基于51单片机的温度控制及显示系统

基于51单片机的温度控制及显示系统65100226徐凤贺基于51单片机的温度控制及显示系统摘要：在现代化工业生产中，温度是常用的测量机被控参数。本温度控制及显示装置采用STC89C51为核心控制器件实现对温度在50℃到70℃的自动控制。由数字温度传感器DS18B20构成信号采集电路，由LED数码管构成静态显示用于显示温度值，由发光二级管来模拟控制器件，红色二极管模拟加热器件，绿色二极管模拟降温装置。关键词：STC89C51单片机DS18B20发光二级管LED显示一设计任务和要求1任务设计并制作一个温度自动控制及显示装置，可以让温度保持在50℃到70℃，并能用LED显示所采集的温度。。2要求（1）利用18B20温度传感器检测温度，并采集的温度值送入AT89C51单片机。（2）当温度低于50℃时加热，高于50℃时停止加热，高于70℃时制冷。（3）能用LED显示实时温度。二方案分析与论证1单片机模块方案论证方案一：采用MC68HC05/08系列单片机对系统进行控制。其乘法和除法指令给编程带来了便利。但是其指令系统共有89条指令，不利于CPU的执行速度。方案二：采用MSP430X44X系列单片机对系统进行控制。其端口过多，操作繁杂，指令虽与MCS-51系列单片机相似，却比MCS-51系列单片机更难操作，而且本装置不需要过多的IO口。方案三：采用MCS-51系列单片机对系统进行控制。MCS-51系列单片机采用哈佛体系结构，其程序存储器和数据存储器独立编址。7中寻址方式，111条系统指令，操作简单。MCS-51系列单片机内部自带2个定时计数器方便定时计数操作，此外MCS-51系列单片机有5种中断方式，方便中断编程控制。综上所述：控制器选方案三.2温度传感器模块方案论证方案一：用DS18B20监测环境温度并送给单片机。DS18B20与单片机的接口电路非常简单。DS18B20只有三个引脚一个接地，一个接电源，一个数字输入输出引脚接单片机I/O口。具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。其本身为数字温度传感器，不用经过转换可直接接单片机。方案二：用AD590监测环境温度。AD590为电流输出型温度传感器，如果用它需要把它转换成电压输出，并需通过AD转换，电路较复杂。方案三：用LM35D监测环境温度。LM35D为电压输出型传感器，它也不能直接与单片机连接，需要进行AD转换，电路也比较复杂。综上所述：温度传感器方案一.3显示模块方案论证显示模块主要用于显示温度，由于显示范围大约为40～80℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案：方案一：采用静态显示的方案：采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。方案二：采用动态显示的方案由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。4控制模块方案论证温度低于低于50℃时加热，高于50℃时停止加热，高于70℃时制冷。由于没有模拟加热和制冷的器件，所以用放光二极管来模拟。红色二极管模拟加热器件，绿色二极管模拟降温装置。三系统流程图四各模块电路设计1LED显示模块设计采用共阴数码管作为显示模块来显示温度。LED显示模块接口电路原理图见附录1图1：整体电路所示。2单片机最小系统STC89c52单片机供电电压为5V，晶振为12M。此外，增加了按键控制功能，以此实现设置高度及发送指令等功能。关于Stc89c52及键盘电路原理图见附录2图2所示。3传感器设计将传感器的DQ脚引脚与单片机口相连接。五测试数据及分析1测试记录如下：基本实际完成1：可以显示温度，并在温度小于50℃时红色发光二级管亮。如下图温度采集电路STC89C51显示电路加热模拟制冷模拟基本实际完成2：可以显示温度，并在温度大于50℃小于70℃时两个发光二级管都不亮。基本实际完成3：可以显示温度，并在温度大于70℃时绿色发光二级管亮。2结果分析经过测试，本系统实现了题目的基本要求。即当温度低于50℃时加热，高于50℃时停止加热，高于70℃时制冷。并能显示温度，且温度误差小。参考文献[1].郭天祥．十天学会单片机．[2].978-7-302-10853-5谭浩强编著.C程序与设计（第三版）.北京：清华大学出版社2005年7月第三版[3].978-7-81077-929-6李学海编著.PIC单片机实用教程北京：航空航天大学出版社2007年2月第二版附录附录图1