單片機(jī)課程設(shè)計(jì)(溫度控制系統(tǒng))

1、<p><b>　　摘要：3</b></p><p><b>　　一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)3</b></p><p>　　1.1 項(xiàng)目概要3</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)任務(wù)和要求：4</p><p><b>　　二、 硬件設(shè)計(jì)4</b></p><

2、;p>　　2.1 硬件設(shè)計(jì)概要4</p><p>　　2.2 信息處理模塊4</p><p>　　2.3 溫度采集模塊5</p><p>　　2.3.1傳感器DS18b20簡(jiǎn)介5</p><p>　　2.3.2實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路圖6</p><p>　　2.3.3程序流程圖6</p><

3、p>　　2.4控制調(diào)節(jié)模塊8</p><p>　　2.4.1升溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)8</p><p>　　2.4.2溫度上下限調(diào)節(jié)系統(tǒng)8</p><p>　　2.43報(bào)警電路系統(tǒng).........................................................................9</p><p>

4、;　　2.5顯示模塊10</p><p>　　三、兩周實(shí)習(xí)總結(jié)11</p><p><b>　　四、參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　五、附錄12</b></p><p><b>　　5.1原理圖12</b></p><p>&

5、lt;b>　　摘要：</b></p><p>　　在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是常用的測(cè)量被控因素。本設(shè)計(jì)是基于51單片機(jī)控制，將DS18B20溫度傳感器實(shí)時(shí)溫度轉(zhuǎn)化，并通過(guò)1602液晶對(duì)溫度實(shí)行實(shí)時(shí)顯示，并通過(guò)加熱片（PWM波，改變其占空比）加熱與步進(jìn)電機(jī)降溫逐次逼近的方式，將溫度保持在設(shè)定溫度，通過(guò)按鍵調(diào)節(jié)溫度報(bào)警區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度在0℃-99℃控制的自動(dòng)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此結(jié)構(gòu)完全可行，溫度偏差可達(dá)

6、0.1℃以內(nèi)。</p><p>　　關(guān)鍵字：AT89C51單片機(jī)；溫控；DS18b20</p><p><b>　　一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.1 項(xiàng)目概要</b></p><p>　　溫度控制系統(tǒng)無(wú)論是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，還是日常生活都起著非常重要的作用，過(guò)低或過(guò)高的溫度環(huán)境不

7、僅是一種資源的浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)對(duì)機(jī)器和工作人員的壽命產(chǎn)生嚴(yán)重影響，極有可能造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，給生活生產(chǎn)帶來(lái)許多利的因素，基于AT89C51的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的溫度控制相比具有操作方便、價(jià)價(jià)格便宜、精確度高和開(kāi)展容易等優(yōu)點(diǎn)，因此市場(chǎng)前景好。</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)任務(wù)和基本要求：</p><p>　　采用DS18B20作為溫度傳感器進(jìn)行溫度檢測(cè)。</p>&

8、lt;p>　　對(duì)采集溫度用LCD1602進(jìn)行顯示（顯示溫度分辨率0.1℃）；采集溫度數(shù)值應(yīng)采用數(shù)字濾波措施，保證顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定。</p><p>　　設(shè)計(jì)相應(yīng)的溫度控制電路，根據(jù)測(cè)得的溫度情況對(duì)加熱器進(jìn)行控制，將溫度保持在設(shè)定溫度。</p><p>　　通過(guò)按鍵設(shè)置溫度上下限，超限通過(guò)蜂鳴器報(bào)警。</p><p>　　采用DS1302時(shí)鐘芯片顯示當(dāng)前時(shí)間，并可以

9、對(duì)時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。</p><p><b>　　二、 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 硬件設(shè)計(jì)概要</p><p>　　根據(jù)需求，我們將系統(tǒng)分為五個(gè)模塊，信息處理模塊，溫度采集模塊、時(shí)間模塊、控制調(diào)節(jié)模塊、報(bào)警電路模塊，顯示模塊。</p><p>　　2.2 信息處理模塊</p><p&g

10、t;　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼

11、容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。單片機(jī)模塊如圖（1） 所示。</p><p><b>　　圖(1)單片機(jī)模塊</b></p><p>　　2.3 溫度采集模塊</p><p&

12、gt;　　2.3.1傳感器DS18b20簡(jiǎn)介</p><p>　　DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18b20簡(jiǎn)介新的“一線器件”，體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18b20是世界上第一片支持“一線總線”接口溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新的概念。DS18b20、DS1822“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器同

13、DS1820一樣，DS18b20也支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為-55℃ ~ +125℃，在-10℃~ +85℃范圍內(nèi)，精度為0.5℃。DS18b20的精度較差為2℃?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)量類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V~ 5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。DS1

14、8b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18b20的實(shí)驗(yàn)板原理接線圖如圖（2）：</p><p>　　圖（2） DS18b20的實(shí)驗(yàn)板接線圖</p><p>　　其中：DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）</p><p>　　2.3

15、.2實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路圖</p><p>　　溫度檢測(cè)控制模擬電路圖Ds18b20原件及其連線如圖（3）,此溫度傳感器上顯示的溫度同步顯示到LCD1602上，并有加溫，減溫按鈕。</p><p>　　圖（3）溫度檢測(cè)控制模擬電路圖</p><p>　　2.3.3程序流程圖</p><p>　　圖（4）主程序流程圖</p><p&

