单片机优秀课程设计温度控制综合系统.doc

温度控制系统设计

题 目:
基于51单片机温度控制系统设计

姓 名:

学 院:
电气工程和自动化学院

专 业:
电气工程及其自动化

班 级:

学 号:

指导老师:

5月 31日
摘要： 3
一、系统设计 3
1.1 项目概要 3
1.2设计任务和要求： 4
二、 硬件设计 4
2.1 硬件设计概要 4
2.2 信息处理模块 4
2.3 温度采集模块 5
2.3.1传感器DS18b20介绍 5
2.3.2试验模拟电路图 6
2.3.3程序步骤图 6
2.4控制调整模块 8
2.4.1升温调整系统 8
2.4.2温度上下限调整系统 8
2.43报警电路系统............................................9
2.5显示模块 10
三、两周实习总结 11
四、参考文件 11
五、附录 12
5.1原理图 12

摘要：
在现代工业生产中，温度是常见测量被控原因。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，并经过1602液晶对温度实施实时显示，并经过加热片（PWM波，改变其占空比）加热和步进电机降温逐次迫近方法，将温度保持在设定温度，经过按键调整温度报警区域，实现对温度在0℃-99℃控制自动化。试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
温度控制系统不管是工业生产过程，还是日常生活全部起着很关键作用，过低或过高温度环境不仅是一个资源浪费，同时也会对机器和工作人员寿命产生严重影响，极有可能造成严重经济财产损失，给生活生产带来很多利原因，基于AT89C51单片机温度控制系统和传统温度控制相比含有操作方便、价价格廉价、正确度高和开展轻易等优点，所以市场前景好。
1.2设计任务和基础要求：
(1) 采取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℃）；采集温度数值应采取数字滤波方法，确保显示数据稳定。
(3) 设计对应温度控制电路，依据测得温度情况对加热器进行控制，将温度保持在设定温度。
(4) 经过按键设置温度上下限，超限经过蜂鸣器报警。
(5) 采取DS1302时钟芯片显示目前时间，并能够对时间进行设置。
二、 硬件设计
2.1 硬件设计概要
依据需求，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、控制调整模块、报警电路模块，显示模块。
2.2 信息处理模块
AT89C51是一个带4K字节闪烁可编程可擦除只读存放器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一个带2K字节闪烁可编程可擦除只读存放器单片机。单片机可擦除只读存放器能够反复擦除100次。该器件采取ATMEL高密度非易失存放器制造技术制造，和工业标准MCS-51指令集和输出管脚相兼容。因为将多功效8位CPU和闪烁存放器组合在单个芯片中，ATMELAT89C51是一个高效微控制器，AT89C2051是它一个精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一个灵活性高且价廉方案。单片机模块图（1） 所表示。

图(1)单片机模块
2.3 温度采集模块
2.3.1传感器DS18b20介绍
DALLAS最新单线数字温度传感器DS18b20介绍新“一线器件”，体积更小、适用电压更宽、更经济。Dallas半导体企业数字化温度传感器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特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统构建引入全新概念。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精度较差为2℃。现场温度直接以“一线总线”数字方法传输，大大提升了系统抗干扰性。适合于恶劣环境现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测量类消费电子产品等。和前一代产品不一样，新产品支持3V~ 5V电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更廉价，体积更小。DS18b20内部结构关键由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18b20试验板原理接线图图（2）：

图（2） DS18b20试验板接线图
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（在寄生电源接线方法时接地）
2.3.2试验模拟电路图
温度检测控制模拟电路图Ds18b20原件及其连线图（3）,此温度传感器上显示温度同时显示到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程序步骤图

图（4）主程序步骤图

图（5）DS18B20初始化子程序步骤图

图（6）DS18B20读写程序步骤图
2.4控制调整模块
2.4.1升温调整系统
经过继电器开合来控制加热片电路通断，来达成设温效果，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，加热模块图（7）所表示。

图（7）加温控制电路
2.4.2温度上下限调整系统
经过按键控制键选着调整对象，经过上升下降调整值大小，模拟电路图图（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，开始显示是目前温度，K1主控开关，用来控制进入是目前温度，温度上限，下限调整界面。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.
比如：开始时显示是目前温度界面，按下k1进入高温设定界面，显示器上显示目前温度和温度上限，按k2，上限加1，按k3，上限减1，再按k1进入显现设定界面，显示器显示目前温度，和温度下限，按k2，下限加1，按k3，下限减1，再按k1，进入显示目前温度界面。图（8）
2.4.3 报警电路系统
经过蜂鸣器鸣叫实现报警，假如温度超出上限蜂鸣器鸣叫，温度低于下限蜂鸣器鸣叫。图（8）、（9）。

图（8）温度设定开关

图（9）报警模块

2.5显示模块
经过采集DS18B20温度，同时显示到LCD1602上，正确到小数点后第一位。以下图

图（10）温度显示界面
经过DS1302时钟芯片将时间同时显示到LCD1602上。以下图（时间能够设置在此没有设置）

图（11）时间显示界面
经过2402统计超出设定值温度，以下图：

图（12）统计超出设定值温度显示界面
三、两周实习总结
这次单片机实习我们做是温度控制系统。看到这个题目我们还是比较有信心，对基础功效设计，我们比较熟练，关键问题在于部分拓展功效时限。第一周我们找了很多资料，
经过两周实习，我们 学到了很多知识，也对DS18B20使用方法和DS1302使用方法有了一个更深入学习。

四、参考文件
[1] 郭天祥.新概念51单片机C语音教程——入门提升开发拓展攻略 [M].北 京：北京：电子工业出版社，.
[2] 韩广兴.电子元器件和实用电路基础[M].北京：电子工业出版社，.
[3] 方大千，朱丽.电子控制系统装置制作入门[M].北京：国防出版社，.
[4] 刘向举,刘丽娜. 基于单片机智能温度测控系统设计[J]. 齐齐哈尔大 学学报(自然科学版). (03)
[5] 黄文力,邓小磊. DS18B20数字温度传感器接口程序时序[J]. 仪器仪表 用户. (06)
[6] 黄晓林. 一个实用型智能恒温控制系统设计[J]. 自动化技术和应用.
(11)
[7] 王文,王直. 基于ARM和DS18B20温度监测系统[J]. 电子设计工程. (20)
[8] 陈锡华,贾磊磊. 温度传感器DS18B20序列号批量搜索算法[J]. 单片机和 嵌入式系统应用. (09)
五、附录
5.1原理图