课程设计电加热水温控制系统文档格式.docx
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1、原理图………………………………..………………………………….……..18
2、源程序……………………………….……………………………….…….…..19
摘要：
在现代工业生产中，温度是常用的测量被控因素。
本设计是基于51单片机控制，将DS18b20温度传感器实时温度转化，并通过1602液晶对温度实行实时显示，并通过加热片（PWM波，改变其占空比）加热与步进电机降温逐次逼近的方式，将温度保持在设定温度，通过按键调节温度报警区域，实现对温度在0℃-99℃控制的自动化。
实验结果表明此结构完全可行，温度偏差可达0.1℃以内。
关键字：
单片机；
传感器；
温控；
DS18b20
Abstract:
Inmodernindustrialproduction,thetemperatureiscommonlymeasuredcontrolledfactors.Thedesignisbasedonthe51SCMcontrol,theDS18b20temperaturesensorrealtimetemperaturetransformation,andthroughthe1602LCDonthetemperatureofthereal-timedisplay,andbyheatingthesheet（PWMwave,changingitsdutycycle）heatingandsteppermotorcoolingsuccessiveapproximationapproach,keepingthetemperatureatthesettemperature,throughthebuttonsadjusttemperaturealarmarea,thetemperatureat0℃-99℃controlautomation.Theexperimentalresultsshowthatthisstructureiscompletelyfeasible,thedeviationoftemperaturecanreach0.1DEGC.
Keyword:
monolithicintegratedcircuit;
Sensors;
Temperaturecontrol;
DS18b20
第一章系统设计
1.1项目概要
温度控制系统无论是工业生产过程，还是日常生活都起着非常重要的作用，过低或过高的温度环境不仅是一种资源的浪费，同时也会对机器和工作人员的寿命产生严重影响，极有可能造成严重的经济财产损失，给生活生产带来许多利的因素，基于AT89S52的单片机温度控制系统与传统的温度控制相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高和开展容易等优点，因此市场前景好。
1.2设计任务和要求：
1、采用DS18B20作为温度传感器进行温度检测。
2、对采集温度进行显示（显示温度分辨率0.1℃）；
3、采集温度数值应采用数字滤波措施，保证显示数据稳定。
4、设计相应的温度控制电路，根据测得的温度情况对加热器进行控制，将温度保持在设定温度。
5、通过按键设置温度上下限，超限通过LED、蜂鸣器报警。
第二章硬件设计
2.1硬件设计概要
根据需求，我们将系统分为五个模块，信息处理模块，温度采集模块、控制调节模块、报警电路模块，显示模块。
2.2信息处理模块
AT89C52是ATMEL公司的以8031核构成的8位Flash单片机系列。
这个系列单片机的最大特点就是在片内含有Flash存储器，AT89S52单片机是一种低功耗高性能的CMOS8位微控制器，内置8KB可在线编程闪存。
该器件采用Atmel公司的高密度非易失性存储技术生产，其指令与工业标准的80C51指令集兼容。
片内程序存储器允许重复在线编程，允许程序存储器在系统内通过SPI串行口改写或用同用的非易失性存储器改写。
通过把通用的8位CPU与可在线下载的Flash集成在一个芯片上，AT89S52便成为一个高效的微型计算机。
它的应用范围广，可用于解决复杂的控制问题，且成本较低。
单片机模块如图
（1）所示。
图
（1）单片机模块
2.3温度采集模块
2.3.1传感器DS18b20简介
DALLAS最新单线数字温度传感器DS18b20简介新的“一线器件”，体积更小、适用电压更宽、更经济。
Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18b20是世界上第一片支持“一线总线”接口温度传感器。
一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新的概念。
DS18b20、DS1822“一线总线”数字化温度传感器同DS1820一样，DS18b20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃范围内，精度为
0.5℃。
DS18b20的精度较差为
2℃。
现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。
适合于恶劣环境的现场温度测量，如：
环境控制、设备或过程控制、测量类消费电子产品等。
与前一代产品不同，新的产品支持3V~5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。
而且新一代产品更便宜，体积更小。
DS18b20内部结构主要由四部分组成：
64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
DS18b20的实验板原理接线图如图
（2）：
图
（2）DS18b20的实验板接线图
其中：
DQ为数字信号输入/输出端；
GND为电源地；
VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）
2.3.2实验模拟电路图
温度检测控制模拟电路图ds18b20原件及其连线如图（3）温度此传感器上显示的温度同步显示到LED显示器上，并有加温，减温按钮。
图（3）温度检测控制模拟电路图
2.3.3程序流程图
图（4）主程序流程图
图（5）初始化子程序流程图
图（6）读按键的程序流程图
2.4控制调节模块
2.4.1升温调节系统
通过继电器的开合来控制加热片电路的通断，来达到设温效果，我们预设温度为25度，当温度低于25度时，单片机P3.6引脚输出高电平，继电器导通，对温度传感器加热，加热模块如图（7）所示。
图（7）加温控制电路
2.4.2温度上下限调节系统
通过按键控制键选着调节对象，通过上升下降调节值大小，模拟电路图如图（78主控电路：
我们设定温度为0--30度，为表示方便，这里让，控制开关，升温开关，降温开关分别为，k1，k2，k3，开始显示的是当前温度，K1主控开关，用来控制进入的是当前温度，温度上限，下限的调节界面。
按k1，一次进入三个界面。
按K2为加1开关，按一下，加1，k3减1开关，按一下，减1.
例如：
开始时显示的是当前温度界面，按下k1进入高温设定界面，显示器上显示当前温度和温度上限，按k2，上限加1，按k3，上限减1，再按k1进入显现设定界面，显示器显示当前温度，和温度下限，按k2，下限加1，按k3，下限减1，再按k1，进入显示当前温度界面。
如图（8）
2.4.3报警电路系统
通过led灯的闪烁以及蜂鸣器的鸣叫实现报警，如果温度超过上限灯D4亮，蜂鸣器鸣叫，低于下限灯D2亮，蜂鸣器鸣叫。
常温D1亮如图（9）（10）。
图（8）温度设定开关
图（9）报警模块
图（10）P3.7接蜂鸣器
2.5显示模块
通过采集ds18b20的温度，同步显示到LED显示器上，精确到小数点后第一位。
如下图
图（11）显示电路
第三章仿真显示成果
3.1运用proteus仿真
图（12）开始启动时，显示学号
图（13）显示当前温度
图（14）温度低于低温下限，低温报警灯亮，蜂鸣器鸣叫
图（15）温度高于温度上限，高温报警灯亮，蜂鸣器鸣叫
实习总结
刚开始接触到题目，一头雾水，第一周，我从网上下载了，《基于8051+PROTEUS仿真100实例》这个文档，从最简单的点亮一个流水灯，让数码管显示数字开始，第一周就做了这些简单的例子，100例做了20多个。
刚开始很慢，仿真模型里的原器件都不会找，编的程序编译时总出现报警、错误。
一遇到错误我们就慌了神了，所以起步很难。
后来在老师和同学的帮助下，慢慢积累，知道了常见的报警和错误的解决方法，编完调试成功20个例子后，算是对单片机有了一定的基础。
但这时一周已经过去了，别的小组已经仿真通过，开始实际运行了，而我们这组才开始。
第二周开始了，第一天我们没做设计，把各个小组的程序，电路图都拿来看，不懂得就请他们帮忙讲解。
由于前面有了知识，一些模块都看得懂，学得很快了。
发现主要是把各个模块融合到一起，头文件写到最前面，通过函数的调用!
