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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日摘要：3一、系统设计31.1 项目概要31.2设计任务和要求：4二、 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8 2.43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
2、理图12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
3、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。二
4、、 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（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）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
5、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。图(1)单片机模块2.3 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。DS1
6、8b20、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
7、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）2.3.2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。图（3）温度检测控制模拟电路图2.3.3程序流程图图（4）主程序流程图图（5）DS18B20初始化子程序流程图 图（6）DS18B20读写的程序流程图2.4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
8、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。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，
9、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）2.4.3 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）。图（8）温度设定开关图（9）报警模块 2.5显示模块通过采集DS18B20的温度，同步显示到LCD1602上，精确到小数点后第一位。如下图图（10）温度显示界面通过DS1302时钟芯片将时间同步显示到LCD1602上。如下图（时间可以设置在此没有设置）图（11）时间显示界面通过2402记录超过设定值的温
10、度，如下图：图（12）记录超过设定值的温度显示界面三、两周实习总结 这次单片机实习我们做的是温度控制系统。看到这个题目我们还是比较有信心的，对基本功能的设计，我们比较熟练，关键问题在于一些拓展功能的时限。第一周我们找了很多资料，通过两周的实习，我们 学到了很多的知识，也对DS18B20的用法以及DS1302的用法有了一个更深入的学习。 四、参考文献1 郭天祥.新概念51单片机C语音教程入门提高开发拓展攻略M.北 京：北京：电子工业出版社，2009.2 韩广兴.电子元器件与实用电路基础M.北京：电子工业出版社，2005.3 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，2006.4 刘向举,刘丽娜. 基于单片机的智能温度测控系统的设计J. 齐齐哈尔大 学学报(自然科学版). 2012(03)5 黄文力,邓小磊. DS18B20数字温度传感器接口程序的时序J. 仪器仪表 用户. 2011(06)6 黄晓林. 一种实用型智能恒温控制系统设计J. 自动化技术与应用. 2011(11)7 王文,王直. 基于ARM和DS18B20的温度监测系统J. 电子设计工程. 2011(20)8 陈锡华,贾磊磊. 温度传感器DS18B20序列号批量搜索算法J. 单片机与 嵌入式系统应用. 2011(09)五、附录 5.1原理图