恒温箱设计Word文件下载.docx

1、microcontroller?core?component,?plus?acquisition?circuit,?keyboard?display?circutal?sensor?DS18B20,?determinant?dynamic?in?order?easily?solid-state?relays?for?switching?device.?This?works?both?on?current?real-time?can?be?controlled?enable?users?reach?required?temperature,?make?it?constant?at?this?te

2、mperature.?Key?words:microcontroller; temperature?control; DS18B20计算机控制系统课程课外设计制作大作业内容及考核要求1. 课题名称：2. 自制恒温箱要求 如图1所示，恒温箱采用木箱或纸箱（外形尺寸不大于30cm30cm30cm），内置白炽灯泡（功率不大于100W）用于加热。或自选制冷板制冷。交作品时，恒温箱外面贴上标签，标签上注明：课题名称，学生姓名，专业班级，学号，指导教师姓名，学院名称。3.控制系统功能与技术指标要求（1）温度采集传感器采用热电阻或热电偶，或一体化数字温度传感器DS18B20。（2）控制灯泡亮度或发热量，采用

3、继电器开关控制或用可控硅平滑控制。（3）采用单片机或PLC作为控制器。（4）采用LED或LCD或PC机的液晶显示器作为显示器，同时显示给定温度和实际温度。（5）采用自制按键或PC机的键盘作为温度给定值输入。（6）恒温箱实际温度达到给定值时（误差要求1）需声光提示，声音时延5秒后停止。（7）恒温箱最高温度60。（8）系统操作流程是：1）确认系统各硬件连线就绪，无安全隐患；2）系统上电；3）设置温度给定值后，启动系统工作，系统进入温度自动控制工作状态。4）系统工作完毕后，若不需系统工作，则可关闭系统电源，查看并确保系统无安全隐患后可离开。4.考核要求（1）本课题验收答辩时间地点：第12周验收答辩（

4、具体时间地点待定）。（2）答辩资格需同时满足以下2个要求：1）系统硬件和软件联调成功，可实现温度自动控制，提交系统实物（答辩后自己保管）。2）提交设计报告（设计报告须独立完成，若发现两个报告有拷贝或抄袭的，将同时取消两个学生的考核成绩）。（3）设计报告规范及要目 1）封面（含课题名称，学院名称，学生姓名，专业班级，学号，任课教师）2）本课题设计制作要求 3）系统方案设计（或设计思想），含系统总体结构框图 4）硬件设计，含硬件选型和系统硬件电路原理详图或实际连线详图 5）软件设计，含软件功能设计、软件流程设计和单元程序清单 6）调试记录及结论，含硬件及软件单元调试和系统调试记录 7）心得体会（据

5、个人实情独立撰写，发现抄袭拷贝者课程成绩计0分） 8）附件（含程序清单）9）参考文献。5.备注1）若采用可控硅平滑控制灯泡发热量方案且答辩思路清楚，设计报告规范，本次作业成绩可在90分以上；采用继电器开关控制灯泡的成绩一般不超过90分；若采用其他方案有创意设计的，经考核老师确认，成绩也可在90分以上。2）同学可自选题目，经过老师同意后，可代替本题目完成课外设计制作。3）购买器件费用大致50元左右，原则上自理。若确有经费困难，可报告老师协助解决。特别注意用电安全！小心用电！1 系统方案设计系统整体框图如下图：图1.系统原理总框图上面的系统总体框图中，该系统中微控制器采用AT89C52单片机最小系

6、统，温度显示采用LED显示模块、声光报警器模块、DS18B20温度采集模块、按键输入设定温度模块、继电器驱动模块。2 硬件设计温度检测电路?本设计采用数字输出温度传感器DS18B20，该器件具有超小的体积、超低的硬件开销、抗干扰能力强，精度高，功耗低的特点，可直接输出9-12位的数字信号，通过单总线接口传输给单片机进行信号处理，最高12位分辨率时在-55?125温度范围内精确度可达到摄氏度，温度检测电路如图2所示。图2.温度检测电路单片机的选择系统采用STC公司的推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机STC89C52作为主控芯片，STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMO

7、S8位微控制器，具有?8K?在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8?位CPU?和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，?32?位I/O?口线，看门狗定时器，内置4KB?EEPROM，MAX810复位电路，3个16?位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外?STC89C52?可降至0Hz?静态逻辑操

8、作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU?停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。只有在外接时钟、电源和复位电路时才能工作，能使其正常工作的最小系统如图3所示。图3.单片机最小系统显示电路模块本设计要求采用LED或LCD或PC机的液晶显示器作为显示器，同时显示给定温度和实际温度。方案一：LED数码管显示因为要求同时显示给定温度和实际温度，所以需使用两块四位数码管，同时选取两块74HC573作为数码管锁存器，采用动态显示，数码管动

