基于单片机保温箱课程设计

1.前言随着人们生活水平的提高，单片机控制显然是人们追求的目标之一，方便和不可否认。数字温度计是典型的例子，但是越来越多的人对它的要求，为了为现代人工作，研究，生活，提供更好的便利设施，必须从单片机技术开始，一切都朝着数字控制，智能控制的方向发展。恒温箱温度控制系统与常规温度计相比，具有读数、温度测量范围、精确控制、广泛的负载、显示适当工作方式的指示灯，输出温度是数字显示器，主要是用于温度测量的更准确位置或研究实验室使用的设计控制器，单芯片STC89C51，在温度传感器上使用DS18B20，4合12.系统概述单片机技术已经成为我们生活、工作、研究、各领域中更成熟的技术，本文介绍了基于单片机孵化器的温度控制系统研究。这个温度调节器是多功能的，可以设定上下控制温度，当温度不在设定范围内时，可以驱动适当的负载操作，同时驱动声光报警。随着现代工业农业技术的发展和对生活环境的要求越来越多，温度检测和控制迫在眉睫。本文将继电器作为电流的主要控制因素，可以直接驱动2500W功率的负载，也可以应用于家庭、小型工厂和其他低功耗设备，通过使用继电器控制交流接触器线圈等，可以非常广泛地控制高功率负载。使用蜂鸣器作为电声组件的警报，LED发光表示相应的加热或冷却操作。这种恒温箱的温度控制系统结构简单，操作性好，应用广泛。操作时的温度控制范围在最小-最大之间，如果当前环境温度超过设定的临界温度，则由单片机发出控制和报警信号，以控制负载控制温度的变化。基于单片机孵化器的温度控制系统大部分用于实验室、工业、医药、农业。实验室对恒温实验环境要求很严格，特别是在生物实验室，为了获得更准确的实验数据。所以在实验室里孵化器的作用似乎很重要。在工业生产过程中，我们对恒温器的要求也比较严格。例如产品的热处理、冷处理等直接影响产品的质量。医药方面，医用恒温器主要用于医药和试剂的存储、运输、疫苗、血液的冷藏保温、透析液加热、生理盐水加热等。我们可以清楚地看到恒温器的重要作用。在农业温室里，温度调节系统对农作物的生长很重要，在农业中，生活各方面的温度调节系统总是处于很重要的位置。关键字：STC89C51单片机温度控制孵化器DS18B203演示设计要求和程序先明确设计要求，然后全面讨论和决定方案，一一攻克设计的困难。3.1设计要求默认范围为0 99。准确度误差小于0.1 。数码管直接读取显示；温度可调节；扩展功能：可以随机设置温度上限和警报功能，以驱动热负荷和冷负荷。3.2选择和演示系统基本程序3.2.1单片机芯片的选择和演示微芯片有很多优点，因此我们被选为制作这部作品的首选芯片微控制器功能：(1)高强度、小尺寸、高可靠性单片机将每个功能组件集成到一个晶体芯片中，强度高，自然体积最小。芯片本身是根据工业测量和控制环境要求设计的，内部布线较短，可以提供比传统CPU更高的工业噪音性能。单片机程序命令、常数和表等在ROM中不易破碎，很多信号通道都在单芯片中，因此可靠性高。(2)强大的控制能力为了满足对象的控制要求，单片机的指令系统具有：分支传输功能、I/O端口的逻辑操作和位处理功能，适合于特殊控制功能。(3)低电压、低功耗、便携产品易于生产为了广泛应用在便携式系统中，许多单片机内的最低工作电压只有1.8V到3.6V，但工作电流只有数百微安培。(4)轻松扩展片上有计算机正常运行所需的部件。芯片外部有3条总线、3个并行、串行输入/输出针，可轻松配置任何规模的计算机应用程序系统。(5)卓越的性价比单片机的性能很高。为了提高速度和操作效率，SCM开始使用RISC管道和DSP等技术。此外，单片机的寻址能力(1MB和16MB、62MB和2MB的RAM容量)超过了64KB的限制。单片机的广泛使用导致了巨大的销售量，大公司的业务竞争使得价格非常低廉，性能价格非常高。案例1 :使用STC89C51芯片作为硬件核心。STC89C51内部有4KB ROM存储空间、512字节数据存储空间、2K字节EEPROM存储空间，与MCS-51系列微控制器完全兼容，STC89C51可通过串行端口下载。