给单片机接口高低电平，来实现功能。
这正好是我们的强项，一星期20个例子的功劳。
第二天我们开始自己编程，但是融合的过程中总出现错误，要嘛是变量没定义，要嘛是头文件重复！
还有一个，报警电路的数码管总是不亮，但单片机对应的接口有高低电平的变化，实际电路板上也成功，这个问题困扰了我们很久，怎么办都不亮，当时有想砸电脑的冲动，后来还是解决了，原来，是标号标错了位置，一点小问题，困扰了我们2天。
当解决这个问题时，那心灵的喜悦是这辈子都忘不了的！
通过两周的实习，我们从一个小白成长为一个对单片机入了门，并能实现简单的编程，还能解决实际问题的小人物了！
虽然过程很苦，每天对着电脑，就吃饭和上洗手间离开板凳！
一直盯着屏幕看！
不过2周熬过来了，收获蛮大的！
例如后来我又在我们的程序中加入了降温程序！
温度高，调动电动机吹风降温！
感觉无论做什么事都要吃得了苦受得了罪，天下没有什么事是难的，只有懒惰的人，只要用心去做，什么事都能成功！
致谢
两周的实习中，我遇到了许许多多的困难，但我能走过来，这和我组成员共同研究，共同讨论问题的辛勤是分不开的，灰心时我们相互鼓励，相互打气，。
感谢同组成员。
开始接触单片机，我是一个小白级人物，谢谢把我领入门的同班同学们，当我有问题请教时，他们会放下手头的工作，倾心为我解答，程序编译错误时，他们会帮我一起看提示，该错误！
谢谢同班同学们！
当然，我们实习时，老师一直陪伴着我们，尽管我没有问过老师问题，老师也没有帮我调试程序，但还是要谢谢刘老师，吕老师，你和我们在一起，无形中给了我们莫大的动力！
同时也起到了监督我们的作用，使我们不能够偷懒，不会出现有一组同学完成了，那么全班都完成了的情况！
正由于你们的严格的要求，我们这次实习才能圆满的完成，同学们都做出了想要的结果。
参考文献
[1]郭天祥.新概念51单片机C语音教程——入门提高开发拓展攻略[M].北京：
北京：
电子工业出版社，2009.
[2]韩广兴.电子元器件与实用电路基础[M].北京：
电子工业出版社，2005.
[3]方大千，朱丽.电子控制系统装置制作入门[M].北京：
国防出版社，2006.
[4]刘向举,刘丽娜.基于单片机的智能温度测控系统的设计[J].齐齐哈尔大学学报（自然科学版）.2012（03）
[5]黄文力,邓小磊.DS18B20数字温度传感器接口程序的时序[J].仪器仪表用户.2011（06）
[6]黄晓林.一种实用型智能恒温控制系统设计[J].自动化技术与应用.
2011（11）
[7]王文,王直.基于ARM和DS18B20的温度监测系统[J].电子设计工程.2011（20）
[8]陈锡华,贾磊磊.温度传感器DS18B20序列号批量搜索算法[J].单片机与嵌入式系统应用.2011（09）
附录:
Proteus系统原理图:
图（16）系统原理图
源程序:
#include<
reg52.h>
#include<
intrins.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitDQ=P3^3;
//ds18b20与单片机连接口
sbitRS=P2^0;
sbitRW=P2^1;
sbitEN=P2^2;
sbitkeyadd=P1^4;
sbitkeydel=P1^5;
sbitkeyok=P1^6;
sbitled_green=P2^3;
sbitled_yellow=P2^4;
sbitled_red=P2^5;
sbitshengwen=P3^6;
sbitjiangwen=P3^5;
sbitBEEP=P3^7;
ucharcodestr1[]={"
Temperatureis"
};
ucharcodestr2[]={"
"
ucharcodestr3[]={"
set_hightemp:
"
ucharcodestr4[]={"
set_lowtemp:
ucharcodestr5[]={"
studentN0:
ucharcodestr6[]={"
32209104"
uchardatadisdata[5];
ucharset_hightemp=33,set_lowtemp=0;
ucharp=0;
ucharaa[2];
uinttvalue;
//温度值
uchartflag;
//温度正负标志
//*************************lcd1602程序**************************/
voiddelay1ms（uintms）//延时1毫秒
{
uinti,j;
for（i=0;
i<
ms;
i++）
for（j=0;
j<
114;
j++）;
}
voiddelay1s（uints）
uinti;
s;
delay1ms（1000）;
//////////////////////111111*********1111111111111111111111报警程序
voidbaojing（void）
unsignedintj;
for（j=49;
j>
0;
j--）//响30ms
{
BEEP=~BEEP;
//输出频率800HzP0=0x7E;
//点亮D00和D07
delay1ms（10）;
//延时310us
}
/////////////////////1111111111111111111111111111111111111报警程序
voidwr_com（ucharcom）//写指令//
{
delay1ms
（1）;
RS=0;
RW=0;
EN=0;
P0=com;
//
EN=1;
voidwr_dat（uchardat）//写数据//
RS=1;
P0=dat;
voidlcd_init（）//初始化设置//
delay1ms（15）;
wr_com（0x38）;
delay1ms（5）;
wr_com（0x08）;
wr_com（0x01）;
wr_com（0x06）;
wr_com（0x0c）;
voiddisplay（uchar*p）//显示//
while（*p!
