温度控制系统在仓库存储上的运用.docx

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温度控制系统在仓库存储上的运用

标题：

温度控制系统在仓库存储上的运用

摘要

本设计研究的目的是如何利用单片机设计一个温控系统。

采用AT89C51单片机为中央处理器，结合高精度数字温度传感器DS18B20及其控制电路，可以方便地实现智能化、高精度、高可靠性的控制粮食低温干燥。

温度控制范围：

35-98℃，并能准确地把温度控制在设定值的+1℃，同时具有对环境温度进行实时测量，并用三位LED数码管显示测量的实时温度，还具有设定高限停止温度值和低限加温温度值当热空气的温度高于设定最高温度时，停止加温；当热空气的温度低于设定低温温度时，启动加温。

为了实现在一些极其恶劣、危险的环境下对温度实行安全、远程控制而设计了温度控制器，使用者可通过键盘实现温度控制，发挥温度控制器的安全性、可靠性以及操作简单和适用范围广等众多优点。

关键词：

低温干燥温度控制看门狗

Abstract

Theintentionofthispaperistodesignatemperaturecontrolsystembyusingthesingle-chip.TheAT89C51single-chipusedastheCPU,itcanexpedientlycontrolthegraindrynessunderthelowertemperatureintellectively,high-precisionlyandhigh-dependability,whichcombinedthehigh-precisiondigitalsensorDS18B20anditscontrollingcircuit.Therangeoftemperatureis35-98℃.Itcancontrolthetemperaturein+1℃aroundthesettingvalueeither.Ontheotherhanditcanmeasuretheenvironmenttemperatureinthereal-time,whichwilldisplaythevalueonthethreeLEDnixietube.Itcansetthehighlimitstoptemperatureandthelowerlimitheattemperature.Itwillstopheatingwhenthehotairtemperaturehigherthanthemaximumsettingvalueanditwillbegintoheatreversely.Thetemperaturecontrollerhasbeendesignedtorealizethetemperaturesafelyandlong-rangecontrolundertheformidableanddangerousenvironment.Themeritshasmadethefulluseofthetemperaturecontroller,suchasthesecurity,reliability,simplicityofoperatorandwidelyused,byusingthekeyboardtocontrolthetemperature.

Keywords:

colddrying;temperaturecontrol;watchdog

目录

摘要I

AbstractII

目录1

引言2

1.1课题设计背景2

1.2设计目的3

1.3设计范围3

1.4设计内容3

2硬件电路设计4

2.1硬件设计框图4

2.28051单片机的结构和原理4

2.3看门狗电路7

2.4数码管10

2.5键盘、显示电路11

3温度控制12

3.1温度控制设计12

3.2传感器选择12

3.2.1DS18B20的使用方法13

3.2.2DS18B20传感器主要特点:

14

3.2.3DS18B20的存储器14

3.2.4DS18B20的测温原理15

3.3继电器17

4系统软件设计18

4.1软件设计一般步骤18

4.1.1系统定义18

4.1.2软件结构设计19

4.2主程序模块20

4．3DS18B20读写程序22

5系统调试23

5.1软件调试23

5.2硬件调试24

5.2.1显示电路的调试24

5.2.2与CPU及相关电路的调试24

结论25

致谢26

参考文献27

附录128

引言

1.1课题设计背景

本课题是基于单片机的温度自动控制系统，单片机主要应用于测控领域，用以实现各种测试和控制功能。

随着电子技术和微型计算机的迅速发展，促进了微型计算机测量和控制技术的迅速发展和广泛应用。

可以说，微机测控技术的应用已渗透到国民经济的各个部门。

国防技术，航空，航天，铁路，冶金，化工等产业自不必说，就连日常生活中也用上了微机控制的电梯，微波炉，电冰箱，电视机，电扇，智能照相机，玩具，模糊控制洗衣机，模糊控制空调机，携带式心脏监护机等，所有这些智能机电一体化产品的出现，无不是微机测控技术的成功应用。

温度是生产过程中最常见的物理量，许多生产过程是以温度作为其被控参数的，因此，温度控制系统是典型的控制系统。

目前，单片机已普遍地应用于生产过程中，单片机的体积小,价格低廉，面向控制和可靠性高等特点，受到广大工程技术人员的重视，用其构成计算机控制系统中的智能控制单元。

本设计研究的目的是如何利用单片机设计一个温控系统。

采用AT89C51单片机为中央处理器，结合高精度数字温度传感器及其控制电路，方便地实现了智能化、高精度、高可靠性，人工预设加热温度值后,能准确地把温度控制在设定值的+10C。

要求具有对环境温度进行实时测量，三位LED数码管显示测量的实时温度，可以设定高限停止温度值和低限加温温度值。

当热空气的温度高于设定最高温度时，停止加温；当热空气的温度低于设定低温温度时，启动加温。

为了实现在一些极其恶劣、危险的环境下对温度实行安全、远程控制而设计了温度控制器。

温度控制器主体由单片微处理器89C51、温度传感器DS18B20，数码管LED,键盘显示接口及附属电路构成.使用者可通过键盘实现温度控制，所以温度控制器具有安全、可靠性好、操作简单、适用范围广等众多优点。

