基于单片机stc89c51的水温控制器设计.docx

基于单片机stc89c51的水温控制器设计.docx

《基于单片机stc89c51的水温控制器设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机stc89c51的水温控制器设计.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

基于单片机stc89c51的水温控制器设计

摘要

工业生产的自动控制领域，温度检测和控制占具着有非常重要地位。

温度测控系统在科学研究、工业生产直到人们的日常生活范围中，应用都非常广泛。

以致温度传感器的使用数量在各类传感器中居首。

单片机技术已经涉及到人们的生活中，无论工作，科研，各个领域，单片机已经变成了一种比较完善的技术,本文讲解了一种基于单片机控制的数字温度器，本温度控制器属于多功能温度计，能设置上下限报警温度，当温度不属于设置范围内时，报警器会出现报警。

本文首先介绍玩温度控制的国内外发展情况，分析了各种温度传感器的优点和缺点，在此基础上提出了系统的设计方案，实现了温度采集、水温控制、实时水温的显示和报警功能，设计使用单片机作为核心控制器件，配置相应的外围电路、编写个功能的驱动程序达到实现水温控制的效果。

论文中详细介绍了水温控制器的基础电路设计和各个部分的程序的设计流程，设计出一种简单方便的温度控制器。

关键词：

单片机；智能温度控制；DS18B20；报警

Abstract

Automaticcontrolofindustrialproduction,temperaturedetectionandcontrolofthehasaveryimportantposition.Temperaturemeasurementandcontrolsysteminindustrialproduction,scientificresearch,andinthefieldofPeople'sDailylife,hasawiderangeofapplications.Sothattheuseofthetemperaturesensornumbertopsinallkindsofsensors.Singlechiptechnologyhasspreadtowelive,work,scientificresearch,eachdomain,hasbecomeamaturetechnology,thispaperintroducesakindofbasedonsinglechipmicrocomputercontroldigitaltemperaturedevice,thethermometerbelongstothemulti-functionthermometer,cansetupanddownthetemperaturealarm,whenthetemperatureisnotsetrange,youcancallthepolice.

Playatfirst,thispaperintroducesthetemperaturecontrolofthedevelopmentsituationathomeandabroad,analyzestheadvantagesanddisadvantagesofallkindsoftemperaturesensor,basedonthis,advancesthedesignschemeofthesystem,andrealizesthetemperatureacquisition,temperaturecontrol,real-timetemperaturedisplayandalarmfunctions,designUSESsingle-chipmicrocomputerasthecorecontroldevice,configurecorrespondingperipheralcircuit,writeafunctiondrivertoachievetheeffectofwatertemperaturecontrol.Temperaturecontrollerisintroducedinthepapertheapplicationofeachpartofthebasiccircuitdesignandthedesignprocess,designasimpleandconvenienttemperaturecontroller.

Keywords:

Singlechipmicrocomputer;Intelligenttemperaturecontrol;DS18B20

目录

摘要I

AbstractII

第一章绪论1

1.1温度控制器国内外状况1

1.2课题研究的背景1

1.3课题研究的意义1

1.4本设计的优缺点1

1.5关于本设计2

第二章系统总体设计方案4

2.1温度传感器分类与选择4

2.1.1温度传感器分类4

2.1.2温度传感器的选择4

2.2总体方案的确定4

第三章系统各功能模块电路设计6

3.1系统工作原理6

3.2系统相关硬件及模块介绍6

3.2.1温度采集电路6

3.2.2单片机最小系统设计6

3.2.3显示模块7

3.2.4报警电路设计7

3.2.5键盘电路设计8

第四章系统软件设计10

4.1软件程序设计10

4.1.1主程序模块流程图10

4.1.2温度读写程序10

4.1.3键扫描程序11

4.1.4报警子程序设计12

4.1.5数码管显子流程图设计12

第五章系统调试14

5.1硬件调试14

5.2软件调试14

5.3实物运行图14

总结15

致谢16

参考文献17

第1章绪论

1.1温度控制器国内外状况

信息采集控制、信息处理和信息传输被称为现代信息技术的三大支柱。

属于信息技术比较尖端产品的温度控制器，然而被广泛用于工农业生产、科学研究以及日常生活等许多领域，而且需求的数量日益增长。

水温控制器是一种能根据不同用户对温度的特别需求，自动调节水温以满足用户需要的温度控制装置。

实现以上要求的方法理论上有许多，但是目前业界主要有传统机械式温度控制器和智能电子式温度控制器两个大系列。

目前很多国内外生产厂商都在新型控制模型与数控芯片的基础上，研发智能型温度控制器。

已有一些国内厂家生研制出了智能室温控器，并已开始应用于实际工程。

在国外，温度监测技术研究技术起步早，因而技术进步也较大，从温度监测系统标准的制定到各种硬件软件设备及技术都比较成熟，各种无线监控技术也得到广泛使用，尤其在发达国家，自动管理温度技术基本实现。

