单片机温度采集控制系统的设计与实现毕业设计论文Word下载.docx
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大连理工大学城市学院本科生毕业设计（论文）
总计毕业设计（论文）44页
表格4表
插图31幅
摘要
随着现代电子科技和信息技术的高速发展，具有温度检测和控制功能的智能装备已被广泛应用于诸多领域。
目前，在很多室内休闲场所，为了保持舒适的环境温度，常需采用温度测试装置来调节室内的温度。
同时跨区域和跨季节的植物养殖栽培，也需要对温度等参数进行监测，由于各种植物适宜生长的温度不同，就需要采用温度检测控制系统，调节植物生长所需要的温度，从而保证植物生长的有效环境。
通过对89S52单片机进行编程，从而控制DS18B20进行温度测量和温度转换。
从而实现温度范围在0℃～40℃可调，具有报警、降温、升温等功能，掉电不丢失数据的功能。
该系统采用模拟方案，采用发光二极管和蜂鸣器分别模拟执行降温和升温控制点设备，用发光二极管模拟降温控制设备——空调，用蜂鸣器模拟升温控制设备——加热器。
带系统调试完毕后，再去控制实际执行设备。
关键词：
DS18B20；
升温控制；
降温控制；
报警
Abstract
Withmodernelectronictechnologyandtherapiddevelopmentofinformationtechnology,withthetemperaturesensingandcontrolcapabilitiesofsmartequipmenthasbeenwidelyusedinmanyfields.Nowadays,inmanyindoorleisureplaces,inordertomaintainacomfortabletemperature,Itusuallyrequirestheuseoftemperaturemeasurementdevicetoadjusttheindoortemperature.Bothinter-regionalandcross-breedingseasonplantcultivation,temperatureandotherparametersneedtobemonitored.BecauseofAvarietyofdifferenttemperaturesuitableforthegrowthofplant,ontheneedfortemperaturemeasurementandcontrolsystems,plantgrowthregulatingthetemperaturerequiredtoensuretheeffectiveplantgrowthenvironment.
By89S52microcontrollerisprogrammedtocontrolDS18B20temperaturemeasurementandtemperatureconversions.Inordertoachieveatemperaturerangeof0℃~40℃adjustable,withalarm,cooling,heatingandotherfunctions,non-volatiledata.
Thesystemusesanalogsolution,Usinglight-emittingdiodesandbuzzerwarmingandcoolingweresimulatedexecutioncontrolpointdevice,light-emittingdiodessimulatedannealingcontrolequipment-airconditioning,heatingcontrolequipmentwithanalogbuzzer-heaters.Withthesystem,afterdebugging,gototheactualimplementationofthecontroldevice.
Keywords:
DS18B20;
Warmup-temperaturecontrol;
Coolingtemperaturecontrol;
Callthepolice
第三章硬件芯片介绍15
3.3.2LED数码管的引脚说明29
附录39
第一章单片机温度采集系统总体设计
1.1设计基本任务及简介
本项目要求以单片机为核心设计一个温度测量控制系统。
实现温度采样、处理及控制,温度范围设定在0℃～40℃可调，具有报警、降温、升温等功能，掉电不丢失数据。
本次设计采用以AT89S52单片机为核心，通过对其进行编程从而控制温度传感器DS18B20进行温度测量，并将温度实时显示在4位共阳极数码管上。
当温度达到设定的上限和下限时，采用蜂鸣器和发光二极管构成的报警电路进行温度报警。
1.2单片机温度采集系统设计方案选择
方案一：
热敏电阻
由于本设计是测温电路，可以利用热敏电阻的感温效应，采集到随被测温度变化的电压和电流进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据处理将被测温度显示在显示电路上，但这种设计需要应用到A/D转换电路，感温电路，应用复杂麻烦，故不作考虑，热敏电阻如图图1-1所示：
图1-1热敏电阻
方案二：
控制内核采用DSP
