毕业设计（论文）-医用恒温箱控制系统设计.doc

I 本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计） (2014(2014 届届) ) 医用恒温箱控制系统设计 院 系 电子信息工程学院 专 业 电气工程及其自动化 姓 名 实际指导教师 助教 名誉指导老师 助教 2014 年 5 月 学号： 2015 届本科毕业论文（设计） I 摘摘要要 随着科技的日益发展进步，单片机技术已经被广泛应用在科研、工作等重要领域内 ，目前也已经普及到我们的日常生活中，并充当着不可或缺的一份子。基于单片机设计 的智能恒温箱不仅具备功能多样化，其用途也十分广泛。它不仅能对控制温度的上限下 限做出精确控制，还能在实时温度不在之前设定好的温度限度内时，单片机发出相关指 令来控制继电器驱动相应的负载，并且同时蜂鸣器和报警信号灯会发出报警信号，极具 智能化。 随着工农业技术的提高以及微型单片机技术的发展，人们对生活环境的环保意识也 有了很大的提升。人们迫切需要一种技术能实现对温度的控制与检测。本设计方案中温 度的主要控制元件是通过采用继电器驱动相关负载来达成的，通过它可以直接驱动大功 率的负载，并将其应用于家庭化、工厂化里的小电量的用电设备，所以能实现对大功率 负载的应用进行控制，其应用前景十分广泛。 智能恒温箱的温度控制系统有极强的可操作性，同时它的结构十分简单，在各行各 业之中都有它的身影出没。当其处于工作状态时，可调的温度控制范围在之前设定完毕 的温度上下限定值之间，如果当前的环境温度值超出了之前设定好的临界温度值，单片 机就会发出对应的报警信号，这时继电器接受相关信号后就能驱动负载，来改变当前的 实时温度值。基于单片机控制的恒温箱温控系统也经常在实验室中出现。工业和医疗设 备方面也能经常看见它的身影。于是智能恒温箱温度控制系统对实验室环境方面的要求 也就显得及其苛刻。 2015 届本科毕业论文（设计） II 在农业温室大棚培育中，大棚中的环境温度对农作物的培育有至关重要的作用，而 在工业生产过程中，因为针对产品的冷热处理控制着产品最后的质量，所以在工业应用 过程中对恒温箱的质量检测也显得极其严格。而在医学研究技术方面，药品、特殊药水 的保存与运输是极其重要的，医用恒温箱系统为疫苗、血液的冷藏保温以及生理盐水的 加温提供了重要的保护条件。在以上各个方面中智能恒温控制系统都扮演着不可或缺的 重要角色。 关键词：关键词：STC89C51STC89C51 单片机；温度控制；恒温箱；单片机；温度控制；恒温箱；DS18B20DS18B20； 2015 届本科毕业论文（设计） III Abstract With the increasing development of technology, computer technology has been widely applied in the important fields of science and work, And it has been applied as an essential part of our daily life at present. Based on the chips design of the smart thermostat, its not only has the functions of diversification, but also Its uses are very broad.It can not only make the precise control of the upper and lower limits of temperature value, But also when the real-time temperature dose not in the temperature limits which had been setted, MCU will control the Relay drive the loads. the buzzer and The alarm signal lamp will send the alarm signal at the same time. With the