基于单片机的温度控制系统设计 毕业设计.doc

学生毕业设计（论文）报告系别：电子与工电气工程学院专业：应用电子技术班号：应电3学生姓名：学生学号：设计（论文）题目：基于单片机的温度控制系统设计指导教师：设计地点：起迄日期：2010.5.4-2010.7.3电子与电气工程学院毕业设计论文毕业设计（论文）任务书专业应用电子技术班级应电083姓名一、课题名称：基于单片机的温度控制系统设计二、主要技术指标：1测量范围为-60°C150°C，测量精度小于1°C，控制精度小于0.2°C。2DS18B20-55°C+125°C，测温分辨率可达0.0625°C3LCM1602由32个字符点阵块组成，每个字符点阵块由5×7或5×10个点阵组4AT24C02B含256×8位存储空间，具有工作电压宽(2.55.5V)、擦写次数多(大于10000次)、写入速度快(小于10ms)三、工作内容和要求：本温度控制系统主要包括单片机控制模块，温度采集模块，温度显示模块，温度上下限调整模块，电机驱动模块和外部存储模块等六大部分。该温度控制系统的核心是单片机控制模块，它采用的是Atmel公司的AT89C51，该单片机能够根据温度传感器DS18B20所采集的温度数据来控制加热器或致冷器的启停，从而把温度控制在设定的范围之内。在温控开关被激活的情况下，当温度低于设定的下限时，单片机启动加热器加热，同时点亮绿色发光二极管，当温度高于设定的上限时，单片机启动致冷器降温，同时点亮红色发光二极管。所有温度数据均通过液晶显示器LCM1602显示出来。为了防止单片机掉电引起的数据丢失，温度上下限的设定值存储在AT24C02B中。四、主要参考文献：1周润景，张丽娜基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真M北京:航空航天大学出版,2006.P321P3262王忠飞，胥芳MCS-51单片机原理及嵌入式系统应用M西安：西安电子科技大学出版社，2007P268-2733Microchip24C01B/02B8位PIC®单片机产品手册ED/OL，http:/www.chuandong.com/publish/data/2007/2/data_14_27926.html.4赵娜，赵刚，于珍珠等.基于51单片机的温度测量系统J.微计算机信息，2007，1-2：146-148。学生（签名）2010年5月7日指导教师（签名）2010年5月10日教研室主任（签名）2010年5月10日系主任（签名）2010年5月12日电子与电气工程学院毕业设计论文毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目基于单片机的温度控制系统设计一、选题的背景和意义：随着科学技术的不断发展,各企业对温度检测技术提出了更高的要求,希望利用新的检测方法,制造出适应性更强、精度更高、性能更稳定、并具有智能功能的新一代温度检测仪表。单片机在检测和控制系统中得到了广泛的应用，温度是一个系统经常需要测量、控制和保持的量，而温度是一个模拟量，不能直接与单片机交换信息，采用适当的技术将模拟的温度量转化为数字量在原理上虽然不困难但成本较高，还会遇到其它方面的问题。因此对单片机温度控制系统的研究有重要目的和意义。因此本系统采用AT89C51设计了温度实时测量及控制系统，具有安全可靠、操作简单方便、智能控制等优点。另外,此测控系统以及相关产品的研发,既有利于推动工控技术的发展,又能带来可观的经济效益和社会效益。二、课题研究的主要内容：1提出符合设计要求的温度控制系统方案，并阐述了其工作原理。2完成各模块电路的设计包括单片机控制模块、温度采集模块、控制电路模块、外部存储模块、温度上下限设置模块、温度数据采集模块。3软件部分设计包括LCM1602显示程序、按键扫描及处理程序、温度采集程序、温度越界判决程序、AT24C02B读写程序。4运用PROTEUS软件进行仿真。二、主要研究（设计）方法论述：方案一：测温电路的设计，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。方案二：考虑使用温度传感器，结合单片机电路设计，采用一只DS18B20温度传感器，直接读取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现，故实际设计中拟采用方案二。电子与电气工程学院毕业设计论文四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期）工作内容2010.5.042010.5.07数据检索，收集国内外最新的相关资料；2010.5.082010.5.10结合国内外的研究现状，分析该研究的实际意义，撰写开题报告；2010.5.112010.6.24参考收集好的资料撰写论文的具体内容；2010.6.252010.6.29对写好的论文进行审核，并进行修改补充；2010.6.302010.7.03准备答辩。五、指导教师意见：该选题符合所学专业研究方向，研究途径可行，计划安排合理，同意开题。指导教师签名：宋艳2010年5月10日六、系部意见：系主任签名：2010年5月11日电子与电气工程学院毕业设计论文目录摘要Abstract第1章前言.1第2章系统总体设计.22.1功能说明.22.2系统总体设计.2第3章温度系统的硬件设计.33.1单片机控制模块.33.2温度数据采集.43.2.1DS18B20的简介.43.2.2DS18B20的工作原理.43.4显示模块.63.5外部存储模块.63.6温度上下限设置模块.63.7控制电路模块.6第4章系统软件设计与PROTEUS仿真.74.1系统软件设计.74.1.1主程序.74.1.2温度采集程序.94.1.3LCM1602显示程序.104.1.4键盘扫描及处理程序.104.2PROTEUS仿真.12第5章系统的调试与测试.135.1系统调试.135.1.1硬件电路故障及解决方法.135.1.2硬件调试方法.135.2系统的测试分析.14第6章结束语.15答谢辞.16参考文献.17电子与电气工程学院毕业设计论文摘要单片机在检测和控制系统中得到了广泛的应用，温度是一个系统经常需要测量、控制和保持的量，然而温度是一个模拟量，不能直接与单片机交换信息，采用适当的技术将模拟的温度量转化为数字量在原理上虽然不困难但成本较高，还会遇到其它方面的问题。