單片機課程設(shè)計(溫度控制系統(tǒng))

PAGEPAGE13溫度控制系統(tǒng)設(shè)計題目:基于51單片機的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計姓名:學(xué)院:電氣工程與自動化學(xué)院專業(yè):電氣工程及其自動化班級:學(xué)號:導(dǎo)教師:2015年5月31日TOC\o"1-3"\h\u6321摘要： 320900一、系統(tǒng)設(shè)計 3186181.1項目概要 384091.2設(shè)計任務(wù)和要求： 414021二、硬件設(shè)計 4222332.1硬件設(shè)計概要 4232982.2信息處理模塊 4172942.3溫度采集模塊 510902.3.1傳感器DS18b20簡介 517402.3.2實驗?zāi)M電路圖 6220652.3.3程序流程圖 6133542.4控制調(diào)節(jié)模塊 85642.4.1升溫調(diào)節(jié)系統(tǒng) 8150752.4.2溫度上下限調(diào)節(jié)系統(tǒng) 82.43報警電路系統(tǒng)9226282.5顯示模塊 1031041三、兩周實習(xí)總結(jié) 1130218四、參考文獻 113078五、附錄 12237845.1原理圖 12摘要：在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是常用的測量被控因素。本設(shè)計是基于51單片機控制，將DS18B20溫度傳感器實時溫度轉(zhuǎn)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(shè)定溫度，通過按鍵調(diào)節(jié)溫度報警區(qū)域，實現(xiàn)對溫度在0℃-99℃控制的自動化。實驗結(jié)果表明此結(jié)構(gòu)完全可行，溫度偏差可達0.1℃以內(nèi)。關(guān)鍵字：AT89C51單片機；溫控；DS18b20一、系統(tǒng)設(shè)計1.1項目概要溫度控制系統(tǒng)無論是工業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)生嚴重影響，極有可能造成嚴重的經(jīng)濟財產(chǎn)損失，給生活生產(chǎn)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。1.2設(shè)計任務(wù)和基本要求：采用DS18B20作為溫度傳感器進行溫度檢測。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(shù)值應(yīng)采用數(shù)字濾波措施，保證顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定。設(shè)計相應(yīng)的溫度控制電路，根據(jù)測得的溫度情況對加熱器進行控制，將溫度保持在設(shè)定溫度。通過按鍵設(shè)置溫度上下限，超限通過蜂鳴器報警。采用DS1302時鐘芯片顯示當前時間，并可以對時間進行設(shè)置。二、硬件設(shè)計2.1硬件設(shè)計概要根據(jù)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(diào)節(jié)模塊、報警電路模塊，顯示模塊。2.2信息處理模塊AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）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(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。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。圖(1)單片機模塊2.3溫度采集模塊2.3.1傳感器DS18b20簡介DALLAS最新單線數(shù)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(jīng)濟。Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)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(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新的概念。DS18b20、DS1822“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器同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(nèi)，精度為0.5℃。DS18b20的精度較差為2℃?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)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(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測量類消費電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V~5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。DS18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)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）：圖（2）DS18b20的實驗板接線圖其中：DQ為數(shù)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）2.3.2實驗?zāi)M電路圖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。圖（3）溫度檢測控制模擬電路圖2.3.3程序流程圖圖（4）主程序流程圖圖（5）DS18B20初始化子程序流程圖圖（6）DS18B20讀寫的程序流程圖2.4控制調(diào)節(jié)模塊2.4.1升溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過繼電器的開合來控制加熱片電路的通斷，來達到設(shè)溫效果，我們預(yù)設(shè)溫度為25度，當溫度低于25度時，單片機P3.6引腳輸出高電平，繼電器導(dǎo)通，對溫度傳感器加熱，加熱模塊如圖（7）所示。圖（7）加溫控制電路2.4.2溫度上下限調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過按鍵控制鍵選著調(diào)節(jié)對象，通過上升下降調(diào)節(jié)值大小，模擬電路圖如圖（78主控電路：我們設(shè)定溫度為10--20度，為表示方便，這里設(shè)控制開關(guān)，升溫開關(guān)，降溫開關(guān)分別為，k1，k2，k3，開始顯示的是當前溫度，K1主控開關(guān)，用來控制進入的是當前溫度，溫度上限，下限的調(diào)節(jié)界面。按k1，一次進入三個界面。按K2為加1開關(guān)，按一下，加1，k3減1開關(guān)，按一下，減1.例如：開始時顯示的是當前溫度界面，按下k1進入高溫設(shè)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(xiàn)設(shè)定界面，顯示器顯示當前溫度，和溫度下限，按k2，下限加1，按k3，下限減1，再按k1，進入顯示當前溫度界面。如圖（8）2.4.3報警電路系統(tǒng)通過蜂鳴器的鳴叫實現(xiàn)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）。圖（8）溫度設(shè)定開關(guān)圖（9）報警模塊2.5顯示模塊通過采集DS18B20的溫度，同步顯示到LCD1602上，精確到小數(shù)點后第一位。如下圖圖（10）溫度顯示界面通過DS1302時鐘芯片將時間同步顯示到LCD1602上。如下圖（時間可以設(shè)置在此沒有設(shè)置）圖（11）時間顯示界面通過2402記錄超過設(shè)定值的溫度，如下圖：圖（12）記錄超過設(shè)定值的溫度顯示界面三、兩周實習(xí)總結(jié)這次單片機實習(xí)我們做的是溫度控制系統(tǒng)?？吹竭@個題目我們還是比較有信心的，對基本功能的設(shè)計，我們比較熟練，關(guān)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，通過兩周的實習(xí)，我們學(xué)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(xué)習(xí)。四、參考文獻[1]郭天祥.新概念51單片機C語音教程——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.[2]韓廣興.電子元器件與實用電路基礎(chǔ)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.[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.[4]劉向舉,劉麗娜.基于單片機的智能溫度測控系統(tǒng)的設(shè)計[J].齊齊哈爾大 學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2012(03)[5]黃文力,鄧小磊.DS18B20數(shù)字溫度傳感器接口程序的時序[J].儀器儀表 用戶.2011(06)[6]黃曉林.一種實用型智能恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用. 2011(11)[7]王文,王直.HYPERLINK"/kcms/detail/detail.aspx?filename=GWDZ201120