development of industry and agriculture and the improvement of the technology of single chip microcomputer, Peoples environmental awareness has been greatly improved. There is an urgent need for a technology to achieve the detection and control of temperature, The temperature is controlled by a relay which drives load in the design scheme. It can directly drive the power load, It can be applied to the family, the plants small power electrical equipment. So It can realize the control of the application of large power load.It has a very broad of application prospect. The temperature control system has strong operability, so it is widely used in all walks of life. When it is working, The adjustable range of temperature is In the setting of the temperature limit. If the current environmental temperature exceeds the critical temperature, The MCU will send out alarm signal, so the relay will drive the load to change the current real-time temperature. It often appear in the laboratory which Based on the chips design of the smart thermostat. So it is more strict requirements for the laboratory environment. In the agricultural greenhouse cultivation, The greenhouse environment temperature has an important effect on the growth of crops. In industrial production, Because of the hot and cold treatment of products control products quality, So the quality requirements of the constant temperature box is very high in the industry. In medical technology, the Storage and transport of drugs, special potion is most important. Medical thermostat system provides important protection for vaccines, blood and saline frozen insulation. Intelligent temperature control system plays an important role in all aspects of the above . Keywords：MCU80C51；Incubator；Temperature control； 2015 届本科毕业论文（设计） IV 目目录录 摘摘要要.I