案例ii :使用AT89S51。AT89S51片具有4K字节程序存储空间，256字节数据存储空间没有EEPROM存储空间，与MCS-51系列微控制器完全兼容，并具有在线编程可删除技术。两种微控制器都能完全满足设计需要，STC89C51的价格比ATS89C51低，下载也简单。考虑到方便性，选择STC89C51。3.2.2温度传感器设计演示使用随温度变化的物质的各种物理特性将温度转换为电能的传感器。这些主要表示规则变化的物理特性。温度传感器是温度测量仪的核心部分，多种多样。测量可以根据传感器材料和电子元件特性分为热电阻和热电偶两类：接触和非接触。现代信息技术的三个主要基础是信息收集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。温度传感器的开发一般经历了以下三个阶段：(1)现有垂直温度传感器，包括敏感组件；(2)模拟集成温度传感器/控制器；(3)智能温度传感器。国际上，新型温度传感器正朝着从模拟基础到数字、集成到智能网络的方向发展。20世纪90年代中期首次推出的智能温度传感器使用了温度测量精度低、分辨率只有1C的8位A/D转换器。在国外使用9-12位A/D转换器，相继推出了多种高精度、高分辨率智能温度传感器，一般为0.5-0.0625 c。美国DALLAS半导体公司最新开发的DS1624英寸高分辨率智能温度传感器可输出高达0.03125C的分辨率、0.2C的13位二进制数据。有些芯片使用高速连续近似A/D转换器来提高多路智能温度传感器的转换速度。目前智能温度传感器的总线技术也已标准化和标准化，使用的总线主要是单线总线、I2C总线、SMBus总线和spI总线。温度传感器通过专用总线接口与主机通信。案例1 :由于该设计是温度测量电路，可以利用热敏电阻等设备进行热敏效果，采集测量温度变化的电压或电流，在A/D转换后使用单片机处理数据，显示电路中测量的温度，这种设计需要A/D转换电路，热敏电路比较麻烦。案例ii :此外，由于温度传感器在单片机电路设计中大部分使用传感器，因此可以使用易于阅读的温度传感器DS18B20，以满足设计要求。两种方法都能完全满足设计要求，因此，方案2、电路相对简单，软件设计也简单，很容易看出方案2被采用。3.2.3显示模块程序演示案例1: 1602液晶模组1602液晶，也称为1602字符液晶，是由多个光栅字符位(例如5X7或5X11)组成的字母、数字、符号等显示模块，每个显示模块可以显示一个字符。每一行之间有一个点间距的每行之间的间距相当于文字间距和行距。因此，无法显示图表的优点是低功耗、小尺寸、丰富的显示内容、轻薄。案例2:数位管显示数码管是半导体发光元件，其基本设备是发光二极管。数码管根据段数分为7段和8段段段，8段数码管比7段数码管多一个发光二极管单元(一个或多个小数点标记)。多少“8”可以分为1位、2位、4位等：按发光二极管单元连接，可以分为总阳极水管和总阴极水管。总量数码管是将所有发光二极管的正极连接在一起形成共同阳极(COM)的数码管，共极应用时为5V，在一个场中发光二极管的阴极较低的级别时，该场打开，在一个场中阴极较高的级别时，该场不打开。公阴极是将所有发光二极管的阴极连接在一起形成共同阴极(COM)的数字管，公用阴极管应用时将公用阴极COM连接到接地线GND，如果在一个场中发光二极管的阳极较高的级别，则该场打开，如果在一个场中的阳极较低的级别，则该场不打开。价格低廉，易于使用，在家电领域得到了广泛的应用。概括地说：LCD1602看起来更完整；但是数码管可以完全显示温度值，价格下降6倍以上，数码管更适合此设计，固定设计使用数码管作为显示模块。3.3电路设计最终方案确定各剧本摘要，这次作品的剧本采用STC89C51微控制器作为主控制系统。使用DS18B20作为传感器；使用数字管作为显示设备。