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基于单片机的温度控制系统的设计-毕设论文.doc
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基于单片机的温度控制系统的设计-毕设论文.doc
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编号
淮安信息职业技术学院
毕 业 论 文
题 目
基于单片机的温度控制系统的设计
学生姓名
学 号
系 部
电气工程
专 业
电气自动化
班 级
指导教师
顾问教师
摘要
I
摘 要
温度是一种最基本的环境参数,人们生活与环境温度息息相关,在工业生产
过程中需要实时测量温度,在工业生产中也离不开温度的测量,因此研究温度的
测量方法和控制具有重要的意义。
本论文介绍了一种以单片机为主要控制器件,以 DS18B20 为温度传感器的
新型数字温度计。主要包括硬件电路的设计和系统程序的设计。硬件电路主要包
括主控制器,测温控制电路和显示电路等,主控制器采用单片机 AT89C52,温度
传感器采用美国 DALLAS 半导体公司生产的 DS18B20,显示电路采用 8 位共阴
极 LED 数码管,ULN2803A 为驱动的动态扫描直读显示。测温控制电路由温度
传感器和预置温度值比较报警电路组成,当实际测量温度值大于预置温度值时,
发出报警信号,即发光二极管亮。系统程序主要包括主程序,测温子程序和显示
子程序等。DS18B20 新型单总线数字温度传感器是 DALLAS 公司生产的单线数
字温度传感器, 集温度测量和 A /D 转换于一体 ,直接输出数字量,具有接口简单、
精度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠等特点。
由于采用了改进型智能温度传感器 DS18B20 作为检测元件,与传统的温度
计相比,本数字温度计减少了外部的硬件电路,具有低成本和易使用的特点。
DS18B20 温度计还可以在高温报警、远距离多点测温控制等方面进行应用开发,
具有很好的发展前景。此外,还介绍了系统的调试和性能分析。
关键词:显示电路,单片机,AT89C52,温度传感器,DS18B20 ,单总线
目录
II
目 录
摘 要..............................................................................................................................I
第一章 绪论 ...................................................................................................................1
第二章设计任务及方案分析 .........................................................................................2
2.1 设计任务及要求 .......................................................................................................2
2.2 设计总体方案及方案论证 ......................................................................................2
2.3 温度测量的方案与分析 ..........................................................................................2
第三章芯片功能简介 .....................................................................................................4
3.1 AT89C52 芯片简介...............................................................................................4
3.2 DS18B20 的功能简介 ...........................................................................................6
第四章系统硬件电路的设计 .......................................................................................12
4.1 主控制电路和测温控制电路原理图....................................................................12
4.2 驱动电路模块原理图 ............................................................................................12
4.3 显示模块原理图 ....................................................................................................13
第五章软件编程调试及性能分析...............................................................................15
5.1 主程序流程图 ........................................................................................................15
5.2 主程序 ....................................................................................................................15
5.3 温度子程序 ............................................................................................................17
5.4 显示子程序 .............................................................................................................22
5.5 调试性能分析和注意事项 .....................................................................................23
第六章 总结与展望 ...................................................................................................25
致 谢 ...........................................................................................................................26
参考文献 .......................................................................................................................27
附录 ...............................................................................................................................29
第一章 绪论
1
第一章 绪论
日常生活及工农业生产中经常要用到温度的检测及控制,在冶金、食品加工、
化工等工业生产过程中,广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等,都要求
对温度进行严格控制。在日常生活中,电烤箱、微波炉、电热水器、烘干箱等电
器也需要进行温度检测与控制。传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和
热电阻测出的一般是电压,再转换成对应的温度,需要比较多的外部硬件支持,
硬件电路复杂,软件调试复杂,制作成本高。而采用单片机对温度进行控制,不
仅具有控制方便,简单和灵活等优点,而且可以大幅度提高温度控制的技术指标。
测量温度的关键是温度传感器,温度传感器正从模拟式向数字式、从集成化
向智能化、网络化的方向发展。在测温电路中,可以使用热敏电阻之类的器件利
用其感温效应,将随被测温度变化的电压或电流采集过来,先进行 A/D 转换,然
后用单片机进行数据的处理,再在显示电路上,将被测温度显示出来。这种设计
需要用到 A/D 转换电路,因此感温电路的设计比较复杂。
进而想到采用智能温度传感器来设计数字温度计。本数字温度计的设计采用
美国 DALLAS 半导体公司继 DS1820 之后推出的一种改进型智能温度传感器
DS18B20 作为检测元件,其温度值可以直接被读出来,通过核心器件单片机
AT89C52 控制温度的读写和显示,用 LED 数码管显示。测温范围为-55℃~+
125℃,最大分辨率可达 0.0625℃。而且采用 3 线制与单片机相连,减少了外部
的硬件电路,具有低成本和易使用的特点。
按照系统设计功能的要求,确定系统有 5 个模块组成:主控制器、温度传感
器 DS18B20 、 报 警 电 路 、 按 键 预 置 温 度 值 电 路 及 显 示 电 路 。 控 制 器 使 用
AT89C52,温度传感器使用 DS18B20,用 8 位共阴极 LED 数码管以动态扫描法
实现温度显示。系统程序主要包括主程序、温度控制子程序及显示子程序等等。
综上所述,本设计以智能集成温度传感器 DS18B20 为例,介绍基于 DS18B20
传感器的数字温度计的设计,该设计适用于人们的日常生活及工农业生产中用于
温度的检测及控制。
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