ABSTRACT.II 目目录录.III 1 1绪论绪论 .1 1.1 课题研究的背景.1 1.2 发展现状和趋势.1 1.3 课题内容与意义.2 2 2智能恒温箱控制系统总体设计智能恒温箱控制系统总体设计 .2 2.1 系统的主要功能.2 2.2 系统的设计要求.3 2.3 恒温箱的工作流程.4 2.4 恒温箱的工作过程.5 2.5 本章小结.5 3 3系统的硬件设计系统的硬件设计 .5 3.1 硬件电路设计概述.5 3.2 时钟频率电路设计.6 3.3 复位电路的设计.7 3.4 显示电路的设计.8 3.5 开关键盘的设计.8 3.6 温度采集电路设计.9 3.7 本章小结.10 4 4系统的软件设计系统的软件设计 .10 4.1 软件任务分析.10 4.2 程序流程图.11 4.3 本章小结.13 5 5联调与测试联调与测试 .14 5.1 调试过程.14 5.2 硬件调试.14 5.3 软件调试.14 5.4 功能实现.14 结论与展望结论与展望.15 致谢致谢.16 参考文献参考文献.17 附录附录 A A：系统原理图：系统原理图 .18 附录附录 B B：系统：系统 PCBPCB 图图 .19 附录附录 C C：系统仿真图：系统仿真图 .20 附录附录 D D：系统源程序：系统源程序 .21 2015 届本科毕业论文（设计） 1 1 1绪论绪论 1.1.1 1课题研究的背景课题研究的背景 随着时代的发展，科技的进步，单片机技术的应用也越来越普及。在给日常生活带 来了极大的便捷的同时，也扮演着不可或缺的角色，成为了越来越多人重要的追求目标， 但是人们对它的控制要求也越来越高，所以我们要从基本的单片机技术着手发展，为人 们提供更便利的生活保障的同时，单片机技术也在努力迎合着社会市场的需要。 智能调温下的温度控制在现代的医疗技术中扮演着极其关键的重要点，而且它也被 广泛应用在工业生产以及食品加工等领域，所以智能温度的测量与调控具有不可忽视的 影响与重要性。目前市场上大部分传感器的主要形式是通过电压输出的，而且通过不同 种类的传感器，其转换出来的非线性曲线也各不相同，所以产品普遍缺乏通用性与互换 性，受影响限制因素较大。 在当前的市场应用中，温度传感器所占的比例还是相当可观的，但由于在传统的环 境中温度传感器的测量参数容易受到温度湿度的影响，而且难以校正，所以温度是所有 被测参数中最难精确测量的。但由于通过常规方法测量被测温度参数的滞后时间很长， 得到的温度误差结果精度太低。 随着近几年以来的发展，国内的传感器技术也在集成化、智能化的方向不断前进着， 并且在相关技术研究方向上，为温度测量技术的提高创造了极其优越的环境。智能温度 控制系统经常被应用在农业和生物研究方向上，在其研究测试中提供精确的温度控制。 智能温度控制系统还提供了其必要的环境模拟条件，因此在各种行业中都能看到智能温 控系统的身影。 在研究针对智能恒温的控制系统过程中，数字温度传感器有着很重要的作用，它能 将温度信号变为数字信号传送到微控制器，然后微控制器将处理后的温度值发送到 LED 数字显示和通过与给定值的相比较，经双方面传送后，来确定究竟处于高温状态还是低 温状态，以便采取适当的加热或冷却措施来使温度达到设定值。 单片机由于其易于控制，灵活，操作简单等优点，其应用前景十分广泛。 1.1.2 2发展现状和趋势发展现状和趋势 目前，计算机控制技术日益更新，在其飞速发展的同时，在工业生产领域中时时刻 刻都能看见智能恒温控制系统的广泛应用，而在日常生活中，人们也在频繁的利用计算 机控制技术。在不同的领域，不同的控制的环境中，往往还因受限于目标，成本等因素 2015 届本科毕业论文（设计） 2 的影响，通常需要进行单独设计一个系统，以其独有的结构和功能，才能被用于特定的 情况，最后才能达到最理想的控制效果。 目前，国外的温度控制系统和专业设备正朝着更高智能、更符合人们需求的方向快 速发展。温度控制系统现已被广泛的应用在全球范围的各类行业中，但国内目前温度控 制器技术依然处于较低的位置，在技术方面的发展受限因素较多，与国外相关技术领域 相比仍然有很长的一段路要走。 国内的温度控制技术正处在一个稳定发展的水平，但在某些相关的技术领域还不是 很成熟，在要求更高的控制应用领域内，控制仪表还没有形成较成熟的商品化体系，应 用前景也不是太乐观。