='
\0'
）
wr_dat（*p）;
p++;
delay1ms
（1）;
}
voidinit_play（）//初始化显示
lcd_init（）;
wr_com（0x80）;
display（str5）;
wr_com（0xc0）;
display（str6）;
delay1s（3）;
display（str1）;
display（str2）;
/***************************ds18b20程序****************************/
voiddelay_18B20（uinti）//延时1微秒
while（i--）;
voidds1820rst（）/*ds1820复位*/
ucharx=0;
DQ=1;
//DQ复位
delay_18B20（4）;
//延时
DQ=0;
//DQ拉低
delay_18B20（100）;
//精确延时大于480us
//拉高
delay_18B20（40）;
uchards1820rd（）/*读数据*/
uchari=0;
uchardat=0;
for（i=8;
i>
0;
i--）
{
DQ=0;
//给脉冲信号
dat>
>
=1;
if（DQ）
dat|=0x80;
delay_18B20（10）;
return（dat）;
voidds1820wr（ucharwdata）/*写数据*/
i>
i--）
DQ=wdata&
0x01;
delay_18B20（10）;
DQ=1;
wdata>
read_temp（）/*读取温度值并转换*/
uchara,b;
ds1820rst（）;
ds1820wr（0xcc）;
//*跳过读序列号*/
ds1820wr（0x44）;
//*启动温度转换*/
ds1820wr（0xbe）;
//*读取温度*/
a=ds1820rd（）;
b=ds1820rd（）;
tvalue=b;
tvalue<
<
=8;
tvalue=tvalue|a;
if（tvalue<
0x0fff）
tflag=0;
else
tvalue=~tvalue+1;
tflag=1;
}
tvalue=tvalue*（0.625）;
//温度值扩大10倍，精确到1位小数
return（tvalue）;
/*******************************************************************/
voidds1820disp（）//温度值显示
ucharflagdat;
disdata[0]=tvalue/1000+0x30;
//百位数
disdata[1]=tvalue%1000/100+0x30;
//十位数
disdata[2]=tvalue%100/10+0x30;
//个位数
disdata[3]=tvalue%10+0x30;
//小数位
if（tflag==0）
flagdat=0x20;
//正温度不显示符号
flagdat=0x2d;
//负温度显示负号:
-
if（disdata[0]==0x30）
disdata[0]=0x20;
//如果百位为0，不显示
if（disdata[1]==0x30）
{
disdata[1]=0x20;
//如果百位为0，十位为0也不显示
}
wr_com（0xc0+4）;
wr_dat（flagdat）;
//显示符号位
wr_com（0xc1+4）;
wr_dat（disdata[0]）;
//显示百位
wr_com（0xc2+4）;
wr_dat（disdata[1]）;
//显示十位
wr_com（0xc3+4）;
wr_dat（disdata[2]）;
//显示个位
wr_com（0xc4+4）;
wr_dat（0x2e）;
//显示小数点
wr_com（0xc5+4）;
wr_dat（disdata[3]）;
//显示小数位
voidkey_count（uintok）
if（ok==1）display（str3）;
elsedisplay（str4）;
wr_com（0x8d）;
wr_dat（aa[0]）;
wr_com（0x8
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