9、态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极

10、管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。图4.数码管连接原理图方案二：1602LCD液晶显示1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。1602LCD是指显示的内容为16

11、X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。市面上字符液晶大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。图连接原理图综合比较，因为液晶显示设计比较复杂而成本较高，且数码管也可以满足此设计要求，并且数码管便宜实惠，所以本次设计选择数码管作为显示模块。继电器驱动模块 本设计用单片机的一个I/O口来控制继电器的通断从而控制灯泡的亮灭，以此来达到控制温度的要求。下图是继电器的连接仿真图：图6.继电器仿真连线图3 软件设计 本设计采用单片机控制灯泡从而控制恒温箱，按下电源按钮后，默认设置温度为

12、30度，可通过加减按钮来调节设置温度，在通电的一瞬间，单片机会将从DS18B20得到的温度与设定温度对比，如果此温度小于设定温度，则继电器通电，灯泡发亮，此时恒温箱内温度慢慢升高，当恒温箱温度大于等于设定温度时，继电器断电，灯泡熄灭，同时声光提示5秒，在整个控制过程中可以随时调整设定温度。温度设定模块程序#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int uint temp;uchar flag1;uint sheding=30;unsigned char code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x

13、66,0x6d,0x7d, 0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;unsigned char code table1=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef;void keyscan（） uchar s1,s2; if（S2=0） while（S2=0）; sheding+; if（S3=0） while（S3=0）; sheding-; s1=sheding/10; s2=sheding%10; dula=0; P0=tables1; dula=1; wela=0; P0=0xfe

14、; wela=1; delay（3）; P0=tables2; P0=0xfd; delay（1）;温度读取及声光报警控制模块流程图及程序流程图：开始初始化读取当前温度启动加热装置，声光报警显示温度温度设置While循环，返回是否图7.系统流程图程序：void delay（uint z） 计算机控制系统（第二版）M. 北京：清华大学出版社，2015.2 康华光. 电子技术基础M. 北京：高等教育出版社，20153 姜志海 黄玉清. 单片机原理及应用M. 北京：电子工业出版社，2013附件器件清单：恒温箱器件清单名称型号数量开发板QX-MCS511电源底座电源接口2温度传感器继电器蓝色5V二极管

15、1N4148三极管8050灯泡100W电源线粗线电源插头二相灯泡底座匹配灯泡导线杜邦线6程序代码：sbit DS=P22;sbit dula=P26;sbit wela=P27;sbit beep=P23;sbit S2=P30;sbit S3=P31;sbit S4=P32;sbit led=P10;sbit jdq=P11;bit flag_s;unsigned char code table1=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd, 0x87,0xff,0xef;void delay（uint z） /延时函数，单位ms uint x,y; for（x=z

16、;x0;x-） for（y=110;yy-）;void dsreset（void） /DS18B20复位，初始化函数 uint i; DS=0; i=103; while（i0）i-; DS=1; i=4;bit tmpreadbit（void） /读一位数据函数 bit dat;i+; /i+起延时作用 dat=DS; i=8;while（i return （dat）;uchar tmpread（void） /读一个字节数据函数 uchar i,j,dat; dat=0; for（i=1;i=8;i+） j=tmpreadbit（）; dat=（j1）; /读出的数据最低位在最前面，这样刚好

17、一个字节在DAT里 return（dat）;void tmpwritebyte（uchar dat） /向DS18B20写一个字节数据函数 uchar j; bit testb; for（j=1;j1; if（testb） /写1 i+; else /写0void tmpchange（void） /DS18B20 begin change dsreset（）; tmpwritebyte（0xcc）; / address all drivers on bus tmpwritebyte（0x44）; / initiates a single temperature conversionuint t

18、mp（） /get the temperature float tt; uchar a,b; tmpwritebyte（0xbe）; a=tmpread（）; b=tmpread（）; temp=b; temp /two byte compose a int variable temp=temp|a; tt=temp*; temp=tt*10+; return temp; void keyscan（）void display（uint temp） /显示程序 uchar A1,A2,A2t,A3; A1=temp/100; A2t=temp%100; A2=A2t/10; A3=A2t%10;

19、 P0=tableA1; /显示百位 P0=0xdf; P0=table1A2; /显示十位 P0=0xbf; P0=tableA3; /显示个位 P0=0x7f;void deal（uint a,b） /处理函数 uchar i=5000; a=a/10; if（S4=1） if（a=b） jdq=0; if（flag_s=0） led=0; /led灯提示 beep=0; /蜂鸣器提示 while（i-） keyscan（）; display（tmp（）; delay（1）; /用显示程序实现5s延时 led=1; beep=1; flag_s=1; else if（aa-） display（tmp（）; keyscan（）; while（1）;