在选定了温度传感器之后，接下来考虑它的控制内核，因为本次设计要求的温度采集控制系统并不复杂，单片机完全可以处理解决，而DSP是比较高端的控制内核且应用成本相对较高，所以选用单片机是既经济又实惠的选择。
方案三：
温度传感器DS18B20
在温度采集控制系统的设计当中，大多都采用到传感器，因此很容易考虑到温度传感器的应用。
所以本次设计可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。
通过以上三中方案的比较与选择，本人采用到了方案三，因为其电路设计更简单，且软件设计也更简单。
1.3单片机温度采集控制系统模式设计
该设计根据任务要求可以划分分三个模式，分别是正常模式、降温模式和升温模式。
1、正常模式：
单片机温度采集控制系统的测温范围为0℃到40℃，其最高限度和最低限度分别为40℃和0℃。
当温度介于0℃~40℃之间时，系统工作于正常模式。
其工作状态：
用数码管显示当前的环境温度；
发光二极管熄灭模拟空调停止运转状态；
蜂鸣器不响模拟加热器停止运转状态。
2、降温模式：
检测温度，当温度超过预先设定的最高限度40℃时，系统处于降温模式。
控制降温，用发光二极管点亮模拟空调启动运转状态。
3、升温模式：
检测温度，当温度低于预先设定的最低温度0℃时，系统处于升温模式。
控制升温，用蜂蜜器报警模拟加热器启动运转状态。
1.4系统总体设计方案
该次设计采用AT89S52单片机作为核心控制器，温度传感器用DS18B20，显示电路采用4位共阳极LED数码管显示。
主要由四大模块构成，系统总体设计方框图如图1-2所示：
图1-2总体设计方框图
第二章单片机温度采集系统的硬件及软件设计
2.1系统的硬件设计
单片机温度采集控制系统主要由CPU控制模块、温度检测模块、升温控制模块和降温控制模块等几个部分组成，CPU控制模块作为本系统的核心部分，采用AT89S52为MCU，无需外扩ROM和RAM。
AT89S52通过I/O端口，从温度检测模块的温度传感器采集温度，由温度显示模块实现当前温度在数码管的显示功能。
当温度超过预先设定的最高限度时，降温控制模块的发光二极管点亮，模拟降温控制；
当温度低于预先设定的最低限度，升温控制模块的蜂鸣报警器报警；
模拟升温控制。
其硬件原理图如图2-1所示：
图2-1系统硬件原理图
2.1.1单片机最小系统硬件
最小系统硬件电路图如图2-2所示：
图2-2单片机最小系统
1、9脚接复位电路，可以按下复位按钮S1给单片机复位。
2、晶振采用12MHZ。
3、由于单片机只访问片内FlashROM并执行内部程序存储器中的指令，因此单片机中的31管脚接高电平Vcc。
2.1.2温度检测模块电路
本文选用单总线的温度传感器DS18B20作为温度检测的传感器，单片机与该元器件的接口电路就变得简单了，只需用单片机的一根I/O口线P0.0连接元器件的数据线DQ，即可实现对温度传感器DS18B20的读写操作，其测温电路如图2-3所示：
图2-3DS18B20测温电路
2.1.3温度显示模块电路
该系统具有实时显示温度的功能，把采集的温度资料通过数码管实时显示，接口电路采用数码管动态显示的设计方法。
选用共阳极数码管，单片机P1端口作为2位数码管显示的段选接口，P1端口段选输出低电平则点亮相应的段。
数码管各段连接510欧的限流电阻，满足数码管导通电流在耳钉导通电流范围内的要求。
单片机P2端口作为2位数码管动态显示的位选接口，P2.3~P2.4端口控制两位数码管分别显示温度的十位和个位。
数码管显示电路如图2-4所示：
图2-4数码管显示电路
2.1.4温度报警模块电路
报警模块分别为报警温度设定按键电路以及升温控制模块电路和降温控制模块电路三部分，首先介绍报警温度设定按键电路。
1、报警温度设定按键电路如图2-5所示：
图2-5报警温度设定按键电路
其工作方式：
一共设置三个按键，报警温度用按键S2，S3，S4进行设置，S2为调整键，按一次可调整报警上限温度值，按两次可调整报警下限温度值，按三次则数码管恢复到正常温度显示。
2、升温控制模块电路如图2-6所示：
图2-6升温控制模块电路
该模块采用9012三极管驱动继电器工作，来控制加热装置和制冷装置，当温度低于预先设定的最低限度时，需要进行升温控制，单片机让控制加热装置的继电器动作，同时点亮绿色发光二极管。
3、降温控制模块电路如图2-7所示：
图2-7降温控制模块电路
当温度超过预先设定的最高限度时，需要进行降温控制，单片机让控制制冷装置的继电器动作，同时点亮红色发光二极管。
2.2系统的软件设计
2.2.1主程序模块
主程序模块：
包括MAIN和初始化子程序INIT_1820，其对应流程图分别如图2-8和2-9所示：
图2-8主程序流程图2-9初始化子程序流程图
主程序MAIN，完成系统变量的设定，堆栈及I/O端口初始化；
预置温度最高限度和最低限度分别为40℃和0℃；
通过调用DS18B20的初始化子程序INIT_1820,使元器件能够按照指定的时序完成初始化设置，以便进入正常工作状体；
分别调用温度检测、显示和控制各模块子程序实现智能温度测控功能。
2.2.2温度检测模块
温度检测模块：
包括温度采集子程序GET_TEMPER和温度转换子程序TEM_COV。
子程序GET_TEMPER实现与DS18B20的单总线串行接口的资料传送协议，通过嵌套调用DS18B20的写子程序WRITE_1820发送温度
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