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于基arm单片机的温湿度监测系统的设计---本科毕业设计.doc
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2023-07-02
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于基arm单片机的温湿度监测系统的设计---本科毕业设计.doc
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题目:基于单片机的温度控制系统的设计
摘 要
近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入,
同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系
统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,
还应根据具体硬件结构,以及具体应用对象特点的软件结合,以作完善。
本文从硬件和软件两方面来讲述水温自动控制过程,在控制过程中主要应
用 AT89C51、ADC0809、LED 显示器、LM324 比较器,而主要是通过 DS18B20 数
字温度传感器采集环境温度,以单片机为核心控制部件,并通过四位数码管显
示实时温度的一种数字温度计。软件方面采用汇编语言来进行程序设计,使指
令的执行速度快,节省存储空间。为了便于扩展和更改,软件的设计采用模块
化结构,使程序设计的逻辑关系更加简洁明了,使硬件在软件的控制下协调运
作。而系统的过程则是:首先,通过设置按键,设定恒温运行时的温度值,并且
用数码管显示这个温度值.然后,在运行过程中将采样的温度模拟量送入 A/D
转换器中进行模拟-数字转换,再将转换后的数字量用数码管进行显示,最后
用单片机来控制加热器,进行加热或停止加热,直到能在规定的温度下恒温加
热。
关键词:单片机系统;传感器;数据采集;模数转换器;温度
ABSTRACT
In recent years, with the computer penetration in the social field, the application
of SCM is to keep at the same time, traditional control testing update on Crescent
benefits. In real-time detection and automatic control system of single-chip
applications, often as a single-chip core component to use only single-chip is not
enough knowledge, but also the specific hardware structure and the specific features
of application software objects combine to make perfect.
In this paper, both hardware and software for automatic control of water
temperature on the process, in the control of the main application of the process of
AT89C51, ADC0809, LED display, LM324 comparator, but mainly through the
digital temperature sensor DS18B20 collecting ambient temperature to single-chip
microcomputer as the core control components, and through four real-time digital
display of a digital thermometer temperature. Software using assembly language for
programming, so that the implementation of Directive speed, to save storage space. In
order to facilitate the expansion and changes to the design of modular software
structure, so that the logic of the relationship between program design more
concise,Hardware software co-operation under the control of it.
And systematic process is: First of all, by setting the button, set the thermostat
temperature at the time of operation, and digital display of the temperature. Then, in
the running temperature of the process of sampling analog into the A / D converter in
the simulation - digital converter, and then converted digital control with digital
display, the last single-chip microcomputer to control the heater used for heating or
stop heating until the temperature in the provisions under the constant temperature
heating.
Key words:Single-chip microcomputer system ;Sensor;Data Acquisition;
ADC;Temperature
目 录
第一章 绪论 ........................................................1
1.1 课题的背景及研究意义 ........................................1
1.2 国外研究状况及趋势 ..........................................2
第二章 工作原理及方案设计 ..........................................3
2.1 温度测量部分方案 ............................................3
2.2 主控制部分方案 ..............................................4
第三章 各单元的设计 ...............................................10
3.1 键盘单元 ...................................................10
3.2 温度控制及超温和超温警报单元 ...............................11
3.3 温度测试单元 ...............................................12
3.4 温度控制器件电路 ...........................................12
3.5 七段数码管显示单元 .........................................13
3.6 接口通信单元 ................................................14
第四章 电源输入部分 ................................................16
第五章 程序设计 ....................................................17
5.1 程序结构分析 ................................................17
5.2 主程序 ......................................................18
5.3 程序代码(详见附录 程序清单) ...............................18
第六章 测试分析 ....................................................19
第七章 结论 ........................................................20
参考文献 ...........................................................21
致 谢 .............................................................22
附录 ...............................................................23
天津大学网络教育学院本科生毕业设计(论文)
0
第一章 绪论
温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域 ,如家电、汽车、材料电力
电子等 ,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同 , 在工业
企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术
人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的
因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不
稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用 ,但由于继电器动作频繁 ,
可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的 PID 控制方式,
但 PID 控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍
是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器 DS18B20,因其内部集成了 A/D 转
换器,使得电路结构更加简单,而且减少了温度测量转换时的精度损失,使得
测量温度更加精确。数字温度传感器 DS18B20 只用一个引脚即可与单片机进行
通信,大大减少了接线的麻烦,使得单片机更加具有扩展性。由于 DS18B20 芯
片的小型化,更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接,故可以把数字温
度传感器 DS18B20 做成探头,探入到狭小的地方,增加了实用性。更能串接多
个数字温度传感器 DS18B20 进行范围的温度检测。
1.1 课题的背景及研究意义
二十一世纪是科技高速发展的信息时代,电子技术、微型单片机技术的应用
更是空前广泛,伴随着科学技术和生产的不断发展,需要对各种参数进行温度测
量。因此温度一词在生产生活之中出现的频率日益增多,与之相对应的,温度控
制和测量也成为了生活生产中频繁使用的词语,同时它们在各行各业中也发挥着
重要的作用。如在日趋发达的工业之中,利用测量与控制温度来保证生产的正常
运行。在农业中,用于保证蔬菜大棚的恒温保产等。
温度是表征物体冷热程度的物理量,温度测量则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。因此,单片机温度测量则是对温度进行有
效的测量,并且能够在工业生产中得到了广泛的应用,尤其在电力工程、化工生
产、机械制造、冶金工业等重要工业领域中,担负着重要的测量任务。在日常生
活中,也可广泛实用于地热、空调器、电加热器等各种家庭室温测量及工业设备
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