基于单片机的温度测控系统设计

SHANDONG 毕业设计说明书 基于单片机的温度测控系统设计基于单片机的温度测控系统设计 学 院：电气与电子工程学院 专 业： 自动化 学 生 姓 名： 葛增鲁 学 号: 0812106975 指 导 教 师： 孟天星 2012 年 6 月 摘 要 I 摘 要 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非常实 用的意义。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。本着熟悉单片机编程，系 统设计的目的，增强动手合作能力，选择了做单片机实时温度监控报警系统这 个实验项目。本开放性实验主要由 AT89S52 芯片、1602 液晶显示器、DS18B20 数字式温度传感器、蜂鸣器等组成。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括： 温度检测电路、温度控制电路、PC 机与单片机串口通讯电路和一些接口电路 。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。通过编程，通 过温度传感器实时采集环境温度显示在液晶屏上，并经过单片机处理，设置两 个上限温度报警值，经过继电器控制外围执行电路。本系统可用于智能家居温 控报警，车间温控等，具有一定推广价值。 关键字：关键字：温度报警 , LCD1602 ,DS18B20 Abstract II Abstract The temperature is constantly in the daily life of physical and temperature controls in various fields have a positive meaning. SCM using their right to control not only easy to control, simple, such as the characteristics of flexibility, but can also significantly increase the temperature was charged with the technical indicators, which can greatly enhance the quality of the products. Therefore, intelligent temperature control technology is being widely adopted. In line with the familiar with microcontroller programming, system design purpose, to enhance cooperation ability, chose to be a single chip microcomputer temperature monitoring alarm system in real time the experimental project. This opening experiments mainly by AT89S52 devices chip, 1602 LCD monitor, digital temperature sensor DS18B20, a buzzer etc. In the article introduced this control systems hardware part, including: Temperature examination electric circuit, temperature-control circuit, PC machine and monolithic integrated circuit serial port communication channel and some interface circuit. The monolithic integrated circuit through carries on corresponding processing to the signal, thus realizes the temperature control goal.Through the programming, through the temperature sensor real-time data acquisition environment temperature display on the LCD panel, and single chip processing, set two upper limit temperature alarm value, after relay control peripheral implementation circuit. This system can be used in intelligent household temperature alarm, temperature control and workshop, has certain value promotion. Keyword: temperature alarm LCD1602 DS18B20 目录 III 目录 摘 要 ABSTRACT.II 目录III 第一章 绪 论1 1.1 系统的发展历史1 1.1.1 国外温度测控系统研究 1 1.1.2 国内温度测控系统研究 1 1.2 系统的发展意义1 1.3 目的与要求2 1.4 主要设计内容.2 1.5 主要设计技术指标与参数.3 第二章 系统设计方案 4 2.1 温度传感器的选择4 2.2 显示电路的选择5 2.3 单片机的选择6 第三章 系统硬件电路 8 3.1 单片机最小系统的设计 8 3.2 温度传感电路设计9 3.2.1 DS18B20 简介.9 3.2.2 温度传感器电路设计 .15 3.3 键盘电路设计.17 3.4 温度控制电路的设计17 3.5 显示电路设计18 3.5.1 LCD1602 简介.18 3.5.2 显示电路设计.20 3.6 电源模块设计.20 目录 IV 3.7 系统硬件电路图.21 第四章 系统软件设计 23 4.1 系统软件流程图.23 4.2 读温度子程序流程图.25 4.3 温度传感器读取温度以及显示温度的子程序.26 总结30 参考文献31 致 谢32 附录一 系统程序清单 33 附录二 整机电路图40 第一章 绪论 - 1 - 第一章 绪 论 1.1 系统的发展历史 1.1.1 国外温度测控系统研究 20 世纪 70 年代，国外就已经对温度控制技术开始做出研究。当时是通过 模拟式的组合仪表对现场信息进行采集并进一步的对信息指示、记录和控制。 80 年代末，分布式控制系统被开发出来并被广泛应用。现在世界各国对温度测 控技术都投入了巨大力量致使该技术发展很快，在该领域较为领先的国家正向 着完全无人化、自动化的方向发展。 1.1.2 国内温度测控系统研究 大约由 20 世纪 80 年代开始，我国才开始对温度测控系统进行研究。我国 温度测控系统发展是在吸收发达国家温度测控技术的基础上，通过掌握温度室 内微机控制技术，从而实现了对温度的单项环境因子的控制。计算机应用温度 测量和控制设施的发展，是一个简单的应用阶段的消化和吸收，过渡和发展的 实际应用阶段。我国温度测控系统在技术上与发达国家相比仍存在较大差距， 多参数的综合控制系统并没有应用到实际当中，主要是单参数单回路系统居多， 现实中的温度测量控制没有达到智能化、自动化的程度，在实际的生产应用中 仍然存在着诸多的问题。 