因此，温度控制仪表等行业与国外对应产业还有一定的差距。 目前，各行各业都对嵌入式系统开发技术抱有积极的心态，并且越来越多行业争相 利用嵌入式技术，使得嵌入式技术得到了研发以来从未有过的迅猛发展，现如今，在各 领域和行业内被广泛使用的产品一般都具有集成高科技、控制系统内部的单芯片的体积 小、性价比较高、可靠性好、以及适用范围大和独有的指令系统等众多优点。 1.1.3 3课题内容与意义课题内容与意义 智能医用恒温箱温度控制系统具有明显的读数方式，有较大的测温范围，能实现精 确的控制，负载种类较多，并有 LED 显示等优势。这是传统的温度计所不具备的优势条 件。智能医用恒温箱的输出温度是采用数字显示的工作方式，而且它被广泛用在那些测 温比较准确的地方或者是科研实验室，智能温度控制系统的设计控制器是基于单片机 STC89C51 制作的，测温传感器采用的是 DS18B20，而用 LED 数码管来作为显示设备实 现对温度控制的显示，通过单片机发出相关指令来控制继电器，从而驱动负载的运行。 智能恒温箱的温度控制系统是围绕 STC89C51 单片机为硬件核心来进行设计的。由 于采用了 DS18B20 温度传感器，使智能恒温系统的软件设计、硬件设计都有明显的简化。 温度传感器的温度检测限度为 0-99.9 摄氏度，精度精确到 0.1 摄氏度。确保了温度检测的 精准性，同时其检测范围大，无需担心被测温度超出检测范围的状况。系统可以手动设 置温度的上下限度值，系统的初始上限温度为 38 摄氏度、初始下限温度为 5 摄氏度，当 智能温控系统的主控机单片机发出相关信号时，继电器接收指令从而控制负载工作， 指示灯能指示对应的加热状态和制冷状态。 2 2智能恒温箱的系统概述智能恒温箱的系统概述 2.2.1 1系统的主要功能系统的主要功能 2015 届本科毕业论文（设计） 3 智能恒温箱温度控制系统是采用单片机为核心来设计的，最大化的发挥了单片机的 性能。整个系统由组合式的模块化构成，分别是温度的检测、温度的调控、温度设定按 钮、当前温度的显示、设定温度的显示、当前温度的显示转换按钮组成。系统还能根据 需要建立多个独立或相关的其他功能。系统的主要功能模块方框图如图 2-1 所示。 图 2-1 智能恒温箱也常常被用在人们的日常生活，并有着极其重要的作用。智能恒温箱的 温控系统构成较为简单，主要是围绕单片机和温度传感器为核心来进行设计的，温度传 感器的测量范围比较广泛，可以测定 0到 99.9，精度甚至达到了 0.1，可见其测量 精度高的特点。同时系统可以手动设置温度的上下限定值，系统初始上限温度为 38、 初始下限温度为 5（可以修改程序来变换系统初始设定的上下限温度值）。当智能温控 系统单片机发出相关指令时，继电器接受指令就能控制相应负载运转，有指示灯指示对 应的加热状态和制冷状态。 2.2.2 2系统的设计要求系统的设计要求 温度测量范围为 0-99 ； 2015 届本科毕业论文（设计） 4 精度误差小于 0.1 ； 数码管直读显示； 实现温度控制； 扩展功能：可以手动调节温度的上下限定值和更改报警功能，同时继电器接受相关 指令驱动负载运转。 2.2.3 3恒温箱的工作流程恒温箱的工作流程 恒温箱的工作流程如图 2-2 所示 2015 届本科毕业论文（设计） 5 图 2-2 智能恒温箱的工作原理为：当智能恒温箱在工作状态时，温度传感器会自动分析对 比检测温度值跟设定温度值的差别，然后根据运算结果，继电器接受相关指令驱动负载 来实现加热或降温的措施，使温度达到系统设定的温度区间内。并且温度传感器能通过 数码管将实时温度和设定温度显示出来。 2.2.4 4恒温箱的工作过程恒温箱的工作过程 1.设定初始温度。系统通电后数码管会显示当前的实时温度，按下设置按钮，进入温 度的设定状态，首先设定的是温度上限值，按下加减按钮手动调节理想的温度上限，选 择完毕再次按下设置按钮会进入温度下限的设定，同样按加减按钮设置理想的温度下限， 注意温度下限不会超过已设定好的温度上限。设定完毕后再次按下设置按钮即可退出温 度设定状态。 2.温度的采集。系统通过温度传感器进行温度的检测来获得当前的实时温度，并将所 检测的实时温度信息转换成常用的摄氏度来保存。 3.