单片机课程设计温度控制系统.docx

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单片机课程设计温度控制系统

温度控制系统设计

题目:

基于51单片机的温度控制系统设计

姓名:

学院:

电气工程与自动化学院

专业:

电气工程及其自动化

班级:

学号:

指导教师:

2015年5月31日

2.43报警电路系统.........................................................................9

摘要：

在现代工业生产中，温度是常用的测量被控因素。

本设计是基于51单片机控制，将DS18B20温度传感器实时温度转化，并通过1602液晶对温度实行实时显示，并通过加热片（PWM波，改变其占空比）加热与步进电机降温逐次逼近的方式，将温度保持在设定温度，通过按键调节温度报警区域，实现对温度在0℃-99℃控制的自动化。

实验结果表明此结构完全可行，温度偏差可达0.1℃以内。

关键字：

AT89C51单片机；温控；DS18b20

一、系统设计

1.1项目概要

温度控制系统无论是工业生产过程，还是日常生活都起着非常重要的作用，过低或过高的温度环境不仅是一种资源的浪费，同时也会对机器和工作人员的寿命产生严重影响，极有可能造成严重的经济财产损失，给生活生产带来许多利的因素，基于AT89C51的单片机温度控制系统与传统的温度控制相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高和开展容易等优点，因此市场前景好。

1.2设计任务和基本要求：

（1）采用DS18B20作为温度传感器进行温度检测。

（2）对采集温度用LCD1602进行显示（显示温度分辨率0.1℃）；采集温度数值应采用数字滤波措施，保证显示数据稳定。

（3）设计相应的温度控制电路，根据测得的温度情况对加热器进行控制，将温度保持在设定温度。

（4）通过按键设置温度上下限，超限通过蜂鸣器报警。

（5）采用DS1302时钟芯片显示当前时间，并可以对时间进行设置。

二、硬件设计

2.1硬件设计概要

根据需求，我们将系统分为五个模块，信息处理模块，温度采集模块、时间模块、控制调节模块、报警电路模块，显示模块。

2.2信息处理模块

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。

AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

单片机模块如图

（1）所示。

图

（1）单片机模块

2.3温度采集模块

2.3.1传感器DS18b20简介

DALLAS最新单线数字温度传感器DS18b20简介新的“一线器件”，体积更小、适用电压更宽、更经济。

Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18b20是世界上第一片支持“一线总线”接口温度传感器。

一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新的概念。

DS18b20、DS1822“一线总线”数字化温度传感器同DS1820一样，DS18b20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃范围内，精度为

0.5℃。

DS18b20的精度较差为

2℃。

现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。

适合于恶劣环境的现场温度测量，如：

环境控制、设备或过程控制、测量类消费电子产品等。

与前一代产品不同，新的产品支持3V~5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。

而且新一代产品更便宜，体积更小。

DS18b20内部结构主要由四部分组成：

64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。

DS18b20的实验板原理接线图如图

（2）：

图

（2）DS18b20的实验板接线图

其中：

DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）

2.3.2实验模拟电路图

温度检测控制模拟电路图Ds18b20原件及其连线如图（3）,此温度传感器上显示的温度同步显示到LCD1602上，并有加温，减温按钮。

图（3）温度检测控制模拟电路图

2.3.3程序流程图

图（4）主程序流程图

图（5）DS18B20初始化子程序流程图

图（6）DS18B20读写的程序流程图

2.4控制调节模块

2.4.1升温调节系统

通过继电器的开合来控制加热片电路的通断，来达到设温效果，我们预设温度为25度，当温度低于25度时，单片机P3.6引脚输出高电平，继电器导通，对温度传感器加热，加热模块如图（7）所示。

图（7）加温控制电路

2.4.2温度上下限调节系统

通过按键控制键选着调节对象，通过上升下降调节值大小，模拟电路图如图（78主控电路：

我们设定温度为10--20度，为表示方便，这里设控制开关，升温开关，降温开关分别为，k1，k2，k3，开始显示的是当前温度，K1主控开关，用来控制进入的是当前温度，温度上限，下限的调节界面。

按k1，一次进入三个界面。

按K2为加1开关，按一下，加1，k3减1开关，按一下，减1.

例如：

开始时显示的是当前温度界面，按下k1进入高温设定界面，显示器上显示当前温度和温度上限，按k2，上限加1，按k3，上限减1，再按k1进入显现设定界面，显示器显示当前温度，和温度下限，按k2，下限加1，按k3，下限减1，再按k1，进入显示当前温度界面。

如图（8）

2.4.3报警电路系统

通过蜂鸣器的鸣叫实现报警，如果温度超过上限蜂鸣器鸣叫，温度低于下限蜂鸣器鸣叫。

如图（8）、（9）。

图（8）温度设定开关

图（9）报警模块

2.5显示模块

通过采集DS18B20的温度，同步显示到LCD1602上，精确到小数点后第一位。

如下图

图（10）温度显示界面

通过DS1302时钟芯片将时间同步显示到LCD1602上。

如下图（时间可以设置在此没有设置）

图（11）时间显示界面

通过2402记录超过设定值的温度，如下图：

图（12）记录超过设定值的温度显示界面

三、两周实习总结

这次单片机实习我们做的是温度控制系统。

看到这个题目我们还是比较有信心的，对基本功能的设计，我们比较熟练，关键问题在于一些拓展功能的时限。

第一周我们找了很多资料，

通过两周的实习，我们学到了很多的知识，也对DS18B20的用法以及DS1302的用法有了一个更深入的学习。

四、参考文献

[1]郭天祥.新概念51单片机C语音教程——入门提高开发拓展攻略[M].北京：

：

电子工业出版社，2009.

[2]韩广兴.电子元器件与实用电路基础[M].：

电子工业出版社，2005.

[3]方大千，朱丽.电子控制系统装置制作入门[M].：

国防出版社，2006.

[4]刘向举,刘丽娜.基于单片机的智能温度测控系统的设计[J].齐齐哈尔大学学报（自然科学版）.2012（03）

[5]黄文力,邓小磊.DS18B20数字温度传感器接口程序的时序[J].仪器仪表用户.2011（06）

[6]黄晓林.一种实用型智能恒温控制系统设计[J].自动化技术与应用.

2011（11）

[7]王文,王直.基于ARM和DS18B20的温度监测系统[J].电子设计工程.2011（20）

[8]陈锡华,贾磊磊.温度传感器DS18B20序列号批量搜索算法[J].单片机与嵌入式系统应用.2011（09）

五、附录

5.1原理图