单片机自动恒温控制系统设计

1、作者： Pan Hongliang仅供个人学习毕业论文自动恒温控制系统地设计2013 年 6 月毕业论文自动恒温控制系统地设计学生：指 导 教 师： 专业：2013 年 6 月所 在 单 位： 答 辩 日 期：目录摘要1.ABSTRACT II第1章绪论1.1.1 引言1.1.2论文工作地背景、内容及意义 1.研究背景 1.论文主要内容2.研究意义2.第2章系统总体方案设计3.2.1系统总体设计方案3.2.2系统部分功能模块设计3.温度采集电路选择 3.显示电路.5.按键输入电路6.2.3开发环境及编程语言地选择 6.硬件开发环境地选择 6.软件开发环境地选择8.编程语言地选择 8.第3章硬件

2、电路设计103.1单片机地选型 103.1.1 STC89C52单片机简介 103.1.2 STC89C52单片机时序103.1.3 STC89C52单片机引脚介绍1.03.2单片机最小系统电路123.3系统电源电路地设计 1.33.4温度传感器电路1.3温度采集电路 1.33.4.2 A/D转换电路1.53.5按键输入电路 1.73.6时钟电路173.7LCD显示电路 1.73.8报警电路183.9串口通信电路193.9.1 MAX232 资料简介1.93.9.2 RS232 接口介绍 193.10存储器接口电路 20第4章系统软件设计224.1读取温度子程序224.3按键处理子程序234.

3、4计算温度子程序254.5报警子程序25总结29.致谢.3.0.参考文献31附录1 .32附录 2.3.3.摘要随着微机测量和控制技术地迅速发展与广泛应用，以单片机为核心地温度采集 与控制系统地研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度地控制水平本设计论述了一种以STC89C52单片机为主控制单元，以PT100为温度传感器 地温度采集系统，并通过ADC0809进行模数转换传给单片机该采集系统可以实时 存储相关地温度数据并记录当前地时间系统设计了相关地硬件电路和相关应用程序硬件电路主要包括 STC89C52单片机最小系统,测温电路、实时时钟电路、 LCD液晶显示电路以及通讯模块电路等.系统程序

4、主要包括主程序，读出温度子程 序，计算温度子程序、按键处理程序、LCD显示程序以及数据存储程序等 关键词 STC89C52单片机；PT100; LCD显示电路；ADC0809ABSTRACTAlo ng with the computer measureme nt and con trol tech no logy of the rapid development and wide application, based on singlechip temperature gathering and control system development and application great

5、ly improve the production of temperature in life level of control. This design STC89C52 describes a kind of mainly by MCU con trol un it, for temperature sen sor PT100 temperature con trol system. The con trol system can real-time storage temperature data and record related to the curre nt time. Sys

6、tem design related hardware circuit and related applications. STC89C52 microc on troller hardware circuit in clude temperature detect ion circuit smallest system, and real-time clock circuit, LCD display circuit, com muni cati on module circuit, etc. System programming mainly include main program, r

7、ead temperature subroutine, the calculati on of temperature subrout in es, key process ing procedures, LCD display procedures and data storage procedures, etc.Keywords STC89C52 microcontroller; PT100 ； LCD display circuit; ADC0809第1章绪论1.1引言现代工业生产中，温度是一个非常普遍但却十分重要地一个工艺参数.很多材料地特性与温度息息相关，且物理变化和化学反应过程都与

8、温度密切相关因此对 温度地控制是现代自动化生产中地重要任务而对于现代工业中不同生产情况和工艺要求，所采用地加热方式，燃料，控制方案等也不尽相同传统地温度测量办法是 利用一般温度计进行读数对于需要随时了解温度变化地场合，这种办法将会消耗 大量人力、物力，而且对于变化较快地温度数值不能做到同步及时测量，效果不佳.由于读数时地人为因素引起地误差也不可忽视要用人工进行温度控制，其劳动强度可想而知，而且无法做到精确控制，因此需要寻求更好地测温控温办法.伴随着微电子技术和微型计算机地迅猛发展，微机测量和控制技术以其逻辑简单、控制灵活、使用方便及性能价格比高地优点得到了迅猛发展和广泛应用.它不仅在航空.航天

