基于单片机温度控制器的设计黄鹏

i南京化工职业技术学院毕业论文设计论文题目：单片机的温度控制系统设计班级：自动化1022专业：生产过程自动化学生姓名：黄鹏学号：1003190228指导老师：王莉日期：2012年12月25日ii摘要温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用，利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发，本文设计了一种基于AT89C51的温度检测及报警系统。该系统将温度传感器AD590通过模拟放大电路接在模数转化器ADC0809的输入端，然后将ADC0809的输出端接在控制器的一个端口上,对传感器温度进行采集,将采集到的温度值与设定值进行比较,当低于设定的上限温度时,通过打开加热电路来使温度自然冷却。文中给出了系统实现的硬件原理图及软件流程图。经实验测试表明,该系统测量精度高、抗干扰能力强、报警及时准确,具有一定的参考价值。该系统设计和布线简单，结构紧凑，体积小，重量轻，抗干扰能力强，性价比高，扩展方便，在大型仓库，工厂，智能化建筑等领域的多点温度检测中有广阔的应用前景。关键词：AD590；ADC0809；AT89C51；CD4511。iiiAbstractTemperaturedetectionandcontrolofindustrialproductionprocessestypicalofoneoftheapplications,withsensorsinproductionandlivinginthemorewidelyused,LiYongofnewsingle-busdigitaltemperaturesensortoachieveonthetestandcontrolthetemperaturemorerapidlydevelopment,thepaperdesignbasedonAT89C51temperaturedetectionandalarmsystem.ThesystemwillAD590temperaturesensorconnectedviaanalogamplifiermoduleinputconverterADC0809,ADC0809andthentheoutputterminationofaportonthecontroller,temperaturesensoracquisition,willbecollectedandsetthetemperaturevalueconstantcomparison,whenthetemperatureexceedstheupperlimitsetbyclosingtheheatingcircuittomakethetemperatureofnaturalcooling.Thispaperpresentsthehardwareimplementationofthesystemschematicdiagramandsoftwareflowchart.Theexperimentaltestshowsthatthesystemwithhighprecision,stronganti-interferencecapability,alarmtimelyandaccurate,withsomereferencevalue.Thesystemdesignandlayoutissimple,compactstructure,smallsize,lightweight,anti-interferenceability,cost-effective,easyexpansion,inlargewarehouses,factories,constructionandotherareasofintelligentmulti-pointtemperaturemeasurementinawideapplicationprospect.Keywords:AD590；ADC0809；AT89C51；CD4511.iv目录第一章温度控制器绪论..................................................11.1课题背景........................................................11.2温度检测系统的国内外状况........................................2第二章整体系统方案....................................................32.1系统整体方案和结构.............................................32.2系统硬件接线图..................................................4第三章系统硬件电路设计................................................53.1主机控制电路....................................................53.2温度采集电路....................................................73.3模数转换电路....................................................93.4数码显示电路...................................................133.5键盘输入电路与加热控制电路.....................................15第四章程序设计.......................................................184.1主程序设计.....................................................184.2温度检测模块...................................................204.3数值转化模块...................................................224.4BCD显示模块...................................................244.5比较加热模块...................................................264.6键盘中断程序...................................................27总结................................................................32参考资料..............................................................33致谢..................................................................34南京化工职业技术学院毕业设计（论文）11第一章温度控制器绪论1.1课题背景测量控制的作用是从生产现场中获取各种参数，运用科学计算的方法，综合各种先进技术，使每个生产环节都能够得到有效的控制，不但保证了生产的规范化、提高产品质量、降低成本，还确保了生产安全。所以，测量控制技术已经被广泛应用于炼油、化工、冶金、电力、电子、轻工和纺织等行业。随着单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展，其稳定、安全、高效、经济等优点十分突出，所以其应用也十分广泛。单片机已经无处不在、与我们生活息息相关，并且渗透到生活的方方面面。单片机的特点是体积较小，也就是其集成特性，其内部结构是普通计算机系统的简化，增加一些外围电路，就能够组成一个完整的小系统，单片机具有很强的可扩展性。它具有和普通计算机类似的、强大的数据处理功能，通过使用一些科学的算法，可以获得很强的数据处理能力。所以单片机在工业中应用中，可以极大地提高工业设备的智能化、数据处理能力和处理效率，而且单片机无需占用很大的空间。随着温度检测理论和技术的不断更新,温度传感器的种类也越来越多，在微机系统中使用的传感器，必须是能够将非电量转换成电量的传感器，目前常用的有热电偶传感器、热电阻传感器和半导体集成传感器等，每种传感器根据其自身特性，都有它自己的应用领域。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89C51。南京化工职业技术学院毕业设计（论文）221.2温度检测系统的国内外状况温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制失误就可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题。因此对温度的检测的意义就越来越大。温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中，得到了广泛应用。在工业生产过程中，很多时候都需要对温度进行严格的监控，以使得生产能够顺利的进行，产品的质量才能够得到充分的保证。使用自动温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控制，保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行，从而提高企业的生产效率。温度采集控制系统是在嵌入式系统设计的基础上发展起来的。嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，但是微型计算机的体积、价位、可靠性，都无法满足广大对象对嵌入式系统的要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路。这条道路就是芯片化道路。将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。单片机诞生于二十世纪七十年代末，经历了SCM、MCU和SOC三大阶段。在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。同时温度也是生活中最常见的一个物理量，也是人们很关心的一个物理量，它与我们的生活息息相关，有着十分重要的意义，在工业生产中，温度过高或过低会直接影响到产品的质量、对机械设备和控制系统中的各种元器件造成一定的损坏，严重的会影响到生产安全。在日常生活中，温度过高或过低同样会造成一些不良影响。南京化工职业技术学院毕业设计（论文）33第二章整体系统方案2.1系统整体方案和结构本温度控制系统，是基于单片机的控制系统，单片机采用AT89C51为内核，其有低功耗，高性能CMOS8位单片机，4KB的可反复擦写1000次的FLASH只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，是功能强大的微型计算机的，可为许多嵌入式控制系统提供高性价比的解决方案。系统的工作过程为：通过键盘输入温度数,，然后将设定的温度存入内存单元并显示在共阴极数码显示管上。然后用AD590作为温度传感器，将其采集到的温度量转换为模拟电流量，然后经过模拟放大电路，使其变为ADC0809可以接受的电压量，然后再输入到模数转换器ADC0809中，经过模数转换后的数字量再输入到89C51中，经过89C51数据处理后，判断与键盘输入的温度是否相同，高于设置温度的话关闭加热器，如果低于设置温度的话，开加热器对水进行加热。整个系统的模块图，如图1：图