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课程设计任务书
学 院 信息科学与工程学院 专 业 自动化 学生姓名 杨德日 班级学号 0903010435 课程设计题目 基于单片机温度控制系统设计-----输入通道设计 实践教学要求与任务:
构成单片机温度控制系统
输入通道设计
实验调试
THFCS-1现场总线控制系统实验
撰写实验报告
工作计划与进度安排:
第1~2天,查阅文献,构成单片机温度控制系统
第3~4天,输入通道设计
第5~6,实验调试
第7~9天,THFCS-1现场总线控制系统实验
第10天,撰写实验报告
指导教师:
201 年 月 日 专业负责人:
201 年 月 日 学院教学副院长:
201 年 月 日
摘 要
温度是工业控制中主要的被控参数之一,特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中,具有举足重轻的作用。随着电子技术和微型计算机的迅速发展,微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点,应用在温度测量与控制方面,控制简单方便,测量范围广,精度较高。AT89S51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。配以DS18B20数字温度传感器,该温度传感器可自行设置温度上下限。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较,由此作出判断是否启动继电器以开启备。本设计还加入了常用的数码管显示及状态灯显示灯常用电路,使整个设计更加完整更加灵活。
关键词: 1 引言 1
1.1 温度控制系统设计的背景 1
1.2 温度控制系统的目的 1
1.3 温度控制系统完成的功能 1
2 总体设计方案 2
2.1控制部分 2
2.2 显示部分 2
2.3 温度采集部分 2
3 DS18B20温度传感器简介 7
3.1 温度传感器的历史及简介 7
3.2 DS18B20的工作原理 7
3.2.1 DS18B20工作时序 7
3.2.2 ROM操作命令 9
3.3 DS18B20的测温原理 10
3.3.1 DS18B20的测温原理: 10
3.3.2 DS18B20的测温流程 11
4 单片机接口设计 12
4.1 设计原则 12
4.2 引脚连接 12
4.2.1 晶振电路 12
4.2.2 串口引脚 12
4.2.3 其它引脚 13
5 系统整体设计 14
5.1 系统硬件电路设计 14
5.1.1 主板电路设计 14
5.1.2 各部分电路 14
5.2 系统软件设计 16
5.2.1 系统软件设计整体思路 16
5.2.2 系统程序流图 17
5.3 调试 22
6 结束语 24
附录 25
参考文献 33
1 引言
1.1 温度控制系统设计的背景
电子技术的发展,特别是随着大规模集成电路的产生,给人们的生活带来了根本性的变化,如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃,那么单片机技术的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用,温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着单片机技术的飞速发展,通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向, 电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如:在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中,人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用MCS-51单片机来对温度进行控制,不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高被控温度的技术指标,从而能够大大提高产品的质量和数量。因此,单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。
1.3 温度控制系统完成的功能
本设计是对温度进行实时监测与控制,设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能:当温度低于设定下限温度时,系统自动启动加热继电器加温,使温度上升,同时绿灯亮。当温度上升到下限温度以上时,停止加温;当温度高于设定上限温度时,系统自动启动风扇降温,使温度下降,同时红灯亮。当温度下降到上限温度以下时,停止降温。温度在上下限温度之间时,执行机构不执行。三个数码管即时显示温度,精确到小数点一位。
2 总体设计方案
考虑使用温度传感器,结合单片机电路设计,采用一只DS18B20温度传感器,直接读取被测温度值,之后进行转换,依次完成设计要求。
图2.1 温度计电路总体设计方案
2.1控制部分
单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点,四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要,很适合便携手持式产品的设计使用,系统应用三节电池供电。
2.2 显示部分
显示电路采用3位共阳L
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