温度的调整。系统将上一步温度传感器检测的实时温度与设定的理想温度进行对比 运算，如果检测的当前实时温度低于设定的理想温度，继电器会驱动加热负载，若当前 实时温度高于设定的理想温度，继电器就会驱动散热负载。 4.实时温度的显示。智能温度监测系统能通过数码管显示当前的实时温度。 2.2.5 5本章小结本章小结 本章主要阐明了智能恒温箱温度控制系统的工作原理、工作流程。在说明智能恒温 箱的工作原理时，文章重点描述了系统电路的组成结构和如何实现温度采集和温度控制。 在系统流程介绍阶段，通过与设计的内容对比，说明了怎么合理的设置系统参数。 3 3系统的硬件设计系统的硬件设计 3.3.1 1硬件电路设计概述硬件电路设计概述 智能温度控制系统的软硬件设计之间有一定的差别，但两者又相互依存。 温度控制系统中硬件设计工作内容在设计初始时较复杂，设计后期还会根据系统需 要做出修改与调整。但只要经过充分的技术准备，基本不会出现硬件设计再修改的情况。 而软件设计是贯穿整个温度控制系统，在系统设计的成熟期大部分为进行相关的软件设 计。 2015 届本科毕业论文（设计） 6 硬件电路的设计方案应注意几个重点： 第一：采用 STC89C51 单片机作为恒温箱控制系统的主控制系统。STC89C51 芯片的功 能实现较强，可以用来简化整个设计电路。同时其芯片内部程序空间足以满足智能温度 控制系统的设计。而且它的集成度很高，有良好的可靠性，同时还有较强的控制能力， 对功耗的控制也十分优秀，以及拥有优秀的扩展性，能在较低电压下工作。 第二：采用 DS18B20 温度传感器作为恒温箱控制系统的主要传感器。在以单片机为 核心的电路设计过程中，温度传感器模块轻易就能完成对当前实时温度的测量，并将其 以常用的摄氏度的形式转换保存，而且传感器电路的连接电路比较简单，对软件设计的 难度也较小，可以达到设计要求。 第三：采用数码管作为显示模块。虽然数码管的显示限制较大，但在本设计系统中 能完全显示温度值，价格也较便宜，综合考虑情况下，数码管更适合智能温控系统的设 计。 第四：系统应多预留一些 RAM 空间。因为 STC89C51 芯片内部的 RAM 空间不多。 如果系统增加了对外部 RAM 空间的配置，则根据需要多预留一点空间。若要进行大批量 数据的处理，则应预留足够大的 RAM 空间，以备不时之需。随着软件设计水平的整体提 升，控制系统的功能也得到了显著的增强，往往只要进行软件数据处理算法的改进，就 不必对控制系统的硬件做出改动替换。只要在硬件设计初期多预期会出现的情况，等到 真正进行硬件设计时才有备无患。 第五：系统要多预留输入输出端口。在控制系统设计完毕后，进行最终试用时有可 能会出现之前没有预料到的情况。这时采用软件设计改进的方式往往无效。如果系统需 要进行新的信号采集测试或者控制新的物理量，就要按照需求增加 I/O 口，如果在设计初 始就考虑到这种情况，多预留了输入输出端口，就能在某些特殊场合发挥极大的作用。 第六：为系统控制留后续设计余地。当进行控制系统设计时，往往要多考虑预期会 发生的情况，为后续改进扩展留后路。这样当系统需要进行某方面调整时不用重新再设 计。只需进行扩展设计即可。 3.3.2 2时钟频率电路设计时钟频率电路设计 在智能恒温箱控制系统中，时钟驱动微控制器单片机进行工作，而单片机内部存在 有时钟振荡电路，通过它的运转确定了单片机芯片的工作频率，单片机在拥有一个外部 振荡器源的情况下其内部各个单元就可以接收时钟信号。 时钟电路如图 3-1 所示。 2015 届本科毕业论文（设计） 7 图 3-1 时钟振荡电路以石英晶体振荡器为核心，晶体振荡器在时钟振荡电路延时一段时间 后起振，所以石英晶体的频率决定了时钟振荡电路的频率。振荡同时会在引脚产生正弦 波时钟信号。 3.3.3 3复位电路设计复位电路设计 智能恒温箱控制系统中复位电路由硬件复位电路和软件复位组成，硬件复位是指复 位之后寄存器的数值全部都恢复到设定之前的初始值了。值得注意的一点是若之前采用 了倒计时记忆功能时，则不能对智能温控系统中单片机实行硬件复位。 智能恒温箱系统中硬件上电复位电路和手动电路由电容 C1、电阻 R1、R2 和按钮组成。 