16、gt;　　圖（5）DS18B20初始化子程序流程圖</p><p>　　圖（6）DS18B20讀寫(xiě)的程序流程圖</p><p><b>　　2.4控制調(diào)節(jié)模塊</b></p><p>　　2.4.1升溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)</p><p>　　通過(guò)繼電器的開(kāi)合來(lái)控制加熱片電路的通斷，來(lái)達(dá)到設(shè)溫效果，我們預(yù)設(shè)溫度為25度，當(dāng)溫度低于2

17、5度時(shí)，單片機(jī)P3.6引腳輸出高電平，繼電器導(dǎo)通，對(duì)溫度傳感器加熱，加熱模塊如圖（7）所示。</p><p>　　圖（7）加溫控制電路</p><p>　　2.4.2溫度上下限調(diào)節(jié)系統(tǒng)</p><p>　　通過(guò)按鍵控制鍵選著調(diào)節(jié)對(duì)象，通過(guò)上升下降調(diào)節(jié)值大小，模擬電路圖如圖（78主控電路：我們?cè)O(shè)定溫度為10--20度，為表示方便，這里設(shè)控制開(kāi)關(guān)，升溫開(kāi)關(guān)，降溫開(kāi)關(guān)分別

18、為，k1，k2，k3，開(kāi)始顯示的是當(dāng)前溫度，K1主控開(kāi)關(guān)，用來(lái)控制進(jìn)入的是當(dāng)前溫度，溫度上限，下限的調(diào)節(jié)界面。按k1，一次進(jìn)入三個(gè)界面。按K2為加1開(kāi)關(guān)，按一下，加1，k3減1開(kāi)關(guān)，按一下，減1.</p><p>　　例如：開(kāi)始時(shí)顯示的是當(dāng)前溫度界面，按下k1進(jìn)入高溫設(shè)定界面，顯示器上顯示當(dāng)前溫度和溫度上限，按k2，上限加1，按k3，上限減1，再按k1進(jìn)入顯現(xiàn)設(shè)定界面，顯示器顯示當(dāng)前溫度，和溫度下限，按k2，下限

19、加1，按k3，下限減1，再按k1，進(jìn)入顯示當(dāng)前溫度界面。如圖（8）</p><p>　　2.4.3 報(bào)警電路系統(tǒng)</p><p>　　通過(guò)蜂鳴器的鳴叫實(shí)現(xiàn)報(bào)警，如果溫度超過(guò)上限蜂鳴器鳴叫，溫度低于下限蜂鳴器鳴叫。如圖（8）、（9）。</p><p>　　圖（8）溫度設(shè)定開(kāi)關(guān)</p><p><b>　　圖（9）報(bào)警模塊</b&

20、gt;</p><p><b>　　2.5顯示模塊</b></p><p>　　通過(guò)采集DS18B20的溫度，同步顯示到LCD1602上，精確到小數(shù)點(diǎn)后第一位。如下圖</p><p>　　圖（10）溫度顯示界面</p><p>　　通過(guò)DS1302時(shí)鐘芯片將時(shí)間同步顯示到LCD1602上。如下圖（時(shí)間可以設(shè)置在此沒(méi)有設(shè)置

21、）</p><p>　　圖（11）時(shí)間顯示界面</p><p>　　通過(guò)2402記錄超過(guò)設(shè)定值的溫度，如下圖：</p><p>　　圖（12）記錄超過(guò)設(shè)定值的溫度顯示界面</p><p><b>　　三、兩周實(shí)習(xí)總結(jié)</b></p><p>　　這次單片機(jī)實(shí)習(xí)我們做的是溫度控制系統(tǒng)?？吹竭@個(gè)題目我

22、們還是比較有信心的，對(duì)基本功能的設(shè)計(jì)，我們比較熟練，關(guān)鍵問(wèn)題在于一些拓展功能的時(shí)限。第一周我們找了很多資料，</p><p>　　通過(guò)兩周的實(shí)習(xí)，我們 學(xué)到了很多的知識(shí)，也對(duì)DS18B20的用法以及DS1302的用法有了一個(gè)更深入的學(xué)習(xí)。</p><p><b>　　四、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 郭天祥.新概念51單片機(jī)C語(yǔ)

23、音教程——入門(mén)提高開(kāi)發(fā)拓展攻略[M].北 京：北京：電子工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　[2] 韓廣興.電子元器件與實(shí)用電路基礎(chǔ)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[3] 方大千，朱麗.電子控制系統(tǒng)裝置制作入門(mén)[M].北京：國(guó)防出版社，2006.</p><p>　　[4] 劉向舉,劉麗娜. 基于單片機(jī)的智能溫度測(cè)控系統(tǒng)的

24、設(shè)計(jì)[J]. 齊齊哈爾大 學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(03)</p><p>　　[5] 黃文力,鄧小磊. DS18B20數(shù)字溫度傳感器接口程序的時(shí)序[J]. 儀器儀表 用戶. 2011(06)</p><p>　　[6] 黃曉林. 一種實(shí)用型智能恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用. </p><p><b>　　2011(11

25、)</b></p><p>　　[7] 王文,王直. 基于ARM和DS18B20的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]. 電子設(shè)計(jì)工程. 2011(20)</p><p>　　[8] 陳錫華,賈磊磊. 溫度傳感器DS18B20序列號(hào)批量搜索算法[J]. 單片機(jī)與 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2011(09)</p><p><b>　　五、附錄</b>