4主要元件简介4.1 STC89C51简介STC89C51是由Acer技术公司制造的与行业标准MCS-51指令集和输出针脚兼容的单片机。(1)中央处理器(CPU)中央处理器是单片机的核心，完成了计算和控制功能。8051 CPU可以处理8位二进制或代码。(2)内部数据内存(内部RAM)8051芯片总共有256个RAM单元，但其中后128个单元被专用寄存器占用，用户可用作存储可读写数据的寄存器的只有前128个单元。因此，内部数据存储通常是指称为内部RAM的前128个单元。(3)内部程序内存(内部ROM)8051具有用于存储程序、原始数据或表的4KB掩码ROM，因此称为内部ROM。(4)计时/计数器8051为了定时或计数功能，总共有两个16位定时/计数器，并且作为该定时或计数结果控制计算机。(5)并行I/O端口MCS-51总共有4个8位I/O端口(P0、P1、P2和P3)，用于数据的并行输入/输出。(6)串行端口用于在8051单片机和其他设备之间传输串行数据的全双工串行端口。此串行端口是一种强大的功能，既可以用作全双工异步通信收发器，也可以用作同步转换器。(7)中断控制系统8051单片机中断功能强大，满足控制应用的需要。8051总共有5个中断源：2个外部中断、2个定时/计数中断和1个串行中断。完全中断分为两个优先级：高级和低级。(8)时钟电路8051芯片内部有时钟电路，但需要额外的修改和微调电容。时钟电路为单片机生成时钟脉冲序列。系统允许的晶体频率通常为6 MHz和12 MHz。从以上内容可以看出，MCS-51虽然是单片机芯片，但它作为计算机应该具备的基本部件包含在内，因此实际上是一个简单的微机系统。4.1.1 STC89C51主要功能和PDIP包STC89C51的主要功能列在表1中，相应的PDIP包列在图1中主要功能特性与MCS51命令系统兼容8K可重复写入闪存rom32个双向I/O端口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源总共6个中断源2个读写中断端口3级加密位低功耗空闲和断电模式软件设置节能和唤醒功能表1: STC 89 c 51主要功能4.1.2 STC89C51针脚简介主电源针(2个)Vcc(针脚40):电源输入，5v电源Gnd(接脚20):地线外部水晶销(2个)Xtal1(针脚19):片上振荡电路的输入端Xtal2(针脚20):片上振荡电路的输出pin控制(4)Rst/VPP(针脚9):如果重置针脚，并且针脚具有两个机械循环较高的级别，则单片机将重置。ale/Prog(针脚30):允许地址锁定信号Psen(针脚29):外部存储器读取通信号ea/VPP(pin 31):程序内存内部和外部门控；从外部程序内存读取低级；从内部程序内存读取高级。可编程输入/输出针脚(32个)STC89C51微控制器总共有32个8位可编程I/O端口，每个端口在P0、P1、P2和P3上有8位(8个针脚)。P0端口(端号39到端号32):8位双向I/O端口线，称为p 0.0到p 0.7P1端口(端号1到端号8):8位半双向I/o端口线，称为p 1.0到p 1.7P2端口(端号21到端号28):8位准双向I/O端口线，称为p 2.0到p 2.7P3端口(端号10到端号17):8位半双向I/O端口线，称为p 3.0到p 3.7图1: STC 89 c 51封装图4.1.3微控制器最低系统：STC89C51微控制器RST针脚中引入了高水平，保持了两个机器周期后，在微控制器内执行重置操作，有键手动重置和脉冲方式两种。其中，通过RST端的电阻与电源VCC连接来执行级别重置。最小系统如图2所示。图2单片机最小系统电路(1)内部模式时钟电路8051芯片内部有高增益倒相放大器，其输入端为芯片针脚XTAL1，输出端为针脚XTAL2。在芯片外部，XTAL1和XTAL2跳接晶体振荡器和微调电容器，构成稳定的自激振荡器，这是图3-3所示的单片机时钟电路。时钟电路中产生的振荡脉冲只有在触发器对迁