毕业设计（论文）-基于单片机的恒温箱控制系统.doc

泉 州 师 范 学 院 毕业论文（设计） 题 目 基于单片机的恒温箱控制系统 物理与信息工程 学 院 电子信息科学与技术 专 业 07 级 1 班 学生姓名 学 号 070303052 指导教师 职 称 讲师 完成日期 2011年月系列单片机强抗干扰高速低功耗的，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择 2.系统硬件设计 2.1总体设计框图 本设计主要由七个部分组成，总体设计框图如下图1所示： 图1 总体设计框图 2.2系统主要部分设计方案论证 本系统模块主要包括MCU处理模块,稳压模块，键盘和显示模块,温度采集模块，半导体制冷或加热模块。 2.2.1单片机控制模块 本设计使用STC89C51控制整个电路，STC89C51系列是从引脚到内核都完全兼容标准8051的单片机，如图2所示，TC系列单片机，可靠性高，性价比高，选用40脚的单片机确保了I/O能够满足系统需要；具有看门狗保护功能，当系统发生故障，电路中看门狗将通过RESET 信号向CPU 做出反应，必威体育官网网址性能佳；只需使用MAX232芯片进行电平转化，通过串口将单片机与PC机连接，通过下载助手可以容易的将程序载进单片机内部。图2为STC89C51外部框图。 主要特性[4]：·与MCS-51 兼容·8K字节可编程闪烁存储器 ·寿命：1000写/擦循环·数据保留时间：10年·全静态工作：0Hz-24Hz·三级程序存储器锁定·512内部RAM·32可编程I/O线·两个16位定时器/计数器·5个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路 图2 STC89C51外部框图 2.2.2稳压模块 本设计中涉及到12v和5v两种电源，除半导体制冷片和继电器使用12v电源外其余均使用5v电源， 而设计中只使用一个电源端子，必须使用稳压电源将12v电源转为5v电源，本设计采用78L05三短稳压器件。78L05是线性降压型 DC/DC 转换器，不仅成本较低，而且简单易用。设计图如图3所示： 图3 稳压模块设计图 2.2.3温度采集器件的设计方案 温度采集器件使用温度传感器，温度传感器包括热电偶、热敏电阻、RTD和IC温度传感器等几种， 本设计中采用DS18B20温度传感器，该温度传感器应用时不需要任何外部器件即可实现测温电路，只通 过一条数据线即可实现通信，精度可达到0.0625℃，测量温度可从-55℃~+125℃，且内部设有温度上、下限告警功能[5]。设计如图4所示： 图4 温度采集设计图 2.2.4显示方案的设计 显示方式可选择LED数码管，也可选择字符型LCD显示。本设计采用LCD1602液晶显示，LCD1602不仅质量轻，体积、功耗小，而且显示的内容丰富，可以显示英文和数字。设计如图5所示： 图5 显示设计图 2.2.5加热或制冷方案设计 本设计采用半导体制冷片实现系统的加热和制冷。MCU通过继电器控制电流的正负极来控制制冷片 的工作，通过电流方向控制从而使半导体制冷片实现切换于制冷与加热的状态。由于半导体制冷片没有任何滑动部件，所以它的静音效果特别好，降温时不使用任何化学添加剂，也不产生氟利昂[6]。该方案选择半导体制冷片不仅环保，而且温控范围广。设计图如图6所示： 图6 实现加热、制冷功能设计图 2.3各部分设计模块介绍 2.3.1温度传感器DS18B20 温度传感器DS18B20是数字式温度传感器，是一种改进型的只能温度传感器，“一线总线”接口，相对于传统温度传感器精度高、稳定性好、电路简单、控制方便。能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式[5]。 DS18B20的性能特点[5]： ①．可通过数据线供电，电压范围：3.0~5.5V； ②．测温范围：-55~+125℃； ③．无须外部器件，独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信； ④．多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能； ⑤．零待机功耗； ⑥．用户可定义的非易失性温度报警设置； ⑦．报警有哪些信誉好的足球投注网站命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件； ⑧．可编程的分辨率为9~12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃； ⑨．负压特性：电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常