单片机课程设计(温度控制系统)

1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摘要：.........................................................................................................3一、系统设计.............................................................................................31.1项目概要.......................................................................................31.2设计任务和要求：........................................................................3二、硬件设计...........................................................................................42.1硬件设计概要...............................................................................42.2信息处理模块...............................................................................42.3温度采集模块...............................................................................52.3.1传感器DS18b20简介..........................................................52.3.2实验模拟电路图...................................................................62.3.3程序流程图...........................................................................62.4控制调节模块................................................................................82.4.1升温调节系统.......................................................................82.4.2温度上下限调节系统...........................................................82.43报警电路系统.........................................................................92.5显示模块......................................................................................10三、两周实习总结..................................................................................11四、参考文献...........................................................................................11五、附录...................................................................................................125.1原理图...........................................................................................123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。4二、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。12345678ENRSRWP1.6XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51图(1)单片机模块52.3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）62.3.2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。26.0DQ2VCC3GND1U2DS18B20R24.7K图（3）温度检测控制模拟电路图2.3.3程序流程图开始18B20初始化跳过ROM匹配操作（0xCC）启动温度转换（0x44）LCD初始化、DS1302时钟初始化、键盘扫描菜单一：显示时间信息菜单二：显示温度菜单三：显示温度设定菜单四：记录报警温度值菜单五：显示学号超过设定温度范围2402记录此时温度值并且蜂鸣器报警Y返回开始N图（4）主程序流程图7开始主器件发出低电平（复位脉冲）延时时间480us释放总线延时15-60us从器件发出应答脉冲应答脉冲为低电平从器件存在Y从器件不存在N延时时间240us释放总线返回图（5）DS18B20初始化子程序流程图写1字节数据读1字节数据准备写入数据写入次数等于8准备读出数据读取次数等于8主器件发送低电平延时15us主器件释放总线CY发送至DQ延时45us主器件释放总线延时1us写入次数-1等于0主器件发送低电平延时15us主器件释放总线延时45us主器件释放总线延时1us读取次数-1等于0返回返回如果DQ=1Outdata|0x80YNYN图（6）DS18B20读写的程序流程图82.4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。P1.6RL1RLY-SPNOQ2NPN12J1SIL-100-02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）92.4.3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）。P1.6加按钮减按钮设置温度按钮菜单选择按钮时钟设置按钮图（8）温度设定开关BUZ1BUZZERQ1PNP报警部分图（9）报警模块102.5显示模块