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基于单片机的高精度温度检测与控制系统.docx
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基于单片机的高精度温度检测与控制系统.docx
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I
[基于单片机的高精度温度检测与控制系统的设计与实现]
摘 要
温度的检测与控制的系统渐渐在我们的日常生活中愈发重要,在我们的日常
生活的领域还有各个国家和地方的都大量涉及单片机对温度的检测与其控制,比
如温度计,酒店的紧急火灾报警温度感应器等等。我现在主要研究的第一个课题就
是主要针对基于单片机的温度检测与控制系统的应用进行设计与其实现,主要的
难题就是如何使单片机实现高精度。
这个研究的课题主要是采用一个 stc89c51 单片机传感器作为数字温度主控制
器的检测芯片,因为 ds18b20 相对来说较为经济且检测精度相对较高,所以我们采
用了数字温度传感器对 ds18b20 进行了温度的检测和报警,用一个 lcd1602 液晶来
显示我们所检测的温度。所有的数据都保存在我们单片机的一个 eeprom 中,这样
就可以达到了断电后数据存储的最佳效果。如图所示当数字温度传感器中所采集
的数字温度检测值超过我们的单片机设定值的时候,系统将通过控制蜂鸣器和一
个 ledrom 发出的光声来进行报警。我们所做的这个传感器设计相对来说价格低廉
且最大的程度上也达到了高的检测精度。
关键字:DS18B20 温度传感器;高精度;温度预警
北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计
[Design and Implementation of High Precision
Temperature Detection and Control System
Based on Single Chip Computer]
ABSTRACT
The temperature detection and control system is gradually becoming more and
more important in our lives. There are many places in our life that are involved in
temperature detection and control, such as thermometers, hotel fire alarm sensors, etc.
The subject of my research is mainly for the design and implementation of temperature
detection and control system based on single chip microcomputer, the main problem is
how to achieve high precision. This subject mainly uses STC89C51 single-chip
microcomputer as the main control chip. Because DS18B20 is relatively economical
and has relatively high precision, it uses digital temperature sensor DS18B20 for
temperature detection alarm and LCD1602 liquid crystal to display the detected
temperature. All data is stored in the EEPROM of the single-chip microcomputer, so as
to achieve the effect of power-off storage. When the temperature collected by the sensor
exceeds our set value, the system will control the buzzer and an LED to emit a photo-
acoustic alarm. The design I made is relatively inexpensive and achieves maximum
precision Keywords: DS18B20 temperature sensor; high precision; temperature
warning
北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计
目 录
1 前言............................................................................................................................................1
1.1 设计的选题背景..........................................................................................................................1
1.2 设计研究的现状分析..................................................................................................................1
1.3 设计研究的主要内容..................................................................................................................2
2 系统硬件方案选择 .....................................................................................................................1
2.1 硬件方案的选择 ...........................................................................................................................1
2.1.1 主控芯片的选择..................................................................................................................1
2.1.2 显示器件的选择..................................................................................................................2
2.1.3 温度传感器的选择..............................................................................................................2
2.1.4 报警模块的选择..................................................................................................................3
2.2 系统总体方案..............................................................................................................................3
3 系统硬件电路设计 .....................................................................................................................5
3.1 STC89C51 单片机系统设计.........................................................................................................5
3.1.1 STC89C51 的概述.................................................................................................................5
3.1.2 STC89C51 的引脚说明.........................................................................................................5
3.1.3 STC89C51 单片机的最小系统.............................................................................................7
