畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于at89s51單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1、許昌學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)本科生課程論文（設(shè)計(jì)）題目名稱(chēng)基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)　　　　　　　　　　　班級(jí)　　　　　　　　　　　學(xué)生姓名　　　　　　　　　聯(lián)系方式　　　　　　　　　　　年月23許昌學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)以AT89S51單片機(jī)為核心的溫度控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)方法。溫度信號(hào)由溫度芯片DS18B20采集，并以數(shù)字信號(hào)的方式傳送給單片機(jī)。文中介紹了該控制系統(tǒng)的硬件部分，包括：溫度檢測(cè)電路、溫度控制電路、PC機(jī)與單片機(jī)串口通訊電路和一些接口電路。單片機(jī)通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制的目的。文中還著重介紹了軟件設(shè)計(jì)部分，在這里采用模塊化結(jié)構(gòu)，

2、主要模塊有：數(shù)碼管顯示程序、鍵盤(pán)掃描及按鍵處理程序、溫度信號(hào)處理程序、繼電器控制程序、超溫報(bào)警程序。而采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，因其內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，而且減少了溫度測(cè)量轉(zhuǎn)換時(shí)的精度損失，使得測(cè)量溫度更加精確。數(shù)字溫度傳感器DS18B20只用一個(gè)引腳即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，大大減少了接線(xiàn)的麻煩，使得單片機(jī)更加具有擴(kuò)展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通過(guò)單跳數(shù)據(jù)線(xiàn)就可以和主電路連接，故可以把數(shù)字溫度傳感器DS18B20做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實(shí)用性。更能串接多個(gè)數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行范圍的溫度檢測(cè)。關(guān)鍵詞：AT

3、89S51單片機(jī)DS18B20溫度芯片溫度控制串口通訊23許昌學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)目錄摘要21設(shè)計(jì)要求41.1設(shè)計(jì)要求41.2主要功能模塊42工作原理43方案設(shè)計(jì)53.1溫度測(cè)量部分方案53.2主控制部分方案74電路的設(shè)計(jì)84.1總設(shè)計(jì)及電路圖84.2報(bào)警電路84.3顯示電路95主程序及流程圖105.1流程圖105.2主程序10結(jié)論14參考文獻(xiàn)1523許昌學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)要求1.1設(shè)計(jì)要求（1）用單片機(jī)控制一個(gè)由1kw電爐加熱的電烤箱，最高溫度不超過(guò)120℃。（2）電烤過(guò)程恒溫控制，溫度可通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置，誤差不超過(guò)±2℃。（3）實(shí)時(shí)顯示溫度和設(shè)置溫度，顯示精確為1℃。

4、（4）溫度超出設(shè)置溫度±5℃時(shí)發(fā)超限報(bào)警，對(duì)升溫和降溫過(guò)程不作要求。1.2主要功能模塊溫度控制系統(tǒng)的主要功能模塊包括溫度測(cè)量（溫度傳感器、放大器、ADC轉(zhuǎn)換器）、溫度控制（光電隔離、驅(qū)動(dòng)電路、可控硅電路、電爐）、溫度給定（按鍵）、溫度顯示和報(bào)警等幾部分。根據(jù)具體情況選擇合適型號(hào)的單片機(jī)，溫度傳感器、ADC轉(zhuǎn)換器等硬件設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。2工作原理溫度傳感器DS18B20從設(shè)備環(huán)境的不同位置采集溫度，單片機(jī)AT89S51獲取采集的溫度值，經(jīng)處理后得到當(dāng)前環(huán)境中一個(gè)比較穩(wěn)定的溫度值，再根據(jù)當(dāng)前設(shè)定的溫度上下限值，通過(guò)加熱和降溫對(duì)當(dāng)前溫度進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后超過(guò)設(shè)定溫度的上

5、限時(shí)，單片機(jī)通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)繼電器開(kāi)啟降溫設(shè)備(壓縮制冷器)，當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后低于設(shè)定溫度的下時(shí),單片機(jī)通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)繼電器開(kāi)啟升溫設(shè)備(加熱器)。當(dāng)由于環(huán)境溫度變化太劇烈或由于加熱或降溫設(shè)備出現(xiàn)故障，或者溫度傳感頭出現(xiàn)故障導(dǎo)致在一段時(shí)間內(nèi)不能將環(huán)境溫度調(diào)整到規(guī)定的溫度限內(nèi)的時(shí)候，單片機(jī)通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出警笛聲。系統(tǒng)中將通過(guò)串口通訊連接PC機(jī)存儲(chǔ)溫度變化時(shí)的歷史數(shù)據(jù)，以便觀察整個(gè)溫度的控制過(guò)程及監(jiān)控溫度的變化全過(guò)程。原理圖如下23許昌學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)Pc機(jī)Max232電平轉(zhuǎn)換芯片數(shù)據(jù)顯示AT89S518BITCPU鍵盤(pán)電路DS18B20溫度芯片數(shù)據(jù)傳輸超溫報(bào)警輸

6、入電源繼電器1壓縮制冷器繼電器2加熱器圖2-1工作原理圖3方案設(shè)計(jì)3.1溫度測(cè)量部分方案DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線(xiàn)式數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干擾能力、強(qiáng)易配處理器等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)（按9位二進(jìn)制數(shù)字）給單片機(jī)處理，且在同一總線(xiàn)上可以?huà)旖佣鄠€(gè)傳感器芯片，它具有三引腳TO-92小體積封裝形式，溫度測(cè)量范圍－55～＋125℃，可編程為9～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，業(yè)可采用寄生電源方式產(chǎn)生，多

7、個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到三根或者兩根線(xiàn)上，CPU只需一根端口線(xiàn)就能與多個(gè)DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線(xiàn)和邏輯電路。從而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。23許昌學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)綜上，在本系統(tǒng)中我采用溫度芯片DS18B20測(cè)量溫度。該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，且此元件線(xiàn)形較好。在0—100攝氏度時(shí)，最大線(xiàn)形偏差小于1攝氏度。該芯片直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號(hào)，便于單片機(jī)處理及控制。圖3-1溫度傳感器引腳圖23許昌學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)23許昌學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)