因此对单片机温度控制系统的研究有重要目的和意义。本温度控制系统主要包括单片机控制模块，温度采集模块，温度显示模块，温度上下限调整模块，电机驱动模块和外部存储模块等六大部分。该温度控制系统的核心是单片机控制模块，它采用的是Atmel公司的AT89C51，该单片机能够根据温度传感器DS18B20所采集的温度数据来控制加热器或致冷器的启停，从而把温度控制在设定的范围之内。关键词：单片机；温度控制系统；温度传感器；显示器电子与电气工程学院毕业设计论文AbstractThesinglechipmicrocomputerisrequiredextensivelyinmeasurementandcontrolsystems，andthetemperatureneedtobesurveyed，controlledandmaintainedbyasystemfrequently。Butthetemperatureisananalog，cannotexchangeinformationwiththesinglechipdirectly。Inprinciple，itisnotdifficulttotransformthesimulatedtemperatureintothedigitalquantity，ifadoptingPropertechnique。Butgetstheelectriccircuitmorecomplex，thelostismoreexpensive，andotherquestionscanbemet。Soitisveryimportantforresearchofsinglechiptemperaturecontrol。ThetemperaturecontrolsystemmainlyconsistsofMCUcontrolmodule，thetemperatureacquisitionmodule，thetemperaturedisplaymodule，thetemperatureonthethresholdadjustmentmodule，motordrivermoduleandtheexternalmemoryunitwithsixsections。Thetemperaturecontrolsystemisthemicrocontrollercontrolmodule，whichusestheAtmelCorporationAT89C51，theMCUcanbecollectedaccordingtothetemperaturesensorDS18B20temperaturedatatocontrolthestartandstopheatingorcoolingdevicetosetthetemperaturecontrolwithintheset。Keyword:Single-chipMicrocomputer；thetemperaturecontrolsystem；temperaturesensor；digitaldisplay电子与电气工程学院毕业设计论文1第1章前言温度在工业自动化、家用电器、环境保护、安全生产和汽车工业等部分中，都是最基本的检测参数之一。特别是化学工业自动化系统中，一般温度检测占全部检测点的50%以上，可见温度检测的重要性所在。随着科学技术的不断发展，各企业对温度检测技术提出了更高的要求，希望利用新的检测方法，制造出适应性更强、精度更高、性能更稳定、并具有智能功能的新一代温度检测仪表。目前，温度的自动控制系统大多采用的电子式控制方式，主要存在以下两个明显缺点：采用的元器件比较落后，导致电路较为复杂，使用的逻辑元器件也较多,增加了备件管理和维护工作的难度；由于系统整体比较复杂，同时模拟仪表的实现功能的限制，因此这些温度控制器都采用了最简单的控制规律，不能提供很好的控制性能。综合以上的各种不利因素，我认为，此类控制系统己经无法满足日益提高的控制性能需求，必须采用新的控制方式。鉴于此，我提出了基于单片机控制的温度控制方法。我们知道,单片微处理器具有高精确度、高灵敏度、高响应速度，以及耗能少、机构小、可以连续测量、自动控制、安全可靠等优点，非常适合嵌入式控制。同时，其逻辑控制运算是由软件来进行的，可以容易的实现各种控制规则,甚至是比较复杂的控制算法的实现，而且不受外界的工作环境的影响，因此基于单片机的温度测量及控制变得越来越重要。本设计采用单片机AT89C51设计了温度实时测量及控制系统，具有安全可靠、操作简单方便、智能控制等优点。另外，此测控系统以及相关产品的研发，既有利于推动工控技术的发展，又能带来可观的经济效益和社会效益。电子与电气工程学院毕业设计论文2第2章系统总体设计2.1功能说明单片机AT89C51能够根据温度传感器DS18B20所采集的温度数据来控制加热器或致冷器的启停，从而把温度控制在设定的范围之内。在温控开关被激活的情况下，当温度低于设定的下限时，单片机启动加热器加热，同时点亮绿色发光二极管，当温度高于设定的上限时，单片机启动致冷器降温，同时点亮红色发光二极管。所有温度数据均通过液晶显示器LCM1602显示出来。为了防止单片机掉电引起的数据丢失，温度上下限的设定值存储在AT24C02B中。从而实现了以单片机为核心的温度控制系统。2.2系统总体设计系统主要包括单片机控制模块，温度采集模块，温度显示模块，温度上下限调整模块，电机驱动模块和外部存储模块等六大部分。系统总体框架如图2-1所示。其中控制模块是整个设计方案的核心，它控制了温度的采集、处理与显示、温度上温度下限值的设定与温度越限时电机的启动。温度采集模块是通过感受外界温度传给单片机，由单片机控制在温度显示模块显示出来。外部存储模块是存储设置的温度上下限初值，以及存储当时的温度值以防系统断电时数值丢失。图2-1系统总体框架温度采集模块温度显示模块单片机控制模块电机驱动模块外部存储模块温度上下限调整模块