基于单片机的温度监控系统设计.docx
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基于单片机的温度监控系统设计
基于单片机的温度监控系统设计
摘要
温度是一个典型的被控参数，而温度控制系统应用非常广泛，在冶金，建材，化工，机械制造等领域中，如加热炉，反应炉等；在家庭中应用更为广泛了，如电烤箱，电热水器等。
采用单片机温度控制的特点是：
控制方便，操作简单，扩展灵活，功能多和控制精度高等，下述设计就是以单片机控制电烤箱为例，来描述单片机控制温度的原理及部分程序设计。
关键词：
单片机；温度控制系统；温度传感器。
目录
摘要1
正文3
一.硬件设计3
1.1单片机控制模块5
1.2控制电路模块5
1.3温度数据采集模块5
1.4放大器5
1.5ADC转换器5
1.6报警功能5
二.软件设计6
2.1主程序设计6
2.2中断程序7
三.系统调试8
3.1硬件调试8
3.2软件调试8
四.附录表：
8
4.1典型放大器参数表8
4.2DS18B20芯片9
4.3单片机控制电烤箱，满足的技术指标:
9
参考文献10
正文
总体方案
根据系统要求，画出单片机控制电烤箱框图，（如图1）所示。
图1单片机控制电烤箱方框图
本系统是一个闭环控制系统，系统采用最简单的通断控制方式，即当电烤箱温度达到设定值时断开加热电炉，当温度降到低于值时接通电炉开始加热，从而保持恒温控制。
.硬件设计
根据框图设计电路图，（如图2）所示。
图2原理图
1.1单片机控制模块
控制模块是整个设计方案的核心，它控制了温度的采集、处理与显示、温度上下限值的设定与温度越限时电机的启动。
本文选用AT89C51作为控制器件。
它是美国ATMEL公司生产的8位FlashROM单片机。
其最突出的优点是片内ROM为FlashROM，可方便地擦写1000次以上，价格低廉,而且其指令丰富，编译工具多，仿真环境好。
因此被广泛地应用于各种控制领域。
1.2控制电路模块
该部分电路有光耦合元件、继电器、三极管，若干电阻等构成。
这部分电路的主要作用是光电隔离，即消除后级电器元件对前级单片机的影响。
1.3温度数据采集模块
温度由DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20采集。
DS18B20测温范围为-55°C～+125°C，测温分辨率可达0.0625°C，被测温度用符号扩展的16位补码形式串行输出。
CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。
1.4放大器
放大器采用集成运算放大运算器uA741，主要参数看附录表
1.5ADC转换器
ADC转换器的选择主要取决于温度的控制精度。
本系统采用8位的ADC0809A/D转换器。
1.6报警功能
超限报警电路，当电烤箱温度高于设置温度时，由P1.3口送出的低电平经反相器驱动蜂鸣器报警。
.软件设计
2.1主程序设计
1）.主程序流程图（如图3）
2）主程序
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG000BH
AJMPTT0
ORG0100H
MAIN:
MOVSP,#50H；设置堆栈指针
MOV40H,#00H；RMA区清零
MOV41H,#00H
MOV42H,#00H
MOV43H,#00H
MOV44H,#00H
MOV45H,#00H
MOVTMOD,#00H；T0工作在方式1
MOVTL0,#0B0H；置定时器初值
MOVTH0,#3CH
SETBTR0；启动定时器0
MOVIE,#82H；允许定时器中断
MOVR5,#100；置5S循环次数
LOOP:
ACALLTT0；调用中断程序
SJMPLOOP
图3
2.2中断程序
TT0:
PUSHPSW；保护现场
PUSHACC
PUSHR5
MOVTL0,#0B0H；重置T0初值
MOVTH0,3CH
DJNZR5,LPP；是否到了5S，不到返回
MOVR5,#100；置5S循环次数
ACALLTADC；调用温度检测子程序
MOV45H,40H；ADC转换后的温度值送显示缓冲区
ACALLDISP；调用显示温度
ACALLCONT；温度控制
LCALLALARM；温度超越报警
POPR5；恢复现场
POPACC
POPPSW
LPP:
RETI
.系统调试
3.1硬件调试
硬件的调试主要是把电路各种参数调整到符合设计要求。
主题如下所示。
（1）先排除硬件电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。
一般原则是先静态后动态。
利用万用表或逻辑测试仪，检测电路中的各元器件以及引脚是否连接正确，是否有短路故障。
先要将单片机
89C51芯片取下，对电路板进行通电检查，通过观查看是否有异常，然后用万用表测试各电源电压，这些偶没有问题后，接上你仿真机进行联机调试观察各接口线路是否正常。
（2）各模块电路的调试
温度测量模块电路：
放大器先调零，然后调整放大器的输出，使0℃~60℃的温度变化对应于放大器的输出0V~4.9V。
3.2软件调试
对程序调试时一个模块的一个模块的调试，一个子程序一个子程序的调试，最后在连接起来进行统调。
为了保证软件保证运行的稳定性可以在软件中加入软件陷阱和看门狗的办法，避免程序跑飞。
四.附录表：
4.1典型放大器参数表
参数名称
符号及单位
UA471
最小值
典型值
最大值
输入失调电压
Vio（mV）
1
5
输入失调电流
Iio（nA）
20
200
输入偏置电流
Iib（nA）
80
500
输入电阻
Rid（M）
0.3
2
输入电压范围
Vir（V）
+/-12
+/-15
输入电压幅度
VoH（V）
10
10
共模抑制比
KCMR（dB）
70
90
开环电压增益
Avo（dB）
50
200
电源电压抑制比
KSVR（dB）
77
96
转换速率
SR/V（us）
0.5
电源电流
IS（mA）
1.7
2.8
功耗
Pco（mW）
50
85
输出电流
IO+
IO-
最大差模输出电压
Vidmax（V）
+/-30
电源电压
Vcc/VEE（V）
+/-15
+/-20
4.2DS18B20芯片
如左图所示，为DS18B20引脚图，其中GND为接地，DQ为单线运用的数据输入及输出，VCC为接电源引脚。
主要特点：
1）采用单线技术，与单片机通信只需一个引脚；
2）通过识别芯片各自唯一的产品序列号从而实现单线多挂接，简化了分布式温度检测的应用；
3）实际应用中不需要外部任何器件即可实现测温；
4）可通过数据线供电，电压范围在3~5.5V。
5）测温范围在-55~+125℃，在-10~+85℃范围内误差为0.5℃；
6）用户定义的，非易失性的温度告警设置，用户可以自行设置警告的上下限温度。
4.3单片机控制电烤箱，满足的技术指标:
1）电烤箱由1Kw电炉加热，最高温度为120℃；
2）电烤箱温度可设置，电烤过程恒温控制，温度控制误差小于等于+/-2℃；
3）温度超出设置温度+/-5℃时发超限制报警，对升温和降温不作要求。
五.结语
芯片以单片机AT89C51为中心，设计了一种温度监控功能系统。
该系统简洁，温度数据采集和运算处理十分方便简单。
在汇编程序设计过程中遇到了很多的困难，但经过同学和指导老师的帮助,一一化解了困难,并从中学到了很多编程方面的知识。
但是由于经验方面的原因,该系统还有许多不尽如人意的地方和功能上的缺陷,这些都有待于进一步改善。
参考文献
1.杨居义,马宁,王益斌单片机原理与工程应用清华大学出版社P340~P349
2.朱清慧，张凤蕊，翟天嵩，王志奎Proteus教程—电子线路设计制版与仿真P269
3.李朝青单片机原理及接口技术北京航空航天大学出版社P307~P310
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