9、、铁路交通、冶金、电力、电讯、石油化工等领域获得了广泛应 用.而且其技术在日常生活中诸如电梯、微波炉、电冰箱、电视机、智能照相机、 电动玩具、全自动洗衣机、智能空调等高科技产品中也具有广阔地使用前景，尤其是许多智能仪表和测控系统中引入电脑控制技术后 ，使传统仪器、仪表设备发生了 根本变化，为工业生产地自动化、智能化奠定了坚实地技术基础所以越来越多地控 制方法都采用了智能单片机控制单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体地器 件，只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息地处理和控制因此,单片机广泛地应用于现代工业控制中.控制具有体积小、重量轻、价格低、可靠性高、耗电少

10、和 灵活机动等许多优点，因此如果能利用单片机进行温度地测量和控制，将会大大提 高温度测量和控制地可靠性和灵活性12论文工作地背景、内容及意义研究背景以前地炉温控制系统大都需要手工操作，按工艺需求设定温度值加大电压使 点炉升温，其升温很难达到线性，恒温保持也受外界干扰很大，无法实时控制，另外对 工艺要求复杂地控制对象难以控制为了做到工艺控制地全自动化，并达到高精度 高稳定性地实时要求，研究一个智能性地炉温实时控制系统是很有意义地.以前在 温度控制时，主要通过人为地控制方式，即根据经验时间来估计加热到预定温度地 时间，以及通过用温度计进行实时测量来控制加热地时间这种方式不仅劳动强度高,而且对于温度

11、变化很快地时候无法达到精确控制.所以必须对加热炉地温度控制方式进行改进，来降低劳动强度及控制精度论文主要内容利用单片机来测量炉内地温度和对炉内温度进行控制利用温度传感器与信号电路相结合,再经过单片机处理显示，通过24小时地定温监测以及在温度上升或 下降到某一范围定时报警，节省人力和物力，大大提高工作效率研究意义通过单片机来控制加热地过程促进了生产过程自动化.而生产过程自动化是保持生产稳定、降低消耗、改善劳动条件、保证生产安全和提高劳动生产率地重 要手段.采用温度控制系统来控制温度对企业具有重要地意义：1 降低劳动强度，改善劳动条件.采用单片机系统后，不再需要工人不停地对加 热炉进行检查2 提高

12、控制精度.单片机可以对温度进行实时地控制，降低温度加热地滞后性 以此提高加热地精度3提高工作效率，降低成本，采用单片机系统控制可以更快地达到恒温控制地 效果,提高工作效率、节省能源、降低成本4 提高企业对可控制电加热技术地应用水平，锻炼企业技术人员地开发、应用能力第2章系统总体方案设计2.1系统总体设计方案本系统采用了 STC89C52作为处理器，以PT100为温度传感器地温度采集系统 并通过ADC0809进行模数转换，该控制系统可以实时存储相关地温度数据并记录 当前地时间其主要包括：电源模块、温度采集模块、按键处理模块、实时时钟模 块、数据存储模块、报警电路模块、LCD显示模块、通讯模块以及

13、单片机最小系 统.硬件系统原理框图如图2-1.2-1硬件原理框图报警电路模块LCD显示模块电源模块2.2系统部分功能模块设计温度采集模块温度采集电路选择传感器地选揉）809目前应度传感器没有统一地分类方法.按输出量分类有模拟式.安测温方式分类有温度传感器（含敏感元件）、模拟集成温度传 传感器）,体积热膨胀,电阻变化一，热电效应（热电偶）|，压 感器，它们各自温度传感器分为铜温度传感器和数字式温度传感器式温度传感输入模块类型分类有分立式感器和智能温度传感器（即数字温度温度传感器地从测量原理分为 电效应实率钟模块光学反应等温度传 胀地温度传感器，不需要用电电阻温 阻高精度价格高；热敏电阻，精度低灵

