222基于单片机的数字温度控制系统01.doc

摘要 本课题设计以AT89C52单片机为核心，采用相应的传感器设计了一种温度控制系统。该系统可对温度等关键数据进行自动监控。本文完成了系统的硬件组成结构图和相关软件程序框图，并详细说明了本套系统的工作原理。 系统采用单总线传感器网络设计思想。其中温度传感器都以智能终端的形式挂接到单总线上，多条单总线汇总到一起，由一台数据采集器集中控制，每台数据采集器负责一定区域内的温度监测。数据采集器的核心部件为单片机，主要完成对其所连接传感器件的测量与控制以及与主机的通信等功能。 关键字: AT89C52 传感器 温度控制系统 目 录 第一章 绪论 - 1 - 1.1 课题研究的目的和意义 - 1 - 1.2 温度数据采集现状以及发展方向 - 1 - 第二章 系统总体方案设计 - 3 - 2.1项目设计目标 - 3 - 2.2元件选择 - 3 - 2.2.1主控芯片 - 3 - 2.2.2温度采集模块 - 4 - 2.2.3显示模块 - 5 - 2.2.4智能报警模块 - 6 - 第三章 系统主要元件简介 - 7 - 3.1 温度传感器 DS18B20 - 7 - 3.1.1 DS18B20 简介 - 7 - 3.1.2 DS18B20 的内部结构 - 8 - 3.2AT89S52单片机 - 11 - 3.3液晶显示器LCD1602 - 13 - 第四章 温度控制系统原理及分析 - 18 - 4.1系统总体流程图 - 18 - 4.2 系统各个部分电路设计 - 19 - 4.2.1单片机主控电路设计 - 19 - 4.2.2按键电路设计 - 20 - 4.2.3液晶显示电路 - 22 - 4.2.4温度检测电路 - 27 - 4.2.5输出控制电路 - 29 - 4.2.6报警电路 - 32 - 第五章 调 试 - 33 - 结 论 - 34 - 参考文献 - 35 - 致谢 - 37 - 附录 - 38 - 1.1 课题研究的目的和意义 温度控制广泛应用于社会生活的各个领域如家电汽车材料电力电子等常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同在工业企业中如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题这类控制对象惯性大滞后现象严重存在很多不确定的因素难以建立精确的数学模型从而导致控制系统性能不佳甚至出现控制不稳定失控现象传统的继电器调温电路简单实用但由于继电器动作频繁可能会因触点不良而影响正常工作控制领域还大量采用传统的PID控制方式但PID控制对象的模型难以建立并且当扰动因素不明确时参数调整不便仍是普遍存在的问题。1.2 温度数据采集现状以及发展方向 最早的也是最简单的实现对温度的监测是采用人工的方式，这种方式不仅效率低，劳动时间长，而且会由于抽样的不具代表性使得监测结果失去其原有的意义。该方式还有一个弊端——其应用场所有很大的局限性，提取存有炸药等危险品的仓库温度数据的工作人员还要承担一定的风险。 后来随着电子技术的出现与进步，科研人员开始采用温度传感器代替原始的温度计，开发出了以单片机为核心的监测系统，并佐以接口芯片将结果显示在LED 数码显示管上，单片机可直接控制打印监测数据。这种方式在很大程度上提高了工作效率，并扩展了应用范围。 第二章 系统总体方案设计 如图2-1所示此温度控制系统先是温度感应原件进行温度采集，A/D转换后送入到单片机然后显示输出和智能温度报警，如果需要修改温度参数或者是查看设置和其他功能，则由键盘控制电路输入。 图2-1 系统总体方案 2.1项目设计目标 设计工业温度控制系统，应可实现实时温度检测，近程和远程数据传输，液晶显示，键盘控制电路，可设定监控温度上下限，过限报警电路，过压保护，可持续工作，掉电复位，具有高可靠性和低生产成本，低功耗，高精度等特性。 2.2元件选择 2.2.1主控芯片 方案一：采用数字逻辑电路。本系统有功能设置、数据装入、定时、显示、声音提示多个功能模块。各个状态保持或转移的条件依赖于键盘控制信号。由于键盘控制信号繁多，系统的逻辑状态以及相互转移更是复杂，用纯粹的数字电路或小规模的可编程逻辑电路实现该系统有一定的困难，需要用中大规模的可编程逻辑电路。这样，系统复杂且难以实现。因此，本设计并未采用这种方案。 方案二：采用单片机作为整个控制系统的核心。鉴于市场上常见的51系列8位单片机的售价比较低廉，本设计采用了AT89S52单片机系统。具体方案如下：首先，利用单片机多中断源的协调处理能力，通过扫描接收键盘送来的信号，确认功能设置，实现数据装入，利用单片机内部定时器倒数设置时间，利用中断动态扫描控制显示电路，用单片机I/O口控制外部继电器以及提示电路。 由此可知，采用方案二较为合理，降低开发难度。 2.2.2温度采集模块 方案一低电压10位数字温度传感