基于单片机和温度传感器的温度控制系统

基于单片机和温度传感器的温度控制系统
基于单片机和温度传感器的温度控制系统

广东工业大学

华立学院

本科毕业设计(论文)

基于单片机和温度传感器的温度控制系统

系部机电与信息工程学部

专业电气工程及其自动化

年级 2012 级

班级名称 12电气2班

学号 5112228912030207

学生姓名邓政伟

指导教师李升源

摘要

随着社会的发展,温度的测量与控制显得越来越重要。人类的生活、工业上的控制、天气预报、物资仓管、室内种植等领域都离不开温度的测量与控制。在21世纪,现代科学技术迅速发展,特别是数字技术的应用更是得到大力发展,温控传感器也登上了科学技术的舞台。温度控制控系统通过传感器检测温度,然后将数据输入到处理器处理,可以在数码管或LCD屏等显示出来。然后由控制器可以控制加热或者制冷,从而达到控温的目的。本毕业设计利用单片机STC89C52和温度传感器DS18B20对环境温度进行检测,然后通过处理,再在数码管上显示温度的数值,我们要远程实时控制目标温度,就要利用串口通信,在上位机的VB软件上显示温度数据,然后我们利用LED灯的亮灭来进行模拟加热和制冷。为了保证单片机输入电压的稳定性,故电源部分用电源芯片Viper22a和三端稳压器78L05设计一个5V开关电源。本毕业设计会对每个功能模块进行详细的分析与概述,利用52单片机和DS18B20所组成的温控系统,具有硬件电路简单,软件编程工作量少,测温非常精准,系统稳定,接线少等优点。

关键词:单片机,温控,传感器,电源芯片

ABSTRACT

With the development of the society, the temperature measurement and control is more and more important.Human life, industrial control, weather forecast, material warehouse, indoor, and other fields is inseparable from the temperature measurement and control.In the 21st century, the rapid development of modern science and technology, especially the application of digital technology is developing, the temperature sensor is mounted the platform of science and technology.The temperature control system controlled by temperature sensors, and then will be treated as input data to the processor, can be in the digital tube or LCD display.And then by the controller can control the heating or cooling, so as to achieve the purpose of temperature control.

This graduation design STC89C52 microcontroller and temperature sensor DS18B20 to test the environmental temperature, and then by processing, again on the digital tube display temperature values, remote real-time temperature control objectives, we will be using a serial port communication, show the temperature data on the PC VB software, and then we use the bright LED lights to simulate the heating and cooling.In order to guarantee the stability of the single chip microcomputer as the input voltage, the power supply by using power Viper22a chip and 78 l05 three-terminal voltage regulator design a 5 v switching power supply.Of each function module in detail of this graduation design, the analysis and summary, use of 51 MCU and DS18B20 temperature control system, it has a simple hardware circuit, software programming less workload, temperature measurement is very accurate, system stability, less wiring, etc.

Keywords:Chip microcontroller, temperature control, sensors, power

目录

1 绪论 (1)

1.1 单片微机的历史 (1)

1.2简述开关电源的发展 (2)

1.3温度检测的重要性 (2)

1.4设计温度控制系统的核心 (3)

2单片机的简述 (4)

2.1单片机的特点与引脚介绍 (5)

2.2单片机的应用范围 (7)

2.3单片机的最小系统 (8)

3电源模块设计 (11)

3.1 开关电源的特点 (11)

3.2 电源芯片VIPer22a简述 (12)

3.3三端稳压器78L05简述 (12)

3.4AC220V输入转DC5V输出开关电源原理简述 (14)

4温控系统的硬件设计 (15)

4.1温度传感器概述 (15)

4.2DS18B20温度传感器介绍 (15)

4.3显示模块 (21)

4.4温度报警模块 (23)

4.5串口通信模块 (24)

5软件设计 (26)

5.1系统整体概述 (26)

5.2温度获取并转换 (28)

5.3温度的控制 (28)

6 单片机与上位机通信 (31)

结论 (33)

参考文献 (34)

附录1电路总原理图 (35)

附录2 完整C程序代码 (36)

1 绪论

1.1 单片微机的历史

单片微型的计算机简称为单片机,是经常应用的的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit),我们也经常用英文字母的缩写MCU来代表单片机,单片机它是一个单片微控制器,而不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成,其实就相当于一个微型的计算机(最小系统),不过与计算机相比较,单片机缺少了很多的外围设备等。总的来说:一块芯片变成了一台计算机。但它的体积非常小、质量又轻、最主要是价格非常便宜,在学习、研究开发方面是非常便利的。我们最早把单片机是用在工业控制领域的。

