毕业论文烧水恒温系统.doc
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长沙航空职业技术学院
湖南长沙航空职业技术学院
changshaaeronauticalvocational&technicalcollege
（毕业实践）
类别设计类
题目基于MCS-51单片机技术烧水恒温系统
系名称电子电气工程系
专业及班级声像0901
学生姓名
学号
指导教师
完成日期2012年04月28日
目录
前言 7
第一章绪论 9
1.1微处理器的发展趋势 9
1.2温度控制系统设计的背景、发展历史及意义 9
1.3系统的设计原则 10
（1）安全可靠 10
（2）操作维护方便 10
（3）实时性强 10
（4）通用性好 11
（5）经济效益高 11
1.3.1系统的设计步骤 11
1.3.2系体的总体方案设计和框图设计 11
1.4设计方案 12
第二章硬件设计 14
2.1主要器件说明 14
2.1.1主控制器 14
2.1.2显示器（1602液晶的简介） 16
2.1.3温度传感器 19
2.1.4稳压电源7805 27
2.2各部分电路说明 27
2.2.1单片机控制部分 27
2.2.2传感器数据采集电路 29
2.2.3显示电路 30
2.2.4输入电路 30
2.2.5报警电路 31
2.2.6指示灯电路 32
第三章软件设计 33
3.1主程序 33
3.2读出温度子程序 34
3.3温度转换命令子程序 35
3.4温度控制子程序 35
3.5键盘扫描子函数 36
36
第四章实物制作与调试说明 37
4.1原材料的选择与采购 37
4.2印刷电路板的设计与制作 37
4.3单片机测试 38
4.4硬件及软件调试 38
4.5整机的调试与测试 38
使用说明书 40
致谢 41
参考文献 42
附件1：
电路原理图 43
附件2：
程序清单 44
前言
温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。
很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。
因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。
本温度设计采用现在流行的AT89S52单片机，配以DS18B20数字温度传感器，该温度传感器可自行设置温度上下限。
单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由于温度随时在变化，为了让恒温系统更加稳定的工作，引入了PID算法，PID算法是一种闭环结构的算法，根据外来采取的数据的变化来做相应的计算。
关键词:
单片机应用；温度采集控制；DS18B20应用，PID算法；
ABSTRACT
Thetemperatureisindailylifetheever-presentphysicalquantities,thecontrolofthetemperatureinvariousfieldshavepositivesignificance.Manyindustrytherearealargenumberofelectricheatingequipment,suchastobeusedinheattreatmentfurnace,usedtomeltmetalcrucibleresistancefurnace,andallkindsofdifferentUSESoftemperatureboxandsoon,USESthemonolithictheycontrolhasnotonlyconvenientcontrol,simple,flexibleandothercharacteristics,butalsocouldincreasethetemperaturewaschargedwiththetechnicalindex,whichcangreatlyimprovethequalityoftheproducts.Therefore,intelligenttemperaturecontroltechnologyisbeingwidelyadopted.
ThistemperaturedesignUSESpopularnowAT89S52SCM,matchwithDS18B20digitaltemperaturesensor,thetemperaturesensorcanbesetonthetemperaturelimit.Thetemperatureofthesinglechipmicrocomputerdetectthetemperatureoftheinputsignalandtheupperandlowerlimitcarriesonthecomparison,duetotemperaturechangesinatanytime,inordertomakethesystemmorestableworkofconstanttemperature,theintroductionofthePIDalgorithm,PIDalgorithmisaclosedloopstructurealgorithm,accordingtothechangeoftheforeigntakedatatomakecorrespondingcalculation.
Keywords:
SCM;Temperaturegatheringcontrol;DS18B20application，PID;
基于MCS-51单片机恒温系统
第一章绪论
1.1微处理器的发展趋势
在后经济危机时代,消费者更趋于理智，希望可以用更低的价格获得更高性能更好用户体验的便携电子产品，对低成本差异化产品要求提升了。
这就要求半导体行业开发先进的片上芯片（SoC）平台，推动创新，从而为新一轮移动互联应用和服务提供更出色的用户体验。
这符合ARM一贯遵循的商业模式和市场策略，鼓励技术创新并降低成本。
ARM已经与国内许多芯片厂商展开合作，降低设计门槛，授权更多先进的技术给国内公司，满足以中国为中心的发展中国家市场和新兴市场对高性能低成本产品的需求。
ARM始终坚持一贯的市场战略，并没有因为金融危机而改变。
我们现在的重点加大了软件方面的投入，与合作伙伴的关系也变得更加紧密，这是为了扩大并加强ARM的生态环境，生产出更多符合市场需求的产品。
平板电脑叩开移动互联大门以平板电脑叩开移动互联大门2011年，移动互联和云计算将继续成为推动支持互联网功能的消费电子产品需求增长的主要因素。
由此我们相信诸如智能手机、平板电脑、数字家庭等互联消费设备将在2011年得到迅猛发展。
1.2温度控制系统设计的背景、发展历史及意义
随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。
特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。
针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。
温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。
在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。
比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。
没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。
因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。
可见，温度的测量和控制是非常重要的。
单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。
随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。
1.3系统的设计原则
一般系统的设计原则包含安全性（稳定抗干扰性），操作的便利性（人性化），实时性，通用性和经济性。
（1）安全可靠
首先要选用高性能的AT89C52单片机，保证在恶劣的工业环境下能正常运行。
其次是设计可靠的控制方案，并具有各种安全保护措施，如报警、事故预测、事故处理和不间断电源等。
（2）操作维护方便
操作方便表现在操作简单、直观形象和便于掌握且不强求操作工要掌握计算机知识才能操作。
（3）实时性强
选用高性能的AT89C52单片机的实时性，表现在内部和外部事件能及时地响应，并做出相应的处理。
（4）通用性好
系统设计时应考虑能适应不同的设备和各种不同设备和各种不同控制对象，并采用积木式结构，按照控制要求灵活构成系统。
主要表现在两个方面：
一是硬件板设计采用标准总线结构（如PC总线），配置各种通用的模板，以便扩充功能时，只需增加功能模板就能实现；二是软件功能模块或控制算法采用标准模块结构，用户使用时不需要二次开发，只需各种功能模块，灵活地进行控制系统组态。
（5）经济效益高
1.3.1系统的设计步骤
（1）系统总体方案设计、
（2）方案论证评审
硬件和软件的分别细化设计
硬件和软件的分别调试
系统的组装
（3）离线仿真和调试阶段
1.3.2系体的总体方案设计和框图设计
（1）系统的主要功能、技术指标、原理性方框及文字说明。
（2）系统的硬件结构几配置，主要软件的功能、结构几框图。
（3）保证性能指标要求的技术措施。
（4）抗干扰性和可靠性设计。
（5）工艺要求
实现温度闭环控制，控制温度误差范围≤±0.1℃。
温度范围：
-50℃～125℃。
供电电压：
交流220Ｖ和直流电5V。
1.4设计方案
方案一：
考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，感温电路比较麻烦，进行A/D转换，才可以满足设计要求。
优点：
便宜。
缺点：
准确度不高。
热敏
电阻
M
C
U
AD
转
换器
图1.1采用热敏电阻的框图
方案二：
由于本设计是测温电路，首先要选用高性能的AT89C52单片机，保证在恶劣的工业环境下能正常运行。
单片机AT
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