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本文以温室为研究对象,以AT89C51单片机为核心所实现的温度控制系统具有自动完成数据采集、数据处理、数据转换控制、键盘终端处理及显示的功能。当实际温度低于设定值,PTC进行加热,反之PTC就停止加热。实际温度超上限或者低下限时,系统自动报警。温度控制采用的是双位控制,简单易行,在精度要求不是特别高的温室,可行度很高。最后对系统进行调试并在PROTEUS里仿真,结果表明该系统原理可行。
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课程设计报告
(嵌入式系统课程设计)
基于 51 单片机的温度控制系统设计
摘 要
温度是表征物体冷热程度的物理量,是工农业生产过程中一个很重要而普遍的参数。由于
温度测量的普遍性,温度传感器的数量在各种传感器中居首位。温度控制的发展引入单片机后,
可以降低对某些硬件电路的要求。基于单片机的温度控制系统,可以实现对温度的精确控制。
本文以温室为研究对象,以 单片机为核心所实现的温度控制系统具有自动完成数据
采集、数据处理、数据转换控制、键盘终端处理及显示的功能。当实际温度低于设定值,
进行加热,反之 就停止加热。实际温度超上限或者低下限时,系统自动报警。温度控制采
用的是双位控制,简单易行,在精度要求不是特别高的温室,可行度很高。最后对系统进行调
试并在 里仿真,结果表明该系统原理可行。
关键词:单片机;温度控制;DS18B20;温室
目 录
摘 要.................................................................................. 1
1 绪论................................................................................1
2 硬件系统总体方案设计...........................................................2
3 控制系统硬件设计................................................................4
3.1 单片机....................................................................................................................................... 5
3.2 数字温度计 DS18B20................................................................................................................ 9
3.3 4×4 键盘.................................................................................................................................. 10
3.4 数码管..................................................................................................................................... 12
3.5 光电耦合器............................................................................................................................. 14
3.6 双向晶闸管............................................................................................................................. 16
3.7 PTC 加热器.............................................................................................................................. 18
3.8 反相器 7406............................................................................................................................ 19
3.9 双四输入与门 74LS21............................................................................................................. 20
3.10 蜂鸣器................................................................................................................................... 21
4 控制系统软件设计...............................................................21
4.1 主程序模块设计..................................................................................................................... 21
4.2 温度采集模块程序设计.......................................................................................................... 22
4.2.1 初始化时序................................................................................................................... 23
4.2.2 写时序.......................................................................................................................... 23
4.2.3 读时序.......................................................................................................................... 24
4.2.4 读温度子程序流程图................................................................................................... 25
4.3 温度设定模块程序设计.......................................................................................................... 27
4.3.1 中断服务子程序........................................................................................................... 27
4.3.2 键盘扫描子程序........................................................................................................... 28
4.4 温度显示模块设计.................................................................................................................. 30
4.4.1 设定值显示子程序....................................................................................................... 30
4.4.2 实际值显示子程序....................................................................................................... 31
4.5 温度控制模块设计.................................................................................................................. 32
4.5.1 双位控制算法设计....................................................................................................... 33
4.5.2 温度控制子程序流程图............................................................................................... 34
4.6 报警模块程序设计.................................................................................................................. 34
5 结果分析.........................................................................35
5.1 键盘设定温度仿真.................................................................................................................. 35
5.2 温度采集仿真......................................................................................................................... 36
5.3 整体仿真................................................................................................................................. 36
1
1 绪论
温度是表征物体冷热程度的物理量,是工农业生产过程中一个很重要而普遍的
参数。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、
促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性,温度传感器的
数量在各种传感器中居首位。而且随着科学技术和生产的不断发展,温度传感器的
种类还是在不断增加丰富来满足生产生活中的需要。在单片机温度测量系统中的关
键是测量温度、控制温度和保持温度,温度测量是工业对象中主要的被控参数之一。
温度控制采用单片机设计的全数字仪表,是常规仪表的的升级产品。温度控制
的发展引入单片机后,可以降低对某些硬件电路的要求,但依然需要重视测试电路
本身的重要性,尤其是直接获取被测信号的传感器部分,仍应给以充分的重视,有
时提高整台仪器的性能的关键仍然在于测试电路尤其是传感器的改进。现在传感器
也正在受着微电子技术的影响,不断发展变化。传感器正朝着小型、固态、多功能
和集成化的方向发展。
基于单片机的温度控制系统,可以实现对温度的精确控制,使得在某些场合下
人们对温度高低的要求得以实现。对人们的生产和生活影响巨大,比如,在我国的
北方,冬天温度极低,但引入温室大棚后,冬天的时候人们也能吃到新鲜的蔬菜;
钢铁厂里炼铁,对温度的要求更高,这就使得温度控制变得极为有意义,而在我们
的日常生活中,空调让冬天不冷夏天不热,确实让我们感受到温度控制对我们生活
质量的提高也有着极大的作用。总之,现代工业设计,工程建设及日常生活中温度
控制都起着重要的作用。
本课程设计是基于单片机的温度控制系统的设计,控制对象为温室,主要目标
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