当电容在充电过程中，系统的上电复位电路会暂时导通，并在电阻 R1 的两端会产生一个 电压降，这时微控制器单片机的复位脚上得到一个高电平，一段时间后电容会因为充满 电造成断路，微控制器单片机的复位脚上的高电平则会慢慢减小至零，此时为低电平状 态，这时微控制器单片机完成上电复位过程，程序开始执行。当进行手动复位时，只需 手动按下复位按钮即可让单片机复位。其电路图如图 3-2 所示。 图 3-2 2015 届本科毕业论文（设计） 8 3.3.4 4显示电路设计显示电路设计 1显示电路概述 智能恒温箱控制系统中显示模块和硬件有紧密的关联。此设计中采用的是七段 LED 显示，常用的方法为静态显示和动态显示。静态显示优点是编写程序难度较小，占用 CPU 时间较少，显示的亮度，温度等容易调节，显示稳定。缺点是占用单片机 I/O 口端 口线较多。而动态显示的优点是占用单片机 I/O 口端口线较少，缺点是显示亮度不够稳定， 受外部影响因素较多，编程较复杂，占用 CPU 时间较多。由于智能恒温控制系统中其他 功能需要占用较多的端口线，所以通常会采用动态显示方法。 2显示电路整体设计 显示电路如图 3-3 所示： 图 3-3 显示电路中 RP1 代表排阻，其中一端连接到显示电路之中代表上拉电阻。而另一端 的电阻全部连接在一起并连接到电源，显示电路中单片机的 P2.0、P2.1 口连接两个七段 数码管的公共端，并且端口的输出信号被用作进行动态扫描。 在动态扫描过程中，由于数码管的循环显示的周期速度较快，所以通过眼睛发现的 依然一个多位同时显示。 3.3.5 5开关键盘设计开关键盘设计 按钮开关在本质上是属于机械、有弹性的开关。当开启开关按钮时，即按下按钮， 按钮内置的复位弹簧被压缩，使静片触点与动片触点相接触，接通了键盘引脚，当松开 按钮时，按钮内置的复位弹簧弹开动片触点，使静片触点与动片触点相分离，断开键盘 2015 届本科毕业论文（设计） 9 引脚。 常见的电子控制装置中都可以实现对数据的输入或操作设置特殊功能。因为它有按 键输入电路的设计，在整个控制系统电路中，如果按键数不多可以采用独立式按键的方 法。当在按键较多的时候常采用软件的方法消除抖动，按键开关输入目前面临的问题是 如何针对按键抖动采取合适措施处理。判定是否有按下按键主要取决于跟按键相连接的 引脚状态是处于高电平状态还是低电平状态。 3.3.6 6温度采集电路温度采集电路 图 3-4 中 U2 就是温度传感器。 温度采集电路如图 3-4 所示： 图 3-4 1DS18B20 温度传感器的主要特点： 第一：传感器有其自身独有的接口方法，与单片机通过简单连接就能实现双向连接。 第二：温度传感器接入系统不需额外的连接设备。 第三：有简单的供电方式。温度传感器只需要数据线就能实现供电。 第四：温度传感器的检测温度范围较广，能进行精确检测。 第五：温度传感器的读数方式能通过箱单片机录入相关程序来控制。 第六：允许手动设置报警信息的上下限。 第七：安全性较大。即使接入电路方式错误，但不会发生损毁现象。 第八：多个温度传感器可使用多点检测方式使温度检测更精准。 2DS18B20 温度传感器的引脚介绍：如图 3-5 所示 2015 届本科毕业论文（设计） 10 图 3-5 DS18B20 引脚分为：IO 口为输入输出端口，数据输出方式为漏极开路输出，IO 口外 接上拉电阻后在常态下呈现高电平状态。UDD 是可选择的外部电源端口，当不需要使用的 时候将其接地。 3.3.7 7本章小结本章小结 本章主要阐明了智能恒温箱控制系统是围绕单片机为核心，并依托其构建的硬件模 块的设计步骤，以及具体的设计方案。详细分析了温度控制系统的电路运行原理。在系 统设计时，通过向单片机录入程序的方式，结合温度控制系统的时钟频率电路、复位电 路、显示电路、温度采集电路来实现对温度的控制，设计出符合要求的智能恒温箱。 4 4系统软件设计系统软件设计 4.4.1 1软件任务分析软件任务分析 智能恒温控制系统的软件设计是跟硬件设计同步进行的。然后根据相互的特性分配 各自要完成的功能设计。当系统的硬件设计基本完成后，相关软件设计也能基本确定了。 系统的软件设计的首要任务是对整个设计做一个整体规划，常规的规划方式是将软 件进行区分类别。一种分为执行软件，它能对系统的需求做出操作执行，如对信号的检 测，数据的计算，温度的显示以及输入输出控制等。