基于单片机的温度控制系统毕业设计论文Word下载.docx

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温度控制系统；

DS18B20温度传感器；

中图分类号：

TP29

TemperatureControlSystemBasedOnSingleChipMicrocomputer渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。

Abstract:

ThispaperintroducesakindofbasedonDS1820temperaturedetectionandcontrolsystems.Aspeoplelivingstandardunceasingenhancement,thesinglechipmicrocomputercontrolisundoubtedlyoneofthetargetoftheconvenienceitbringsisnegative,thedigitalthermometerisatypicalexample,butpeoplemoreandmorehightoitsrequest,formodernpeopletowork,scientificresearch,life,andprovidebetterandmoreconvenientfacilitiesneed,fromtheperspectiveofthenumberofsinglechipmicrocomputertechnology,alltowarddigitalcontrol,intelligentcontroldirection.ThisarticleistointroduceakindofbasedonMCS-51seriesmicrocontrollerandtemperatureoftheDS1820digitaltemperaturesensorcontrolsystemdevelopment,includingitsdevelopmentbackground,systemanalysis,circuitprinciple,aswellasthepreparationandanalysisoftheprogram.铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。

Keywords:

Singlechipmicrocomputer;

Temperaturecontrolsystem;

DS18B20temperaturesensor擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。

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1引言

温度是一个永恒的话题和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一。

温度的变化会给我们的生活、工作、生产等带来重大影响，因此对温度的测量及控制至关重要。

其测量控制一般使用各式各样形态的温度传感器。

随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件，温度传感器的作用日显突出，已成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其用途已遍及工农业生产和日常生活的各个领域[1]。

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然而,随着科学测量的发展,数据采集及其应用也受到了人们的关注，数据采集系统得到迅速的发展，被广泛应用于各种领域。

数据采集系统起始于20世纪50年代，1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统。

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尽管现在以微机为核心的可编程数据采集与处理采集技术的发展方向得到了迅速的发展，而且组成一个数据采集系统只需要一块数据采集卡，把它插在微机的扩展槽内并辅以应用软件，就能实现数据采集功能，但这并不会对基于单片机为核心的数据采集系统产生影响。

相较于数据采集板卡成本和功能的限制，单片机具多功能、高效率、高性能、低电压、低功耗、低价格等优点，这就使得以单片机为核心的数据采集系统在许多领域得到了广泛的应用。

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温度是生活及生产中非常基本的物理量，它是物体冷热程度的表征。

自然界中一切物理和化学过程都紧密与温度相关联。

在我们的日常生活中，温度的测量和控制都直接影响我们的生活环境，以及我们的生产生活，对工业、农业等都用重要的影响。

因此，温度的测量和控制在国民经济许多的方面中，均受到了相当程度的重视。

在我们实际的生活环境下，由于系统内部与外界的热交换是很难控制的，而且其他热源的干扰也是难以精确的计算，因此温度量的变化，容易受到难以预测的外界环境扰动的影响。

为了使系统与外界的能量交换，尽可能的符合人们的要求，我们就需要其他手段来实现这样一个隔热的目的。

例如，可以让目标系统的内部环境与其外部环境的温度同步变化。

由热力学第二定律，这两个温度相同的系统之间逐步的达到最终的热平衡，利用这样一个与目标系统温度同步的隔离层，就可以把外界和目标系统完全进行热隔离。

另外，在大多数的实际环境中，温度增加要比使温度降低方便得多。

因此，对温度的控制精度要求，如果是比较高的情况下，冲现象是不允许出现的，即目标温度的控制不能让实际温度超过。

尤其是隔热效果、较好的环境，温度一旦出现过冲，温度是很难被降低下来的。

这是因为，很多应用中只有加热环节，而没有冷却的装置。

道理同样，对于只有冷却，没有加热环节的应用中，目标温度高于实际温度，对控制效果的影响也是非常大的。

但生活中同样存在很多的应用，有时在一个环境中要对多个系统进行温度控制。

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鉴于上述这些特点，高精度温度控制的难度比较大，而且不同的应用环境也需要不同的控制策略。

同一环境同样可能需要多通道的温度控制系统，下面就简要的讨论一下，自动温度检测与控制技术的发展与现状。

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1.1温度控制系统设计的背景、发展历史及意义

温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数，随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。

特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。

针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。

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温度是一个重要的物理量，它反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过程相联系。

在工、农业生产和日常生活中，各个环节都与温度紧密相联，温度的准确监测及控制占据着极其重要地位。

比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；

许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行等。

没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。

可见，温度的测量和控制是非常重要的。

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随着电子技术和微型计算机的迅速发展，单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛。

利用单片机对温度进行控制的技术也随之而生，并日益发展和完善，且越来越显示出它的优越性。

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1.2温度控制系统的目的

本设计的内容是温度测试控制系统，控制对象是温度。

温度控制在日常生活及工业领

域应用相当广泛，比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制。

而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。

针对此问题，本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，小巧美观，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。

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1.3温度控制系统完成的功能

本设计是对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：

当温度低于设定下限温度时，系统自动启动加热继电器加温，使温度上升，同时绿灯亮。

当温度上升到下限温度以上时，停止加温；

当温度高于设定上限温度时，系统自动启动风扇降温，使温度下降，同时红灯亮。

当温度下降到上限温度以下时，停止降温。

温度在上下限温度之间时，执行机构不执行。

三个数码管即时显示温度，精确到小数点一位。

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2总体设计方案

2.1热敏电阻测温方案

测温电路的设计，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。

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2.2温度传感器测温方案

考虑使用温度传感器，结合单片机电路设计，采用一只DS18B20温度传感器，直接读取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。

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比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现，故实际设计中拟采用方案二。

在本系统的电路设计方框图如图2.1所示，它由三部分组成:

（1）控制部分主芯片采用单片机AT89S51；

（2）显示部分采用3位LED数码管以动态扫描方式实现温度显示；

（3）温度采集部分采用DS18B20温度传感器[2]。

加热继电器

电风扇继电器

指示灯

图2.1温度计电路总体设计方案

1）控制部分

单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用，系统应用三节电池供电。

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2）显示部分

显示电路采用3位共阳LED数码管，从P0口送数，P2口扫描。

3）温度采集部分

DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温。

这一部分主要完成对温度信号的采集和转换工作，由DS18B20数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。

数字温度传感器DS18B20把采集到的温度通过数据引脚传到单片机的P1.0口，单片机接受温度并存储。

此部分只用到DS18B20和单片机，硬件很简单恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。

（1）DS18B20的性能特点如下[3]：

1）独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；

2）多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；

3）无须外部器件；

4）可通过数据线供电，电压范围为3.0～5.5V；

5）零待机功耗；

6）温度以3位数字显示；

7）用户可定义报警设置；

8）报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；

9）负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

（2）DS18B20的内部结构[4]

DS18B20采用3脚PR－35封装，如图2.2所示；

DS18B20的内部结构，

图2.2DS18B20封装

（3）DS18B20内部结构主要由四部分组成[5]：

1）64位光刻ROM。

开始8位