。隨著科學技術的不斷發(fā)展，各企業(yè)對溫度檢測技術提出了更高的要求，希望利用新的檢測方法，制造出適應性更強、精度更高、性能更穩(wěn)定、并具有智能功能的新一代溫度檢測儀表。目前，溫度的自動控制系統(tǒng)大多采用的電子式控制方式，主要存在以下兩個明顯缺點：采用的元器件比較落后，導致電路較為復雜，使用的邏輯元器件也較多,增加了備件管理和維護工作的難度；由于系統(tǒng)整體比較復雜，同時模擬儀表的實現(xiàn)功能的限制，因此這些溫度控制器都采用了最簡單的控制規(guī)律，不能提供很好的控制性能。綜合以上的各種不利因素，我認為，此類控制系統(tǒng)己經無法滿足日益提高的控制性能需求，必須采用新的控制方式。鑒于此，我提出了基于單片機控制的溫度控制方法。我們知道,單片微處理器具有高精確度、高靈敏度、高響應速度，以及耗能少、機構小、可以連續(xù)測量、自動控制、安全可靠等優(yōu)點，非常適合嵌入式控制。同時，其邏輯控制運算是由軟件來進行的，可以容易的實現(xiàn)各種控制規(guī)則,甚至是比較復雜的控制算法的實現(xiàn)，而且不受外界的工作環(huán)境的影響，因此基于單片機的溫度測量及控制變得越來越重要。本設計采用單片機AT89C51設計了溫度實時測量及控制系統(tǒng)，具有安全可靠、操作簡單方便、智能控制等優(yōu)點。另外，此測控系統(tǒng)以及相關產品的研發(fā)，既有利于推動工控技術的發(fā)展，又能帶來可觀的經濟效益和社會效益。電子與電氣工程學院畢業(yè)設計論文2第2章系統(tǒng)總體設計2.1功能說明單片機AT89C51能夠根據溫度傳感器DS18B20所采集的溫度數(shù)據來控制加熱器或致冷器的啟停，從而把溫度控制在設定的范圍之內。在溫控開關被激活的情況下，當溫度低于設定的下限時，單片機啟動加熱器加熱，同時點亮綠色發(fā)光二極管，當溫度高于設定的上限時，單片機啟動致冷器降溫，同時點亮紅色發(fā)光二極管。所有溫度數(shù)據均通過液晶顯示器LCM1602顯示出來。為了防止單片機掉電引起的數(shù)據丟失，溫度上下限的設定值存儲在AT24C02B中。從而實現(xiàn)了以單片機為核心的溫度控制系統(tǒng)。2.2系統(tǒng)總體設計系統(tǒng)主