数显温度控制仪的毕业设计.docx
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数显温度控制仪的毕业设计
四川理工学院
毕业设计（论文）说明书
题目：
数显温度控制仪的设计
系别：
专业班级：
学生：
指导教师：
教研室：
提交时间：
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容。
作者签名：
日 期：
学位论文原创性声明
本人重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□画“√”）
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
摘要
单片机系统的开发应用给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命，自动化、智能化均离不开单片机的应用。
单片机由于其微小的体积和极低的成本，广泛的应用于家用电器、工业控制等领域中。
在工业生产中，电流、电压、温度、压力和流量也都是常用的被控参数。
本论文介绍了基于单片机的温度控制系统的硬件设计和软件开发的过程。
本系统由DALLAS出品的新型单路串行数字式温度传感器DS18B20完成温度测量；采用AT89C51单片机作为系统的控制芯片，完成温度值接收、转换、分析、判断阈值、输出功能、报警处理。
整个系统具有集成度高、可靠性强、抗干扰性强（串行通信特点）、鲁棒性强、可扩展性强、体积小、功耗低等特点。
具有测温、上限报警、下限报警、温度控制及显示功能。
关键词：
DS18B20 单片机 显示 报警
ABSTRACT
ThedevelopmentandapplicationofMCU（MicroControlUnit）havemadeagreatchangeinmanyfieldsofmodernindustrialdetectionandcontrol.Becauseofthesmallscale,lowpriceandhighefficiencyofMCU,itiswidelyusedinhomeappliancesandindustrialcontrol.Intheprocessofproducing、current、voltage、temperatureandpressureareusuallytheparameterstobemonitored.
ThispapermainlyincludestheintroductionofAT89C51andthegeneralchipswhichareusedinthesystem,thedesignofhardwareandsoftware.Inthesystem,Onewiredigitalthermometer,DS18B20,isusedtomeasuretemperatureandoutputthetemperaturesignalintoAT89C51,thenAT89C51fulfillthefunctions,suchasreceivingthetemperaturesignal,conversion,judgethethresholdandalarm.Thewholesystemhasmanyfeatures,highintegration,strongreliability,anti-jamming（thecharacterofserialcommunication）,robust,expansibilityandlowpowerconsumption.Thissystemcanmeasuretemperature,displayitandalarmwhentemperatureoverupperlimitorlowerlimit,inthemeanwhile,AT89C51outputsignaltotriggertheequipmentwhichcanregulatetemperature.
Keywords:
DS18B20 singlechip display alarm
摘要..............................................................................................................................Ⅰ
ABSTRACT.................................................................................................................Ⅱ
第1章概述.................................................................................................................1
第2章任务与要求.....................................................................................................2
第3章方案设计.........................................................................................................3
第4章单片机AT89C51的结构和原理....................................................................5
4.1AT89C51单片机的结构.................................................................................5
4.2引脚功能说明................................................................................................6
4.3AT89C51存储器…….....................................................................................9
4.4复位及其复位电路.......................................................................................11
第5章DS18B20智能温度控制器的介绍...............................................................12
5.1DS18B20的部结构...................................................................................13
5.2DS18B20温度传感器的存储器...................................................................16
5.3DS18B20的操作命令...................................................................................17
5.4DS18B20的测温原理...................................................................................19
5.5DS18B20使用中注意事项...........................................................................20
第6章温度控制仪的硬件设计................................................................................21
6.1硬件结构框图...............................................................................................21
6.2Protel99设计原理图.....................................................................................22
