【《基于STC89C52单片机的温度控制系统设计》13000字（论文）】

目录系统整机调试5.1程序编译环境以及下载软件介绍本设计的程序编译环境使用的是KeiluVision5，其使用功能十分强大，而且还支持在线调试，此程序编译环境兼容51系列单片机C语言开发系统，因此在结构性和可维护性上拥有很大的优势。此程序编译环境对初次接触单片机编程的学员来说，很容易上手，界面的操作比较简单，软件使用也很方便，只需要进行简单的一些设置就可以使用。如果有些C语言学习的基础，就很容易学习使用。刚开始使用要学会新建项目工程，对所写的程序进行不断的编译和调试，直到编译通过并且没有出现大问题后，最后生成.hex文件，因为在对程序下载时，需要添加.hex文件。编译界面如图5.1所示：图5.1编译环境操作界面本设计使用PL2303串口烧写模块，该模块使用USB接口，PL2303将电脑USB和52单片机连接起来，用电脑打开STC-ISP软件，打开对应的串口，若不确定串口是否选择正确，可打开电脑的设备管理器查看设备的串口号，之后打开程序文件，找到编写程序生成的.hex文件，然后打开串口助手，选好对应的串口和波特率，之后打开串口，点击下载，给单片机上电，即可完成对单片机进行程序烧录，烧录完成即在STC-ISP界面观测到串口数据的情况。在接线时注意将串口模块的TXD与单片机的RXD即P3.0口进行连接，串口模块的RXD与单片机的TXD即P3.1口进行连接，串口模块的GND与系统的GND进行连接。模块实物如图5.2所示：图5.2PL2303串口模块通过对STC-ISP软件中的参数进行设置，完成文件程序的烧录。在使用过程中，对数据进行调试时，打开串口助手，对数据进行实时的监测，操作起来很简单方便。软件操作界面如图5.3所示：图5.3烧录软件界面5.2显示界面动态调试显示屏作为本系统最直接的向使用者反映体温的窗口，界面的友好设计是非常重要的，显示屏需要显示内容包括两个部分。一部分：固定的提示词，不会刷新的提示；另一部分：动态数据显示部分，显示屏在接收数据后数据不断刷新，在程序设计中，应加入一定的延时，使人眼更够清晰的辨认屏幕中数据，根据实际经验，设置数据更新时间为300ms。当设备上电开机过后，准确的刷新显示体温数据，调整出一个合适的数据刷新频率，最终设计如下图所示的人机交互界面，该界面最主要的是清楚显示当前人体温度数据，还附带显示了当前温度转化的AD值和输出电压值。用户可以非常直观的从该界面得到当前温度值，并做出相应的应对措施，提前预防疾病的产生，为健康生活提供了保障。如图5.4所示。5.4运行界面5.3语音播报模块调试报警模块是本设计的很重要的一个组成部分，因此，报警模块的调试也是非常重要的过程。在实际播报测试中，考虑到使用者的良好体验，因此，要加大调试播报的频率，音量。在温度播报时，首先确定硬件蜂鸣器与LED显示的搭建是否有误，其次对其软件上功能的实现进行调试。在报警提醒过程中，每一个指令，都需要等待一段时间，不过延时时间很短几乎可以省略，但这段时间不能继续向其发送报警指令。该段时间需要准确把握，反复调试。5.4系统整机调试验证在系统的每一个模块都调试正确之后，就开始系统整机联调。具体方法是，先把所有模块都焊接到PCB板上，保证电路板焊接正确，并且确保所有模块连接正确。给整个系统接入电源之后，检查各部分电路是否连通，检查是否出现短路或者断路的情况出现。在所有模块都连接正常之后就可以给主控芯片烧入程序，在烧入程序之后还要检查芯片是否正常工作，显示模块是否正常显示，报警模块是否正常播报。将热电阻置于待测物观察测温是否准确。最后根据观察到的结果判断程序是否需要再次优化，如果结果不理想，则需要继续优化程序，然后重新烧录，再观察最终结果。验证调试，按下电源开关，将PT100热电阻温度传感器置于待测物中，观察显示模块显示是否正常显示，报警模块是否正常播报，如果温度出现明显的错误，则需继续调试程序，优化代码；如果温度数据符合理论值，则需通过水银温度计或者成熟的电子温度计进行测温，然后进行对比验证，如果偏差明显，则需要继续优化程序代码；如果经过验证以后数据基本符合，那么说明该设计基本成功；最后还需验证高热报警与低温加热，在调试完成无误后，更换新的待测物，最后验证全部通过，说明该设计成功。

