单片机课程设计温度控制系统Word格式.docx
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学号:
指导教师:
2015年5月31日
2.43报警电路系统.........................................................................9
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:
AT89C51单片机;
温控;
DS18b20
一、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AT89C51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设计任务和基本要求:
(1)采用DS18B20作为温度传感器进行温度检测。
(2)对采集温度用LCD1602进行显示(显示温度分辨率0.1℃);
采集温度数值应采用数字滤波措施,保证显示数据稳定。
(3)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。
(4)通过按键设置温度上下限,超限通过蜂鸣器报警。
(5)采用DS1302时钟芯片显示当前时间,并可以对时间进行设置。
二、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、时间模块、控制调节模块、报警电路模块,显示模块。
2.2信息处理模块
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。
AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
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),此温度传感器上显示的温度同步显示到LCD1602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)DS18B20初始化子程序流程图
图(6)DS18B20读写的程序流程图
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10--20度,为表示方便,这里设控制开关,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
通过蜂鸣器的鸣叫实现报警,如果温度超过上限蜂鸣器鸣叫,温度低于下限蜂鸣器鸣叫。
如图(8)、(9)。
图(8)温度设定开关
图(9)报警模块
2.5显示模块
通过采集DS18B20的温度,同步显示到LCD1602上,精确到小数点后第一位。
如下图
图(10)温度显示界面
通过DS1302时钟芯片将时间同步显示到LCD1602上。
如下图(时间可以设置在此没有设置)
图(11)时间显示界面
通过2402记录超过设定值的温度,如下图:
图(12)记录超过设定值的温度显示界面
三、两周实习总结
这次单片机实习我们做的是温度控制系统。
看到这个题目我们还是比较有信心的,对基本功能的设计,我们比较熟练,关键问题在于一些拓展功能的时限。
第一周我们找了很多资料,
通过两周的实习,我们学到了很多的知识,也对DS18B20的用法以及DS1302的用法有了一个更深入的学习。
四、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)
五、附录
5.1原理图