1974年,世界上第一台单片微型计算机F8被美国仙童(Fairchild)公司研制出,该机由两块集成电路芯片组成,结构与别的单片微型计算机不一样,并且指令系统也与众不同,得到了电子仪器领域的欢迎和重用。

可以说单片微型计算机一开始的发展,我们是以Intel公司在一九七六年推出的八位单片机为开始点,其实是主要经历了三个历史阶段。

第1代单片微型计算机(1976-1978)。在1976年开始,以MCS-48系列为代表。

第2代单片微型计算机(1978-1982)。以Intel公司的MCS-51系列为代表第3代单片微型计算机(1982-1992)。它的技术特点就是单片微机的控制功能得到全速发展。以下为综合特点:

(1)非总线型单片微机得到大力发展,而且和以前的总线型单片机形成了两大派系。为了拿下家电控制器这个巨大市场,所以将单片机的并行扩展总线省去了,推出了价格更加便宜的单片微机,并尽最大努力地把一些外围接口封装在片内;

(2)为了能扩展各种外围器件但又不使用并行总线,所以串行扩展总线被推出了。如I2C总线是philips推出的、SPL是Motorola推出的、Microwire/PLUS的串行外围接口是NS公司推出的等等;

(3)控制功能的控制网络总线得到良好发展,以实现串行通信总线难以构成的多主强控制功能的网络系统。就好像汽车电子系统中采用的CAN总线。

1.2简述开关电源的发展

在二十世纪五十年代,开关电源的研发和应用才开始。1955年,为研制开关电源打下理论基础的是美国罗耶。他发明了自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器,第一个开发了脉冲宽度调制(PWM)控制。到了二十世纪六十年代,开关电源的多种基本电路拓扑已慢慢发展成型,它的优势慢慢显现出来:体积小、重量轻和效率高(最高可达70%)。

在二十世纪五十年代,开关电源的频率提高到20 kHz主要是因为高频电力开关的出现(以电力晶体管GTR为代表),在开关变换的时候它不会有对耳朵有影响的噪声。到了二十世纪八十年代,让只能适用于小功率场合的开关电源在中大功率直流电源中也能够适用的是因为IGBT的出现。到了二十世纪八十年代末期,开关频率均在50 kHz左右是因为采用了PWM技术的MOSFET开关整流器。

工作频率越来越提高,开关损耗也越来越大。但是随着软开关技术的出现,开关损耗几乎降为零。高频开关电源工作频率越来越高,而且保持高效率,是由于零电压变换、零电流变换、谐振变换、准谐振变换和移相谐振变换等软开关技术的出现,它使我们这个行业的经济效益得到巨大的收获。在二十世纪九十年代,高频开关电源的工作频率已经高至五百 kHz-1MHz。

到了我们二十一世纪,高频开关电源迎来了数字电源时代,是因为数字电路技术、计算机控制技术以及电力电子技术得到大力发展。我们从功能上定义数字化电源的话,是由数字化来控制的电源产品,它不仅可以提供控制、管理和检测功能,而且还可以控制整个电源回路。它的功能是非常强大的。

其实在一开始,数字电源它也只是停留在概念和技术讨论的层面,根本没有真正意义上的数字电源产品。但是到了2005年,数字化电源真正由概念走向运用是因为以“全数字控制回路”为特征的数字化电源控制芯片的出现,它是由美国德州仪器公司(TI)推出的。

1.3温度检测的重要性

温度是一个非常抽象的东西,他看不见,摸不着,但是我们可以轻易地感觉到它。并且它与我们的生活是永远离不开的。在初中物理上,我们开始学习它,它是一个常见与重要的物理量。随着现代科学技术的快速发展,温度显得越来越重要,很多东西

会因为温度的变化而产生不同的结果,就像我们常见的燃烧、蒸馏和发酵等等。特别是今现代化建设和国民经济发展非常的迅速,我们的日常生活和科学技术方面都受到周围环境的影响,有很多领域对温度有着很大的要求,像石油、化工、航天、制药、档案的保管、粮食的存储等。所以生产过程中为提高企业的生产效率,温度的监控技术是不可缺少的,在自动温控系统中,我们对生产的温度进行自动控制,就可以保证生产顺利工作,自动化与智能化安全运行。