另一种就是监控软件了，它能按照 系统需求实现对各模块的监控，并将过程反馈给系统控制。这两种软件在智能温度控制 系统中都是不可或缺的一部分。 系统中软件进行任务分析时，通常可将执行模块从软件里区分出来，并将对应模块 进行输入输出定义，而且需要提前将执行模块运行工作时相关的数据类型和结构同时规 2015 届本科毕业论文（设计） 11 划设计好。 在规划好控制系统的执行模块时，可进行监控软件的设定。首要任务是在满足系统 需要跟键盘位置的条件下设计出最优结构以实现对程序的监控。一般来说监控程序相对 执行模块较复杂，且较难控制。 4.4.2 2程序流程图程序流程图 4-1：温度采集子程序流程图 2015 届本科毕业论文（设计） 12 9字节完？ 移入温度暂存器 将温度数据转化摄 氏温度并存储 返回 DS18B20初始化 发跳过ROM命令 写DS18B20 发出温度转换 开始命令 持续1s，等待 AD转换 读温度前 DS18B20初始化 发跳过ROM命令 发读取温度命 令 读取温度操作 Y N 图 4-1 4-2：温度比较处理子程序流程图 2015 届本科毕业论文（设计） 13 图4-2 4-3：温度显示子程序 图 4-3 4-4：主程序流程图 2015 届本科毕业论文（设计） 14 开始 初始化 设定温度 温度采集计算 显示温度 温度显示切换 结束 温度比较处理 图 4-4 4.4.3 3本章小结本章小结 本章主要阐明了智能恒温箱温度控制系统的软件设计流程，通过将软件程序录入单 片机内部的方式来实现对恒温箱中温度的控制。 5 5联调与测试联调与测试 5.5.1 1调试过程调试过程 智能温控系统的调试一般分为硬件调试和软件调试，在一定的分析设计基础上，可 2015 届本科毕业论文（设计） 15 以一边进行硬件制作，一边进行相应的调试，这样对问题的及时分析和解决有很大帮助， 不容易出现太多问题积累的现象，不至于后期出现一个问题导致整个设计全部检查，进 而也就不会在调试这一环节浪费大量时间。而在软件编写过程中，最好是分模块编写， 在硬件调试成功的基础上，就可以做系统整体的调试，而本设计成功的关键就是运用了 联机调试。 5.5.2 2硬件调试硬件调试 1系统通电后观察系统是否能正常运行，如果不能，则根据原理图对电路进行分模 块检测，看是否存在不正常焊接问题，如果焊接不存在问题，则再进一步检测下一环节， 直到找出问题并解决问题。如果所有检测均正常，但系统仍不能正常运行，则需要对继 电器驱动负载部分进行检测，因为继电器接口电路部分可能接触不良或者未接入系统电 路，所以，可以重新连接继电器驱动电路及负载连接电路即可。 2硬件问题及解决方案： LED 灯不亮：检查 LED 灯的阴阳极是否接反，或是否损坏； 蜂鸣器不响：检查蜂鸣器是否接反，或是否损坏； 负载无法运行：检查继电器驱动负载部分的电路连线。尝试重新插拔。 5.5.3 3软件调试软件调试 为了具体检测某些硬件电路是否存在问题，可以通过编写一个小程序来进行检测，如 果检测出问题，则看是相应的硬件问题还是软件问题，如此逐级分模块检测，可以快速 便捷的对整个系统软件进行检测和完善。 5.5.4 4功能实现功能实现 确保设定温度在温控系统可调的范围内，同时实时温度在设定温度的范围附近上下波 动。同时温度设定问题给功能带来的影响。此时数码管显示当前实时温度，当出现温度 低于或高于设定值时蜂鸣器的鸣笛报警，相应的指示灯亮，继电器驱动相应的负载运行。 2015 届本科毕业论文（设计） 16 结论与展望结论与展望 经过这段时间不间断的深入研究学习，毕业设计总算结束了。虽然不是什么大不了 的事情，却也让自己学会了很多东西，尤其是做事的态度。无论做任何事情都要有一定 的耐心和毅力，态度端正了，事情也就成功一半了，遇到困难更要知难而进，要坚持找 到问题所在并想办法去解决它，另外在学习过程中要虚心请教，学会与人交流合作，认 真听取老师和同学们的意见。 智能恒温箱的系统主要是围绕单片机为硬件核心设计的。温度采集模块采用了 DS18B20 温度传感器，由于其先进，简便的检测原理，使智能恒温系统的软件设计、硬 件设计都有明显的简化。而系统的驱动负载模块则采用了通过继电器驱动负载，使系统 的硬件电路设计也提供了很大的便捷。