基于单片机控制的温度测量仪的设计.doc

常州机电职业技术学院 毕业设计（论文） 作 者： 陈军强 学 号： 系 部： 电气工程系 专 业： 应用电子技术 题 目： 基于单片机控制的温度测量仪的设计 指导者： 刘翠梅 曹建平 评阅者： 年 月 摘要 本设计以AT89S51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路、PC机单片机串口通讯AT89S51单片机 DS18B20温度芯片 温度控制 串口通讯 目录 第1章 绪论 1 1.1 课题背景及研究意义 1 1.2 国内外的研究现状 1 1.2.1 温度传感器 1 1.2.2湿度传感器 3 1.3 设计要求 4 第2章 系统概述 5 2.1 方案 5 2.2 主控制部分方案 5 第3章 硬件设计 11 3.1 键盘单元 11 3.2 温度控制及超温和超温警报单元 12 3.3 温度测试单元 13 3.4 温度控制器件电路 13 3.5 七段数码管显示单元 14 3.6 接口通讯单元 15 3.7 电源输入部分 16 第4章 软件设计 18 4.1 程序结构分析 18 4.2主程序 19 第5章 应用系统的调试 30 5.1调试环境 30 5.2调试方法 30 5.3调试结果 30 结 论 31 致 谢 32 参考文献………………………………………………………………………………………33 1绪论 1.1 课题背景及研究意义 温度控制系统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。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测。1.2　国内外的研究现状 1.2.1 温度传感器 成温度传感器是目前应用范围最广、使用最普及的一种全集成化传感器。其种类很多，大致可分为以下5类：1、模拟集成温度传感器2、模拟集成温度控制器3、智能温度传感器4、通用智能温度控制器5、微机散热保护专用的智能温度控制器。 集成温度传感器的主要应用领域有以下3个方面： 1.温度测量：可以构成数字温度计、温度变送器、温度巡回检测仪、智能化温度检测系统及网络化测温系统。 2.温度控制：适用于智能化温度测控系统、工业过程控制、现场可编程温度控制系统、环境温度监测及报警系统、中央空调、风扇温控电路、微处理器及微机系统的过热保护装置、现代办公设备、电信设备、服务器中的温度测控系统、电池充电器的过热保护电路、音频功率放大器的过热保护电路及家用电器。 3.特殊应用：例如，热电偶冷端温度补偿、测量温差、测量平均温度、测量温度场、电子密码锁（仅对内含64位ROM的单线总线智能温度传感器而言）及液晶显示器表面温度监测等[2]。 模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。 智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代