智能温度控制系统硬件设计论文Word格式文档下载.docx
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本设计主要做了如下几方面的工作：
一是确定系统的总体设计方案，包括其功能设计；
设计原则；
组成与工作原理；
二是进行智能传感器的硬件电路设计；
包括硬件电路构成及测量原理；
温度传感器的选择；
单片机的选择；
输入输出通道设计；
三是进行了调试和仿真，包括硬件仿真和软件仿真。
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在此背景之下我们以专业知识为背景，进行智能温控系统的设计及实验。
本系统是一个自动反馈调节系统。
以STC89C52单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。
其中主要模块包括：
主控单元模块、温度检测模块、1602液晶显示模块、按键输入模块、蜂鸣器报警模块、温度控制模块。
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关键字：
STC89C52单片机DS18B201602液晶主控单元
Abstract
Inavarietyofmodernindustrialproduction,withtherapiddevelopmentofelectronictechnologyandmicrocomputermicrocomputermeasurementandcontroltechnologyhasbeenrapiddevelopmentandwideapplication.Traditionalmanualmonitoringisgraduallyduetothepresenceofalotoftheshortcomingsofintelligentelectronicmonitoringreplaced.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
Designedprimarilytodotheworkofthefollowingaspects:
First,determinetheoverallsystemdesign,includingitsfunctionaldesign;
designprinciples;
compositionandworkingprinciple;
intelligentsensorhardwarecircuitdesign;
includinghardwarecircuitandmeasuringprinciple;
temperaturesensorselection;
microcontrollerchoice;
designoftheinputandoutputchannels;
debuggingandemulation,includinghardwareemulationandsoftwaresimulation.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
Inthiscontext,ourexpertiseandbackground,intelligenttemperaturecontrolsystemdesignandexperiments.Thissystemisanautomaticfeedbackcontrolsystem.STC89C52microcontroller-basedcontrolunit,temperaturesensorDS18B20temperaturecontrolsystem.Mainmodules:
themaincontrolunitmodule,thetemperaturedetectionmodule1602LCDmodule,thekeyinputmodule,thebuzzeralarmmodule,temperaturecontrolmodule.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
Keywords:
STC89C52SCMDS18B201602LCDmaincontrolunit厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
第一章总体设计方案
1.1智能温控系统设计方案论证
本设计方案为智能温控系统，首先需要对待测温度进行检测处理，根据方案设计要求本设计需要以单片机为基础进行设计拓展。
所以需要选择合适的温度检测器件将所测得温度进行合适的转换成为单片机能够识别的信号，进而单片机对所接受的信号进行处理，输出合适的信号进而驱动报警电路和加热电路或者散热电路工作。
从而达到设计方案所要求的对温度的智能检测调节功能。
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1.2方案要求
用单片机设计一个温度控制系统，自动控制一个温室的温度，功能要求如下：
（1）要求温室温度分为两档：
第一档为室温（25℃左右），第二档为40℃，要求温度控制误差≤±
2℃。
（2）升温由2台1000W的电炉实现。
（3）要求实时显示温室温度，显示位数为3位，即×
×
.×
℃。
（4）当不能保证所要求温度范围时，发出声光报警信号。
（5）对升温和降温过程的时间不作要求。
要求采用单片机控制实现。
1.3方案总体设计框图
温度传感器将检测温度信息转变为模拟电压信号之后，将电压信号放大并且传输到单片机可以接受的处理能力范围内，然后经过低通滤波，去除掉杂乱信号并送入单片机。
单片机将检测到的待测温度的信息与设定的值进行比较之后，如果检测的值相比较设定的要高，单片机输出的低电平驱动了报警的系统自动的报警提示温度过高，同时散热电路开始工作，实现散热功能；
当温度较设定的值低时，单片机输出高电平，同时加热电路开始工作，实现加热的功能。
从而实现对温度的一个动态平衡的控制调节。
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该单片机温度控制系统是以STC89C52单片机为主控核心，用温度传感器DS18B20进行温度采样收集。
整个系统的硬件部分包括温度检测系统、单片机控制系统和报警系统、加热系统、散热系统等。