智能温度控制系统在硬件设计里主要对 DS18B20 的组成、使用做了详细的说明介绍。温度控制系统中软件编程则采用了汇编语言的方式， 可以使整个软件系统更易编程，调试，和改进。系统的软件设计同样采用模块化进行设 计。 当然，不仅仅只是在做事的态度上有所感悟，相关知识也重新学习和巩固了一下， 通过毕业设计对之前在书本上那些似懂非懂的专业知识加深了理解，更加体会到了如何 将理论与实际相结合，从而发挥知识更大的作用。只有自己亲自动手操作，才能体会其 中的奇妙与不易。从最开始的似懂非懂到对电路设计的大致了解，再到自己亲自研究学 习，体验系统设计中简单的电路设计、画图及调试等一系列过程，很好地锻炼了自己的 动手操作能力，也让自己深刻的体会到了纸上读来终觉浅，绝知此事要躬行的道理。 智能温度控制技术的发展速度也在迅猛提升，在以后的实践学习中还要对系统做出 修改和调整，智能温控系统的硬件重新设计可借助于片上系统 SOC 或者也可以使用 DSP 和 ARM 的方法实现。而智能温控系统的软件改进可试用日益发展的智能控制法，或者使 用系统软件开发，放弃传统的编程模式，使智能温度控制系统得到进一步改进和优化。 2015 届本科毕业论文（设计） 17 致谢致谢 经过这么久的毕业论文设计终于完成了，压在肩头的重担也算放下来了。这篇论文 是在尹静老师和王俊杰老师的指导下完成的。在此，衷心的感谢两位老师的耐心指导， 没有你们的帮助，我想我的毕业设计必定要多走很多弯路。 两位老师不仅治学态度严谨，而且善于发现同学们的不足，并能够及时指出来加以 指导。尤其是王俊杰老师，从最开始的论文选题，到接下来的方案制定，每个环节都亲 自陪同同学们完成，同学们从开始的盲目，到后来有了明确的论文设计计划，都得益于 您的耐心指导。再到后来，为了防止同学们忽视了设计进度，您干脆是对我们逐个定期 检查，不让任何一个同学掉队。在整个论文设计过程中，您还经常现场演示，指导同学 们操作，帮助我们开拓思维，解决问题，一个老师能做到这一点，如何能不让同学们觉 得你平易近人。另外，也要感谢尹静老师在论文设计过程中对我的帮助，因为论文格式 有很多细节问题需要注意，一不留心我们就会犯错误，是您不厌其烦的为我们反复检查， 才让我们的论文顺利完成。同时，也感谢这段时间以来，各位和我一起做毕业论文的小 伙伴们，感谢你们的鼓励和帮助。 当然，也衷心的感谢我的母校，大学四年看似漫长，但也转眼即逝，这其中的点点 滴滴我都将铭记在心。您为我们提供了温暖的宿舍，良好的学习环境，和永远都如家一 般的校园。最后，在这即将毕业之际，衷心的祝愿我所有的授业恩师和共同学习进步的 同学，以及亲爱的母校！ 作者：朱大卫 2015 年 3 月 22 日 2015 届本科毕业论文（设计） 18 参考文献参考文献 1何单片机高级教程应用与设计M.北京：北京航空航天大学出版社，2007.1 2胡汉才.单片机原理及接口技术M.北京：清华大学出版社，1999 3欧阳文.ATMEL89 系列单片机的原理与开发实践M.北京：中国电力出版社， 2007.6 4樊尚春.传感器技术及应用M.北京航空航天大学出版社，2004.8 5高鹏等.Protel99 入门与提高M.人民邮电出版社,2000. 6刘亮.先进传感器及应用M.化学工业出版社，2005 7潘永雄.新编单片机原理与应用M.西安:西安电子科技大学出版社,2003 8徐凤霞，赵成安.AT89C51 单片机温度控制系统J.齐齐哈尔大学学报，2004,3 9楼然苗.51 系列单片机设计实例M.北京航空航天大学出版社 2003.03 10褚斌，徐力.多参数新型智能变送器的设计J.仪表技术与传感器，2004(10):54-56. 11李德振.湿度监测系统设计方案J.电子制作,2010. 12 AD590 temperature sensor and resolution of temperature sampling by A/D cardJ,2005 13Design And Implementation of Temperature /定义调整键 sbit DEC=P32; /定义减少键 sbit ADD=P33; /定义增加键 sbit BEEP=P36; /定义蜂鸣器 sbit ALAM=P12;/定义灯光报警 sbit ALAM1=P14; sb