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毕业设计-基于AT89S51单片机的温度控制系统的设计.doc
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许昌学院单片机课程设计
1
本科生课程论文(设计)
题目名称
基于单片机的温度控制系统的设计
专 业
班 级
学 生 姓 名
联 系 方 式
年 月
许昌学院单片机课程设计
2
摘 要
本设计以 AT89S51 单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信
号由温度芯片 DS18B20 采集,并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制
系统的硬件部分,包括:温度检测电路、温度控制电路、PC 机与单片机串口通讯电路
和一些接口电路 。单片机通过对信号进行相应处理,从而实现温度控制的目的。文中
还着重介绍了软件设计部分,在这里采用模块化结构,主要模块有:数码管显示程序、
键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、继电器控制程序、超温报警程序。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。
关键词:AT89S51 单片机 DS18B20 温度芯片 温度控制 串口通讯
许昌学院单片机课程设计
3
目录
摘要........................................................................................................................................2
1 设计要求............................................................................................................................4
1.1 设计要求..................................................................................................................4
1.2 主要功能模块..........................................................................................................4
2 工作原理.............................................................................................................................4
3 方案设计.............................................................................................................................5
3.1 温度测量部分方案...............................................................................................5
3.2 主控制部分方案...................................................................................................7
4 电路的设计........................................................................................................................8
4.1 总设计及电路图......................................................................................................8
4.2 报警电路..................................................................................................................8
4.3 显示电路..................................................................................................................9
5 主程序及流程图...............................................................................................................10
5.1 流程图....................................................................................................................10
5.2 主程序....................................................................................................................10
结论......................................................................................................................................14
参考文献..............................................................................................................................15
许昌学院单片机课程设计
4
1 设计要求
1.1 设计要求
(1)用单片机控制一个由 1kw 电炉加热的电烤箱,最高温度不超过 120℃。
(2)电烤过程恒温控制,温度可通过系统设置,误差不超过±2℃。
(3)实时显示温度和设置温度,显示精确为 1℃。
(4)温度超出设置温度±5℃时发超限报警,对升温和降温过程不作要求。
1.2 主要功能模块
温度控制系统的主要功能模块包括温度测量(温度传感器、放大器、ADC 转换
器)、温度控制(光电隔离、驱动电路、可控硅电路、电炉)、温度给定(按键)、温
度显示和报警等几部分。根据具体情况选择合适型号的单片机,温度传感器、ADC 转
换器等硬件设备进行设计。
2 工作原理
温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度,单片机 AT89S51 获取采
集的温度值,经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值,再根据当前设定的温
度上下限值,通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定
温度的上限时,单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备 (压缩制冷器) ,当采集
的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备
(加热器) 。
当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障,或者温度传感头出
现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候,单片机通过
三极管驱动扬声器发出警笛声。
系统中将通过串口通讯连接 PC 机存储温度变化时的历史数据,以便观察整个温
度的控制过程及监控温度的变化全过程。
原理图如下
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