5.5设计的特点本课题设计主要目的是：实现温度监测系统的智能化，解决不同场合下对温度的智能控制问题。本课题设计的特点是：结合报警和实时显示功能，比传统的温度计测量时间短，读数方便。让使用者更加直观的获得温度数据，并且本设计以PT100热电阻为温度传感器，对温度反应灵敏，测温准确。5.6完成工作及收获在制作整个设计的过程中学习及收获了一下几个方面：1、在硬件设计的过程中，先进行理论研究，重新复习了模拟电路设计，数字电路设计，电路等相关知识。在原来的基础上更加深入的掌握了PT100热电阻的测温原理。掌握了AltiumDesigner16.1.12电路原理图的绘制方法，并且绘制出本设计正确的电路图图。学会使用AltiumDesigner16.1.12软件的绘制PCB板的功能，并且绘制出该系统的PCB图。根据查找的相关文献，掌握由单片机控制蜂鸣器实现报警的原理，学习并掌握LCD1602液晶显示屏的操作方法。在这些理论基础知识之上，成功设计出了本设计要求的带报警功能的温度监测系统硬件实物。2、在进行软件设计的过程中，学会使用单片机STC89C51编程环境KEIL5，并且编译了各部分程序，包括温度采集部分子程序，显示部分子程序，报警子程序，然后编译了主程序，最后编译出了所有程序，并且运行结果没有错误。3、在完成了软件和硬件部分的设计之后，首先把所有硬件连接正确，保证连接无误后给系统上电，然后通过程序烧录软件烧录程序。再把热电阻放置待测物，观察温度显示和报警功能是否正确。在这个过程中，通过不断地修改程序，直到得到理想的结果为止。最后，终于得到一个完整的带报警加热功能的温度控制系统。5.7存在问题在完成本设计的过程中，不管是软件方面还是硬件方面，都遇到了大大小小的问题，虽然后来设计出了功能基本完善的实物，但是还是不是很完美，还是存在一些小小的瑕疵。例如：温度测量容易受外界环境影响，环境温度无法准确的去除掉，以至于采集回来的温度略有偏差。温度计使用电池供电，电池电量问题有待提高。充电电池的安全性以及可靠性有待考察。温度只能控制加热没做出降温控制。在报警功能的时候，偶尔会有声音不清楚的地方。偶尔会造成播报失误。按键有时候不能准确的得到触发反应，这个是由于单片机在程序执行的时候，按键端口是查询的方式来获取状态的。当程序没有执行查询状态的时候，按下按键就不会得到响应。解决方案：提高程序运行效率，更换处理速度更，主频更高的芯片。5.8未来展望目前测温仪器的典型类型为数字温度计，根据测温的地方不同，温度计相应的测温原理就不同，根据温度计的测温原理，温度计的类型也是各种各样有基于红外的非接触式，有基于热敏电阻的，也有基于数字温度传感器的。当然，随着科技的发展，相关研究人员都在尝试研究各种新型传感器以研制出更加高精度的温度计，当然，用单片机来进行控制是数字温度计最大的特点，不管用什么样的传感器，都需要通过单片机的控制来实现温度数据的输出，这种温度计的最大的优点就是读数直观，测温速度快，携带方便。现在，人们对数字温度计的要求和期望越来越高，毕竟现在的数字温度计都存在精度不高的缺陷，所以，数字温度计的未来发展无疑是有很大的进步空间的。本设计所介绍的带报警加热及显示功能的温度控制系统与传统的温度计相比，具有读数方便，测温速度快，同时带有显示和报警及加热功能，非常适合在各个场合对温度进行控制。未来能够更加准确的评估出我国未来的数字温度计的发展趋势，中商情报网依据相关行业协会以及专业研究单位提供的资料，对我国的数字温度计行业进行了深入的分析，包括对我国数字温度计的未来发展以及市场前景作出了透彻的分析。这些分析能够使投资者更加深入的了解到行业的发展情况，也给他们提供了可靠地投资机会以及决策参考依据。1、向高精度方向发展由于科技水平的不断发展，人们对高精度温度计的需求越来越大，无论是临床上还是穿戴式设备中，或者是各种监测系统中，都需要运用高精度的温度计，所以温度计必定是向着高精度的方向发展。2、向长寿命、高可靠性方向发展在现在的设备和各种检测系统中，温度计的寿命和可靠性显得尤为重要，温度计的可靠性决定了温度计的测量误差，当然，较长的寿命也会提高整个系统的可靠性3、向集成化方向发展近年来，科技水平的不断发展，推动着温度计不断朝着集成化的方向发展。将温度计集成化是温度计发展的必然趋势，集成的温度计是指将温度传感器，主控芯片，滤波电路，放大电路等集成到一起，这样不经节约了资源，还使得温度数据处理速度加快，温度计体积减小，有利于携带。4、向小型化、微型化方向发展随着移动监测设备及穿戴式设备的不断发展，温度计也越来越趋于小型化，许多行业越来越多的将测温设备及别的测量身体信号的设备集成到一个系统，使得一个系统的功能更加的完善，这就使得温度计必须小型化，并且灵敏度高。5、向智能化方向发展温度计发展到现在已经从最开始的水银温度计发展到各种数字温度计，并且已经和各种测量身体参数的一起组成系统，使得系统功能更加完善，更加智能化，在集成的基础上结合了信号测量，处理，存储，显示，报警等功能，扩大了应用范围，系统的抗干扰能力增强。6、向新型材料反方向发展传统的温度计都是利用一些对温度敏感的测温材料来测量温度，如今这种测温方法已经不适用于数字化的时代，要想克服以前温度计的各种缺陷，就必须研究新型的测温材料以及新型传感器，来满足客户的需求。通过对体温计行业的发展趋势分析，越来越多的研究人员开始投身于此行业，这个行业有着非常庞大的市场空间和发展前景。它也不断地渗入到其他行业内部，为体温计的未来发展提供了非常大的产业关系链。5.9本章小结本章主要讲述了遇到的问题及解决过程解决方案。

参考文献张爱筠等.温度控制系统的设计与市场研究.商业经济.2008.299(2)：57-58.王海宁.基于单片机的温度控制系统的研究.合肥工业大学.2008.谭伟平，胡荣强，张响亮.基于RS-485和组态的机房温度远程监控.2010.边琳.时滞温度控制系统控制方法的研究.吉林大学.2007.邓兴成.单片机原理与实践指导.机械工业出版社.2009.孙传友，孙晓斌.测控系统原理与设计.北京航空航天大学出版社.2007.瓮嘉民.单片机典型系统设计与制作实例解析.电子工业出版社.2014陈忠华.基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现.大连理工大学.2006DS18B20DataSheet.DALLASCorporation.2005.TITUSB3410DateSheet.TEXASINSTRUMENTS.