3.2 LCD1602 液晶显示的介绍...........................................................................................................9
3.2.1 LCD1602 的概述 ..................................................................................................................9
3.2.2 LCD1602 的引脚说明 ........................................................................................................10
3.2.3 LCD1602 的工作原理 ........................................................................................................11
3.3 DS18B20 温度传感器的设计 ....................................................................................................12
3.3.1 DS18B20 的概述 ................................................................................................................12
3.3.2 DS18B20 的工作原理 ........................................................................................................13
3.4 蜂鸣器电路的设计....................................................................................................................16
3.5 独立按键电路的设计................................................................................................................16
3.6 原理图绘制软件的介绍............................................................................................................17
4 系统软件部分设计 ...................................................................................................................18
4.1 软件开发环境的介绍................................................................................................................18
4.2 系统重要函数的介绍................................................................................................................18
4.2.1 主函数的设计....................................................................................................................18
4.2.2 LCD1602 显示函数的设计.................................................................................................19
4.2.3 DS18B20 温度采集函数的设计 ........................................................................................20
4.3 系统软件测试............................................................................................................................21
5 结论..........................................................................................................................................23
参考文献 ........................................................................................................................................24
北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计
1
1 前言
1.1 设计的背景
温度检测与控制系统目前非常广泛的存在于人们的生产以及生活。现在很多
人都手动用简单的温度计来检测和控制加热或者冷却温度。但是这样不仅仅控制
精度很低,实时性也差,而且操作人的工作量也加大了。即使现在有些用户将半
导体和二极管当作温度传感器,但是因为互换性很差,所以它们也不是理想的温
度检测与控制系统。因此,在世界的一些行业里,对温度的要求非常高,而且也
经常会发生一些不适宜的工作环境温度而导致的事故。对我们的工业生产和生活
还有人员的安危都是一个不能忽视的问题。所以为了处理这些潜在隐患,我们要
设计一个高精度的温度检测与控制系统。这个设计采用了一个较为新兴的单片机
和温度传感器来设计一个简单的温度检测与控制系统。它价格低廉,操作简单,
而且测量精度较高,可操作性也很强。这些优点可以作为一些类似于生活,医疗
或者工业生产等等一些方面作为参考,来进行温度检测与控制。可以测量机柜中
的温度,并可以在超出限制的情况下进行控制,调节和报警。确保环境保持在有
限的温度下。
1.2 设计研究的现状分析
目前全世界各地对于温度检测与控制系统的要求越来越强烈,因为我们的生
活和生产时时刻刻都离不开温度检测与控制系统,而且温度检测的精度要求愈发
的高。所以,全世界都已经非常重视温度检测。并且在全世界范围内都非常广泛
的被使用。目前全世界的温度控制系统发展都非常迅速,效果也很显著。但由于
单片机等一些微处理器性能的日益提高,以及现在单片机的价格越来越低,所以
它的性能价格比的优势就非常明显。因此,怎么样才能更好的将单片机技术应用
于测试温度自动控制的领域已经吸引了非常多的制造商。目前,先进发达国家的
各种窑炉都使单片机具有很高的测试自动化温度控制水平,并且还配备了完整的
测试温度控制仪器和先进的计算机自动控制的系统。超大规模的集成电路技术的
进步和发展导致了单片机的诞生。因为它的产品具有本身体积较小,强大的温度
控制功能,以及高性价比等诸多优点,所以非常广泛的被应用于各种类似于计算
机的电子仪器,家用电器,军事设备,机器人,工业过程控制等各种应用领域,让我
们的单片机产品更小巧,更符合智能,从而大大改善了产品的温度控制功能和提
北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计
2
高产品质量,从而大大降低了制造的成本并且大大简化我们的产品设计。
1.3 设计研究的主要内容
单片机如何通过单条总线与温度传感器传输数据。将收集的数据转换为实际
温度后,进行相应的处理。
2 系统硬件方案选择
本章主要介绍系统中使用的设备的选择和比较。 进行了全面比较,以考虑选择
最适合此设计的一组解决方案。
2.1 硬件方案的选择
在构建硬件电路之前,必须明确定义设计计划,并且通过比较各个模块来选择最
适合该设计的硬件,以最大程度地提高器件的效率。
2.1.1 如何选择主控芯片
方案一:
选择用 STC89C51 单片机作为本设计的主控制芯片。 STC89C51 是宏景科技有
限公司生产的低功耗,高性能八位 CMOS 微处理器,具有 8k 在线编程片上闪
存。 STC89C51 微控制器的内核使用 MCS-51 内核,并且指令与 MCS-51 完全
兼容。 但是,该微控制器已经升级,以使芯片具有传统的 51 微控制器所没有
的许多功能。 例如,该芯片还具有 4K EEPROM 存储。 当需要使用断电存储
数据时,可以直接使用单片机的内部存储,而无需将其存储在外部存储芯片中。
STC89C51 微控制器具有简单的开发,可以下载在线编程,低成本的优点,是
非常好的选择。
方案二:
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南抖北快东卫
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