基于51单片机的温度检测与控制系统

1电气与自动化工程学院微机原理与接口技术技术报告课程名称：基于51单片机的温度检测控制设计姓名：江魏炜班级：电气111班学号：1607111132摘要............................................................................................................3第1章绪论.......................................................................................................41.1温度检测控制系统的意义的本设计特点.............................................4第2章系统设计...............................................................................................52.1系统总设计结构图.................................................................................52.2系统的总体思路设计.............................................................................52.3主控芯片STC89C51介绍.......................................................................6第3章硬件设计.............................................................................................103.1晶振时钟电路....................................................................................103.2键盘电路............................................................................................103.312864显示电路..................................................................................123.4电机驱动电路....................................................................................133.5串口通信电路....................................................................................143.6温度检测电路....................................................................................153.7系统电路............................................................................................16第4章软件设计.............................................................................................164.1软件设计思路....................................................................................164.2系统软件设计流程图。....................................................................17第5章程序调试.............................................................................................175.1程序调试用到的软件及工具............................................................175.2KEILC51简介....................................................................................18第6章心得体会..............................................................................................18第7章参考文献.............................................................................................183摘要随着科学技术的不断提高，在工厂中对于温度控制的要求也越发严格，在合适的温度中生产俨然成为产品合格的必要条件之一。本设计以STC89C51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机，与此同时单片机再将检测完成的温度值以串口发送到上位机，在VB中可以实时显示当前温度，方便工作人员的远程监控，用12864来显示温度设定的最高值与最低值以及驱动制暖（冷）电机的时间，以上设定值均可使用键盘对其进行修改。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：12864显示屏显示模块、键盘扫描及按键处理模块、温度信号处理模块、led控制模块、超温报警模块以及串口发送模块。关键词:STC89C51单片机；温度控制；DS18B20；温度检测。4第1章1.1温度检测控制系统设计的意义和本设计特点现在工厂对温度的要求越来越严格，检测温度和控制的方法也层出不穷，而本设计使用89C51单片机价格低廉，操作编程简单，能够满足各大中小型企业对于温度控制的要求，因此具有一定的推广价值。本作品有以下功能：1.12864显示屏显示设定温度的最高值最低值和电机运作的时间，并且实时显示当前温度。2.可利用独立键盘对设定的温度和时间进行加减操作。3.报警功能，如果温度超过最高或最低值则LED灯闪烁蜂鸣器响。（用不同频率来区分过高还是过低）4.自动制冷（暖）功能，温度异常后由定时器产生PWM波，由I/O口输出至L298N驱动模块，控制电机正反转。（这里用电机的正反转来模拟制冷或制暖）5.利用串口将温度送至上位机中，在VB里实时显示，方便远程监控。5第2章系统设计2.1系统总设计结构图图2.1系统设计图本方案采用一种是用以89C51为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的自动温度控制功能。2.2系统的总体思路设计以STC89C51单片机为主控制单元，键盘为主要输入单元，结合12864显示器，扬声器和串口通信完成整个系统设计。系统的运行过程大致如下：功能键：K1数据选择键K2数据加一6K3数据减一假设刚开始外界温度处于正常状态，电机不转，led灯和蜂鸣器均不动作，按下K1键可以选择要调整的数值，此时温度传感器停止工作，显示屏上出现光标闪烁，再按下K2或K3键则可以对所选择的数值进行重新调整工作，调整完成后按下K1键，温度传感器开始工作。若此时温度超过或低于设定温度则报警触发，LED灯闪烁蜂鸣器响，同时用定时器0产生PWM波，并由I/O口输出至L298N模块控制电机进行相应的动作，为了防止温度反复变化而导致的电机开停引起的机械损耗，特将电机设定为等时间动作（即只要温度异常，则运转固定的时间，时间由定时器0定时，且在12864显示屏中可调整运转时间，如果运转时间到了温度还没有返回正常则继续运转相应的时间）。整个系统运作过程中利用串口将通信将温度发送至上位机，可用VB编程在电脑中显示温度值，以便于远程监控。2.3主控芯片STC89C51介绍图2.2AT89C51芯片图7本次设计选用的是STC89C51，STC89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000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，STC89C51是一种高效微控制器。STC89C51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。STC89C51主要特性：1.与MCS-51兼容2.4K字节可编程FLASH存储器3.寿命：1000写/擦循环4.数据保留时间：10年5.最高时钟频率：0Hz-80MHz6.512×8位内部RAM7．32可编程I/O线8.两个16位定时器/计数器9．5个中断源10．可编程串行通道11.低功耗的闲置和掉电模式12.片内振荡器和时钟电路STC89C51单片机引脚：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能8接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于