6.3各部件电路介绍...........................................................................................25
第7章温度控制仪的软件设计................................................................................28
7.1程序模块设计................................................................................................28
7.2软件流程图...................................................................................................29
第8章硬件电路板的制作步骤................................................................................33
第9章结束语............................................................................................................35
辞..............................................................................................................................37
参考文献......................................................................................................................38
附录..............................................................................................................................39
第1章概述
电子技术的飞速发展，给人类生活带来了根本的变革，特别是随着大规模集成电路的产生而出现的微型计算机，更是将人类社会带入了一个新的时代。
利用微机的强大功能，人们可以完成各种各样的控制。
然而，微机的造价高，对于大多数的工业控制来说，并不需要微机那样强大的功能，于是单片机就应运而生了。
单片机其实是一个简化的微机，将微机的CPU、存储器、I/O接口、定时器/计数器等集成在一片芯片上就是单片机，它主要用来完成各种控制功能。
相对微机来说，单片机价格低，非常适合于应用在简单的控制场合以降低成本。
另外，单片机是按照工业控制要求设计的，其可靠性很高，可在工业现场复杂的环境下运行。
单片机依靠其高的可靠性和极高的性价比，在工业控制、数据采集、智能化仪表、家用电器等方面得到极为广泛的应用。
在现代工业设计，工程建设及日常生活中基于单片机的温度控制仪都起着重要的作用，早期的温度控制仪主要用于工厂生产中，起到实时采集温度数据，提高生产效率、产品质量之用。
随着人们生活质量的提高，现代社会中的温度控制仪不仅应用在工厂生产方面也应用于酒店，以及家庭生活中。
如高精度的生产厂房，对温度的要求极其严格，温度的变化极有可能对生产的产品造成极大的影响
。
因此，这就需要一种能够及时检测温度变化以及显示温度变化的设备，提供温度数据值，使人们对温度的变化做及时的调整，温度控制仪就可根据人们不同的应用环境自行设置该环境的温度值，及时的反映生产、生活中温度的变化，使人们能及时看到温度变化的第一手资料，提示人们温度变化的情况，协助人们能及时的调整，起到温度报警作用，使温度控制仪更好的服务于社会生产、生活。
第2章任务与要求
一、设计任务
以温度传感器作为系统的检测元件，采用单片机作为系统的控制芯片，完成温度值接受、转换、分析、判断阀值、信号输出、报警处理。
整个系统具有测量温度、上限报警、下限报警、温度控制及数码显示功能。
不须设计具体的加热及降温电路，只需检测向外围设备输出的温度控制信号是否存在即可。
二、主要容及基本要求
1）利用温度传感器检测温度，将非电信号转换成电信号；
2）利用单片机收集处理数据，并向外围设备输出控制信号；
3）采用LED实时显示被控温度及设定温度；
4）论文条理清楚、通顺，论述要求充实，符合技术用语要求，符号统一；编号齐全，书写工整，图文清晰；
5）翻译相关外文文献。
第3章方案设计
数显温度控制仪，是利用单片机作为系统的主控制器，根据温度传感器测得的温度值，由软件查询判断上下阀值是否达到（阀值由编程设定）。
如果超过温度上限，启动风扇用以降低温度使温度值返回到阀值以下；如果温度值达到下限阀值，则启动加热炉用以增加温度使温度值返回阀值以上。
风扇和加热炉的启动与关闭，利用单片机管脚电平的高低分别控制。
考虑到本次数显温度控制仪的控制对象是室温，温度检测和调整围只需为0—99℃，温度控制的精度只需为1℃即可满足设计要求。
根据这些指标可选用数字式温度传感器DS18B20作为系统的检测元件，单片机则选择通用性较好的AT89C51作为系统的主控芯片，再增加LED数码管显示电路、加热及降温电路、过温报警等辅助电路，通过软件程序设计来实现人机对话功能，即可实现对室的温度控制。
而本设计不须设计具体的加热及降温电路，只需检测向外围设备输出的温度控制信号是否存在即可，所以分别用发光二极管和蜂鸣器模拟代替。
根据系统要求，可以对每一个具体部分进行分析设计。
整个控制系统分为硬件电路设计和软件程序设计两部分。
分析硬件电路主要包括：
电源电路部分，键盘输入部分，温度采集电路部分，过温报警电路部分，LED显示电路部分，加热及降温电路部分，AT89C51单片机部分。
这些可用一个方框图来表示，如图1-1所示。
图1.1温度控制系统方框图
从方框图上我们可以看出，整个系统主要划分为控制电路部分、加热及降温电路部分和测量电路三个部分。
控制电路是由单片机来处理给定信号和反馈信号，发出相应的指令来控制相关执行电路，是系统的核心。
AT89C51对温度的控制是通过加热及降温电路部分实现的，只要改变加热或者降温电路接通的时间便可改变升温或者降温的幅度，从而达到调节温度的目的。
而加热电路或者降温电路的接通时间可以通过在P10和P12引脚上产生的触发脉冲控制，该出发脉冲由AT89C51用软件产生。
加热及降温电路用来实现对系统的升温或者降温。
当温度没有达到要求，电路利用在P10和P12引脚上产生触发脉冲的高低分别决定加热或者降温电路的接通与断开。
不过此次设计中没有对加热和降温的具体电路作出要求，我们就用蜂鸣器和发光二极管分别代替，检测其控制输出信号是否存在即可。
测量电路的功能是将测量到的温度信号送入单片机中进行处理，它的核心元件是智能温度传感器DS18B20。
与传统的热敏电阻相比，DS18B20不需要A/D转换器件和进行误差校正，而且分辨率更高，转换时间更快，稳定性更好。
软件程序主要由管理程序和控制程序组成，是设计的核心部分。
其中管理程序是对显示LED进行动态刷新，控制指示灯，处理键盘的扫和响应，执行中断服务程序等。
控制程序是用来对被控的对象进行采样，数据处理，根据温度控制要求进行计算和输出。
整篇论文的主要容包括：
单片机AT89C51的结构和原理、DS18B20智能温度控制器的介绍、温度控制仪的硬件设计和软件设计、硬件电路板的制作步骤等。
第4章单片机AT89C51的结构和原理
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。
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，AT89C51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
。
本章通过介绍AT89C51单片机部硬件结构、引脚功能、储存器和其复位电路等基础知识，使大家对89系列单片机的各种应用特性有较全面的了解，进一步理解本设计的原理。
§4.1 AT89C51单片机的结构
AT89系列单片机在结构上基本相同，只是在个别模块和功能上有些区别，图4.1是AT89C51单片机的部结构方框图。
它包含了作为微型计算机所需的基本功能部件，而各部分功能部件通过片单一总线连成一个整体，集成在一块芯片上。
图4.1AT89C51单片机的部结构
由图4.1可知，AT89C51单片机主要由中央处理器（CPU）、存储器、I/O端口、定时器/计数器、中断系统和部总线等组成。
主要特
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