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温度检测报警器是能够检测环境中温度，具有报警功能的仪器，仪器的基本组成部分应为：
温度采集电路、单片机控制电路、数字显示电路及控制报警电路、加热电路还有散热电路。
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基本方案：
本方案是基于单片机进行温度数据的采集及处理，由于数字温度传感器DS18B20内部集成有模数转换部件，芯片可将采集到的温度模拟数据进行数字化并通过单总线传输给单片机。
所以单片机将接收到的数据进行分析和处理，并将数据显示在液晶屏幕上。
通过按键输入预设温度，如果不在温度范围内，便驱动蜂鸣器报警，同时驱动电炉进行加热，以达到控制温度的效果。
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具体实验过程：
1.先收集与实验有关的参考资料，如单片机原理等书籍
2.对于使用的元器件进行筛选与整理，并设计相关电路与参数计算
3.进行硬件原理图仿真，采用proteus仿真软件，
4.根据软件代码及仿真效果对参数进行调整
图1.1温控系统设计框图
1.4方案选择
1.4.1主控单元的选择
随着如今科技的发展，单片机可谓种类繁多。
在此方案设计中，单片机是最核心的主控原件。
所以单片机的选取尤为重要。
通常选择单片机主要从指令结构、运行速度、程序存储方式和功能等几个方面为原则进行选取。
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AT89C52单片机和AT89C51单片机都是常见的的单片机芯片。
在本设计中需要选取合适的单片机作为控制核心，通过软件的编的程的方法进行温度的检测和判断检测，并在其I/O口输出控制信号。
相对于AT89C51单片机而言，AT89C52单片机具有性能高、工作的电压低等特点。
另外AT89C52多一个定时器T2，ROM多4K，RAM多128B，中断多2个，多一个看门狗,在数据和指针、掉电等方面还有一些改进。
最重要的是它兼容标准的MCS-51指令系统，在实际的试验的应用中更具实用性了，并且AT89C52单片机价格也经济和实惠，符合本设计系统的要求。
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综合以上所述最终选择AT89C52作为本方案的主控芯片。
1.4.2温度检测单元的选择
根据方案设计要求，需要对待测温度进行相对准确的测定。
方案要求温度控制误差≤±
2℃，所以选择合适的温度检测方案是很重要的。
经过讨论论证最终确定两个方案待选。
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方案一
选择热敏电阻对待测温度进行检测。
热敏电阻将检测引起的微小电压变化通过运算放大器放大，再通过数模转换芯片ADC0809将微弱电压变化信号转化为数字信号输入单片机处理。
热敏电阻器是敏感元件的中一种，通常按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。
热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。
正温度系数热敏电阻器（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。
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图1.2热敏电阻的电阻－温度特性图
热敏电阻的电阻－温度特性可近似地用上图表示。
在实际中，热敏电阻的B值并非是恒定不变的，其变化幅度大小因材料的材质和构成的不同而异，最大甚至可达5K°
C。
因此，在较大的温度范围内应用时，将与实测值之间存在一定误差。
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热敏电阻的过载能力强，成本低廉。
但热敏电阻的阻值与温度为非线性关系，所以它只能在较窄的范围内用于精确测量。
热敏电阻在一些精度要求不高的测量和控制装置中得到广泛应用。
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同样热敏电阻也存在一定的缺点：
●阻值与温度的关系非线性严重
●元件易老化，稳定性较差
●元件的一致性差，互换性差
●除特殊高温热敏电阻外，绝大多数热敏电阻仅适合0～150℃范围
方案二
对于待测温度选择DS18B20进行检测。
DS18B20数字温度传感器是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。
因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以连接多个这样的数字温度计，十分方便。
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DS18B20有以下几个突出特点：
●接口简单用一个接口就可实现通信
●每一个DS18B20都有与之相对应的唯一的64位ROM序列码
●在使用过程中不需要外加其他外围器件
●可用外部电源供电和寄生电源供电数据线供电电压范围:
+3.0V—+5.0V
●DS18B20在范围为-55℃—+125℃之间的精度为+0.5℃，分辨率为0.0625℃
●DS18B20的报警上下限值可以根据实际需求自行设置
●超过报警限值的DS18B20可以通过报警搜索命令定位识别
●多个DS18B20可以并联在同一线上也可以达到测温的目的
●电源极性接反时，DS18B20不会因发热而烧毁但不能正常工作
综合以上两种方案可以清晰的看出。
方案二中的数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化是其主要的特点，这种特点有效的避免了外接运放放大器转换等电路原因引起的误差。
此外DS18B20相对热敏电阻对温度的敏感度较高，符合本实验要求的≤±
2℃的误差要求。
在工作过程中，DS18B20将温度值直接转换为数字信号量直接输出，使得系统的程序设计得以简化。
因此，方案二更适合本方案。
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1.4.3温度
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