14、敏度高热电效应温度传感器，温度范围宽，测 量精度高但需要冷端补偿利用压电效应和频率变化改变输出值地温度传感器可 以作为标准使用利用光学变化改变温度传感器适合高温非接触测量 有接触式温度传感器和非接触通讯模块点莫块利用体积热膨有自己可电阻，中等精度价格低；铂电温度传感器是最早开发，应用最广地一类传感器常用地温度传感器有热电阻、 热敏电阻和热电偶在半导体技术地支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感 器、PN结温度传感器和集成温度传感器.与之相应，根据波与物质地相互作用规律 相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器 方案一：选择热电偶传感器热电偶作为测温原件具有结构简单、较高地精准度、测量

15、范围宽、具有良好地敏感度等优点，在温度测量中应用最为广泛方案二：选择热电阻传感器热电阻在工业上广泛应用于测量-200+500r范围地温度，随着科技地发展热 电阻温度计地测量范围低温端可达-2725C左右,高温端可测到1000C .热电阻温度传感器地特点是精度高，适宜测低温.在560C以下地温度测量中，它地输出信号比 热电偶容易测量本系统选择地加热炉温度一般在室温0700C范围内，范围比较窄，也比较低,对精度地要求也比较低，综合考虑热电阻、热电偶和热敏电阻地特点， 选用热电阻比较好另外，热电阻又有铂电阻、铜电阻、铁电阻和镍电阻等，各有其特点，由于铂电阻稳定性好，性能可靠，所以本设计选用了常用地铂

16、电阻Pt100作为温度传感器.方案三：选择MAX6577作为传感器MAX6577作为温度传感芯片，这是一种将温度转换为均衡频率方波地传感器（温度一频率），其主要特点如下：A. 方波输出，无需A/D转换与单片机计数端直接相连.B. 温度测量范围-40+125C .C. 较低地测量误差.测量温度是+25E时，误差范围为）8C；测量温度是+125C 时，误差范围为.5C .D. 不需外接元件，体积小（最大3mm 200mm4. 允通电流Rw2 (如 R1=100KQ ,Rw2=1KQ )，同样 R2Rx (如 R2=100KQ ,Rx=1KQ), 因而VoUT=K(R6/R4)Vref(Rw2-Rx

17、)/R2,在后级地A/D,满刻度时，那么Vout=5V.实际电 路调整中，已经确定R6,置传感器于25C环境,调整Rw2,使 VOUT=0V ;置传感器于35C 环境，调节Rw6,使Vout=5V ;使完成前向模拟通道地调整.3.4.2 A/D转换电路ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容地控制逻 辑地CMOS组件.它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口 .(一) ADC0809地内部逻辑结构见图3-4.由图可知,ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成.多路开关可选通8个模拟通道,允许8路模拟量

18、分时输入，共用A/D转换器进行转换.三态输出锁器用于锁存A/D转换完地数字量, 当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完地数据.从图中可以看出,ADC0809是串口通信电路，这也是为什么ADC0809模块传送速率 比较快,且正确率较高.图3-4 ADC0809内部结构(二) 引脚结构INO IN7 : 8条模拟量输入通道.ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性 电压范围是0-5V,若信号太小，必须进行放大；输入地模拟量在转换过程中应该保 持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路地址输入和控制线：4条.ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效.当ALE线为高电平时,

19、地址锁存与译 码器将A,B,C三条地址线地地址信号进行锁存，经译码后被选中地通道地模拟量进 转换器进行转换.表3-3模拟量输入通道选择表CBA选择地通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7A,B和C为地址输入线，用于选通IN0 IN7上地一路模拟量输入.通道选择表如下表3-3所示.数字量输出及控制线：11条ST为转换启动信号.当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进 行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平.EOC为转换结束信号.当EOC为高电平时，表明转换结束；否则,表明正在进行 A/D转换.OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到地数 据.OE= 1,输出转换得到地数