粮食仓储需要在一定的水份下才能进行，收获后及时进行低温干燥是非常重要的一环，本课题以实验室中使用的粮食低温干燥空气温度为控制对象，采用电加热的方法加温。

他作为一个粮食低温烘干的空气温度控制系统，以单片机为核心，采用集成温度传感器的信号读取、变换、显示，并与用户设置数据比较对其温度进行控制，电热丝加温。

1.2设计目的

粮食仓储需要在一定的水份下才能进行，收获后及时进行低温干燥是非常重要的一个环节，本课题以实验室中使用的粮食低温干燥空气温度为控制对象，采用电加热的方法加温。

他作为一个粮食低温烘干的空气温度控制系统，以单片机为核心，采用集成温度传感器的信号读取、变换、显示，并与用户设置数据比较对其温度进行控制，电热丝加温。

使用单片机对空气气温测量和控制。

完成系统的软、硬件。

温度控制范围：

35-980C，控温精度：

+10C。

本系统为粮食烘干技术过程研究的设备。

1.3设计范围

本设计研究的内容包括单片机AT89C51、温度传感器、看门狗、键盘显示以及数码管LED等。

1.4设计内容

本系统以8051单片机为核心，要求具有对环境温度进行实时测量，采用集成温度传感器的信号读取、变换、显示，并与用户设置数据比较对其温度进行控制，电热丝加温。

使用单片机对空气气温测量和控制。

外扩键盘输入和3位LED显示温度。

本次设计是一个温度控制系统，基本功能包括温度采集、温度传感器与单片机的1-wire通信、将采集的温度转换成LED七段译码显示器能直接显示的段码。

可通过键盘设置系统所能测量的温度上下限值、超过所测范围温度则执行相应的动作。

2硬件电路设计

对于单片机系统,必须对硬件和软件相接合设计。

原则上能够由软件来完成的任务尽可能由软件来实现，以降低硬件成本，简化硬件结构，也就是通常所说的“能软则软”原则。

充分运用系统的硬件资源，完成系统所有功能，但是为了将来的需要，也要留有一定的余地，有利于系统以后的扩展。

同时还要为系统的软件设计考虑，合理的分配系统的硬件资源，例如：

系统的硬件接口电路的地址、通信协议、程序的驻留区域、以及工作缓冲区等，使编程能够很好的实现，保证系统的设计合理、正确，能够很好的满足工程设计要求，系统的性价比高；软件的设计要简洁、合理，要充分应用软件的设计思想，合理的设计软件，满足软件的健壮性、数据的安全性、算法合理性等各种要求。

2.1硬件设计框图

2.28051单片机的结构和原理

1）单片机AT89C51介绍

硬件中的核心是Atmel公司生产的AT89C51单片机。

它是一种低功耗，高效率的8位微处理器，内部有4K字节的可擦除的只读存储器（EPROM）。

这种芯片的制造采用了真空的高密度非易失性的存储器技术，并且与工业标准的MCS—51的指令系统和引脚是完全兼容的。

芯片的快速性允许程序存储器或者采用方便的非易失性的存储器。

通过把一片通用的8位CPU和单路芯片连接起来，使得AtmelAT89C51成为多功能处理器，它对许多的嵌入式的控制系统提供通用性和高效率的解决方法。

AT89C51提供了下列标准的资源：

4K字节的内部程序存储器，128字节的内部RAM，32位的可编程I/O线，2个16位的定时器和计数器，5个中断且带有两级嵌套，一个全双工的串行口，片内震荡和时钟电路。

此外AT89C51是静态逻辑设计，它的频率可以降低到0HZ并且支持两个软件选择电源节约模式。

不工作模式允许RAM定时器和计数器，串行口以及中断在运行的同时，停止CPU的运行。

另一种低功耗模式是保存RAM区的内容的同时，冻结震荡器且禁止其它的芯片的功能，只到下一次硬件复位，系统将继续远行。

2）.主要引脚的描述和定义

Port0

Port0是一个真正的8位双向I/O通道。

作为一个输出口，每个引脚可以带8个TTL输入。

当把1写入到Port0口时，Port0的引脚可以作为高阻可抗输入。

在扩展外部程序和数据存储器的时候，Port0也可以被设置为地址/数据复用线。

在这种模式下，Port0具有内部的有上拉的作用。

Port0同样在程序运行的时候也接受指令代码，内部的上拉电阻在程序证明的时候是要求的。

Port1

Port1是一个内部带有上拉作用的8位的双向I/O通道。

Port1输出缓冲能够驱动4个TTL的输入。

当1被写入Port1口时，它们就被内部的上拉电阻强制为高电平，这时就可以作为输入口进行输入。

当作为输入口输入的时候，Port1口的引脚因为内部的上拉电阻使被拉为低电平，这个时候它将吸收电流。

Port1口同样在存储器的运行和程序的校对时，它可以接受低地址字节的数据。

Port2

Port2是一个内部带有上拉作用的8位双向的I/O通道。

Port2输出能够驱动4个TTL的输入。

当1被写入Port2口时，它们就被内部的上拉电阻强制为高电平，这时就可以作为输入口进行输入。

当作为输入口输入的时候，Port2口的引脚因为内部的上拉电阻使被拉为低电平，这个时候它将吸收电流。

当Port2从外部程序存储器取指令时和访问外部数据存储器、地