1.2 系统的发展意义 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，温度控制系统已经深 刻的影响着人们生产生活的各个方面，但温度控制一直是一个未深入研究开发 的领域，但却又是与人们实际生活紧密相连的一个课题。面对这种现实状况， 设计一个典型的温度控制系统，具有深远的实际意义及广泛的应用前景。 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。在实验研究和工业生产中，像石油、电力、冶金、化工、粮食存储、 机械制造、酒类生产、航空航天等领域内，温度常常是过程状态和表征对象的 最重要的工艺参数之一，任何化学变化及物理变化都与温度密切相关。比如， 第一章 绪论 - 2 - 发电厂锅炉的温度必须要控制在合理的范围之内；很多物理或化学反应过程必 须在合适的温度范围内才能够正常进行；原油分馏过程中，在不同的压力和温 度条件下进行才能够由原油分馏出煤油、柴油、汽油等不同的产品。在实际应 用中诸多的电子设备对温度也有一定的要求，否则就不能正常工作，同样粮仓 里的储粮以及酒窖内酒的品质都对温度有一定的要求否则就会影响到其质量或 品质。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，温度检测和温度控制已应用 到很多电子产品当中。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。 本课题目的意义主要体现在生活和生产中，在人们的生活环境中，温度扮 演者极其重要的角色，目前中央空调器在各大商场、宾馆、饭店已迅速普及， 随着国民经济的发展，随着人们生活水平的提高，住房面积也迅速的扩大，由 于居室增多，户式中央空调也逐步走入家庭。为了独立控制各个房间的温度， 必须使用温度控制器。 1.3 目的与要求 1、通过设计使学生能将所学的专业理论知识和实践结合起来，做到理论 用于实践，以提高学生的实际动手能力。 2、通过设计，使学生全面了解和掌握单片机的原理与应用，提高自己的 设计能力。 3通过设计，可以培养学生严谨的科学态度，增强学生的系统意识，提高 学生综合分析问题和解决实际问题的能力，为学生毕业之后从事研究工作和管 理工作打下良好基础。 1.4 主要设计内容 1、掌握单片机的原理和特点。 2、掌握温度控制系统温度的控制原理。 第一章 绪论 - 3 - 3、设计系统硬件原理图。 4、系统软件设计。 1.5 主要设计技术指标与参数 1、控制容量 AC250V、3A 2、设计温度范围 10 - 30 3、温度显示 0 -39、2位LCD显示 4、显示误差 0)i-; ds=1; i=4; while(i0)i-; bit tempreadbit(void) /读 1 位函数 uint i; bit dat; ds=0;i+; /i+ 起延时作用 ds=1;i+;i+; dat=ds; i=8;while(i0)i-; return (dat); uchar tempread(void) /读 1 个字节 第四章 系统的软件设计 - 27 - uchar i,j,dat; dat=0; for(i=1;i1); /读出的数据最低位在最前面，这样刚好一个字节在 DAT 里 return(dat); void tempwritebyte(uchar dat) /向 18B20 写一个字节数据 uint i; uchar j; bit testb; for(j=1;j1; if(testb) /写 1 ds=0; i+;i+; 第四章 系统的软件设计 - 28 - ds=1; i=8;while(i0)i-; else ds=0; /写 0 i=8;while(i0)i-; ds=1; i+;i+; void tempchange(void) /DS18B20 开始获取温度并转换 dsreset(); delay(1); tempwritebyte(0xcc); / 写跳过读 ROM 指令 tempwritebyte(0x44); / 写温度转换指令 uint get_temp() /读取寄存器中存储的温度数据 uchar a,b; dsreset(); 第四章 系统的软件设计 - 29 - delay(1); tempwritebyte(0xcc); tempwritebyte(0xbe); a=tempread(); /读低 8 位 b=tempread(); /读高 8 位 temp=b; temp #include void delay(uint z)/延时函数 uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=124;y0;y-) ; void di() /蜂鸣器报警声音 beep=0; delay(100); beep=1; /*=液晶操作=*/ void write_com(uchar com) 附录一 系统程序清单 - 34 - /写液晶命令函数 rs=0; lcden=0; P0=com; delay(3); lcden=1; delay(3); lcden=0; void write_date(uchar date) /写液晶数据函数 rs=1; lcden=0; P0=date; delay(3); lcden=1; delay(3); lcden=0; void write_sfm(uchar add,char date) char shiwei,gewei; shiwei=date/10; gewei=date%10; write_com(0x80+add); write_date(0x30+shiwei); write_date(0x30+gewei); void write_nyr(uchar add,char date) char shiwei,gewei; shiwei=date/10; gewei=date%10; write_com(0xc0+add); write_date(0x30+shiwei); write_date(0x30+gewei); /*=*/ /*=ds18B20 程序=*/ void dsreset(void) /18B20 复位，初始化函数 附录一 系统程序清单 - 35 - uint i; ds=0; i=103; while(i0)i-; ds=1; i=4; while(i0)i-; bit tempreadbit(void) /读 1 位函数 uint i; bit dat; ds=0;i+; /i+ 起延时作用 ds=1;i+;i+; dat=ds; i=8;while(i0)i-; return (dat); uchar tempread(void) /读 1 个字节 uchar i,j,dat; dat=0; for(i=1;i1); /读出的数据最低位在最前面，这样刚好一个字节在 DAT 里 return(dat); void tempwritebyte(uchar dat) /向 18B20 写一个字节数据 uint i; uchar j; bit testb; for(j=1;j1; 附录一 系统程序清单 - 36 - if(testb) /写 1 ds=0; i+;i+; ds=1; i=8;while(i0)i-; else ds=0; /写 0 i=8;while(i0)i-; ds=1; i+;i+; void tempchange(void) /DS18B20 开始获取温度并转换 dsreset(); delay(1); tempwritebyte(0xcc)