因而目前国外温度监测系统技术已经非常完善，正朝着数字化多功能集成化自动调控和数据远程传输的方向发展，不仅能随时检测检测温度而且可以实时的控制温度。

1.2课题研究的背景

工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制系统正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术，它主要研究如何将计算机技术、通过信息技术和自动控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。

随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。

本设计就是基于单片机STC89C51温度控制系统的设计，通过本次课程实践，我们更加的明确了单片机的广泛用途和使用方法，以及其工作的原理。

1.3课题研究的意义

随着社会的发展，温度的测量及控制变得越来越重要。

本文采用单片机STC89C51设计了温度实时测量及控制系统。

单片机STC89C51能够根据温度传感器DS18B20所采集的温度在液晶屏上实时显示，通过控制从而把温度控制在设定的范围之内。

所有温度数据均通过液晶显示器LED显示出来。

系统可以根据时钟存储相关的数据。

通过该课程的学习使我们对计算机控制系统有一个全面的了解、掌握常规控制算法的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力。

1.4本设计的优缺点

本设计为了实现水温控制，用了DS18B20温度传感器，这种传感器分为防水传感和不防水传感器，可防水传感器可直接伸到水里探测水的温度，如果要实现测试水温就要采用防水传感器。

在实现水温控制的时候，采用了两个常开继电器，一个继电器控制加温装置，另一个继电器控制降温装置。

当水温在报警范围内两个继电器均为常开。

当水温过低时，报警器报警，控制加温装置的继电器闭合，开始对水加温，控制降温的继电器断开，降温装置不工作；当水温高于报警水温范围时，报警器报警，控制加温装置的继电器断开，且控制降温的继电器闭合，降温装置开始工作，周而复始，起到控制水温的作用。

因为本设计的加温装置用的是220V电源，使得本设计操作起来比较危险，容易将硬件烧坏，就只能用一个功率较低的灯泡作为代替，起到模拟加温装置的作用；降温装置是用一个功率较低的风扇来模拟降温，所以本实验看到的结果只能是模拟控制水温。

由于单片机具有以下的很多优点，被我们选定为制作该作品的首选芯片

单片机特点：

（1）高集成度，体积小，高可靠性

单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高，体积自然也是最小的。

芯片本身是按工业测控环境要求设计的，内部布线很短，其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU。

单片机程序指令，常数及表格等固化在ROM中不易破坏，许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高。

（2）控制功能强

为了满足对对象的控制要求，单片机的指令系统均有极丰富的条件:

分支转移能力，I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适用于专门的控制功能。

（3）低电压，低功耗，便于生产便携式产品

为了满足广泛使用于便携式系统，许多单片机内的最低工作电压仅为1.8V～3.6V，而工作电流仅为数百微安。

（4）易扩展

片内具有计算机正常运行所必需的部件。

芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。

（5）优异的性价比

单片机的性能极高。

为了提高速度和运行效率，单片机已开始使用RISC流水线和DSP等技术。

单片机的寻址能力也已突破64KB的限制，有的已可达到1MB和16MB，片内的ROM容量可达62MB，RAM容量则可达2MB。

由于单片机的广泛使用，因而销量极大，各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比极高。

1.5关于本设计

本设计制作目的在模拟水温度的控制系统，本设计是设计一个水温控制器，实现温度检测。

设计采用DS18B20温度传感器，获得的温度数据传给STC89C51单片机进行数据存储和处理，判断送到的温度数据是否超限，超限就进行报警提示，同时通过控制继电器来控制加热设备。

本文主要主要工作安排首先介绍温度传感器的发展和设计需要完成任务，在第二章介绍了系统整体方案；第三章介绍了系统的硬件电路的设计；第四章介绍了系统的软件电路设计；第五章对系统调试进行说明。

最后总结本设计。

第二章系统总体设计方案

2.1温度传感器分类与选择

温度是生活中常见的物理量，它与我们的生活实时相关，人类对温度研究一直在继续，经过多年发展已经有很多成熟的温度传感器在各个领域的得到了很好应用，下面介绍下温度传感器的分类和设计中温度传感器选择的方法。

2.1.1温度传感器分类

（1）模拟温度传感器输出的模拟量信号，优点是响应速度较快。

（2）数字温度传感器输出的数字量，它输出响应速度较慢，但接口简便。

工程中常常选用热电阻式温度传感器、热敏电阻式温度传感器、模拟集成式温度传感器、