本毕业设计利用STC89C52和传感器芯片DS18B20设计温度控制系统,会叙述温控系统的各个功能模块与原理。

1.4设计温度控制系统的核心

本毕业设计的温度检测与控制系统。主要是利用温度传感器DS18B20来测试目标环境温度,然后通过一个三位共阴数码管来显示温度值,用有源蜂鸣器表示报警通知,用四个LED来说明开启加热或者制冷,和加大加热或制冷,最后在电脑的VB软件上显示温度值,使用到串口通信模块。本毕业设计的温度检测与控制系统具有以下优点:成本少,功能比较稳定,测试温度精准度高,非常可靠等。温度控制与检测系统,其设计参数如以下所示:

首先是在一个三位共阴码管上显示当前测到的环境温度(00~99.9℃)

如果环境的温度小于30℃儿大于29℃的时候,那么有源蜂鸣器就开始响报警,还有LED1绿色发光二极管开始闪烁(用来模拟开启加热装备);当环境的温度还往下降低,并且小于29℃时,有源蜂鸣器的报警声频率就加快,在这个时候LED1和LED2同时一起闪烁(用来模拟增强加热设备的功率)。

当环境的温度高于30℃而小于33℃的时候,有源蜂鸣器就开始报警了,同时LED3开始闪烁(用来模拟应景开始制冷设备),如果环境的温度还继续升高,并且大于33℃时,那么有源蜂鸣器就会加快报警声频率,同时LED3和LED4同时一起闪烁(主要用来模拟制冷设备和增强制冷的功率)。

最后我们用串口通信把测试到的温度数据同时得发送到电脑的VB软件,然后显示送过来的温度值。

下面温控系统的组成请看图1-1

图1-1 温度检测与控制系统组成图

2单片机的简述

科技发展到了21世纪已经有了质的变化,主那个要功臣就是单片机。单片机看起来对很多人是非常陌生的,但是,它就在我们的身边,最常见的就是我们每天都在用的手机,其实手机的所有功能都是单片机来操作的,还有冰箱,空调,电饭煲等。可以说整个电子行业都离不开单片机。应时代的要求的,单片机的发展有4位、8位、16、32位了。不过市场上用得比较多的是16位和32位的。单片机一开始是用汇编语言来编程的,现在用得最多的C语言,因为C语言的可读性强,且通用,可移植。单片机可以用很多系统,所以可以会缩短开发周期,提高了开发效率。可以说单片机现在是这个时代电子行业中的大脑。单片机会随着科技的发展越来越好的。

2.1单片机的特点与引脚介绍

单片机主要有以下特点:

(1)品种类型多

现在开发单片机的公司越来越多,例如合泰、新塘等,CPU有4位、8位、16位、32位等。

(2)集成度高,容量高

单片机是一个高集成度的芯片,已经达到200万个晶体管以上。工作频率高,达到30MHz甚至40MHz。存储器容量RAM发展到1K、2K,ROM发展到32K、64K;

(3)可以向外部接口延伸,控制功能多

现在单片机已经把很多外围电路都集成到芯片里面,如比较器,AD转换,PWM 输出,U ART,Timer/Counter等等。单片机可以通过锁存器,比较器等外围电路来驱动控制数码管显示,键盘控制等功能。可以说单片机就是一个小型计算机。

(4)低功耗

单片机的供电电压可以从5V降到3V、2V甚至1V左右。工作电流从mA级降到μA级。并且在生产工艺上以CMOS代替NMOS,并向HCMOS过渡;

(5)应用软件配套

单片机可以提供软件库,并且有多的开发例子程序。所以用户开发单片机应用系统时可一更快速、方便。使有可能做到用一周时间开发一个新的应用产品;

(6)系统扩展与配置

有供扩展外部电路用的三总线结构DB、AB、CB,以方便构成各种应用系统。根据单片机网络系统、多机系统的特点专门开发出单片机串行总线。此外,还特别配置有传感器,人机对话、网络多通道等接口,以便构成网络和多机系统。

本毕业设计所用的单片机STC89C52其引脚如下图2-1

图2-1 STC89C52引脚图

VCC(40引脚):单片机电源输入引脚;

GND(20引脚):单片机接地信号引脚;

XTAL1(19引脚),XTAL2(18引脚)是外接时钟引脚。其中XTAL1(19引脚)是片内震荡电路输入端,XTAL2(18引脚)是片内震荡电路输出端。51系列单片机的时钟方式有两种:一种是片内时钟震荡方式,这一种方式需要在两个引脚外接石英晶体和震荡电容,其中震荡电容的值一般取10P-30P;另外一种是外部时钟方式,即将XTAL1(19引脚)接地,外部时钟信号从XTAL2(18引脚)脚接入。

ALE/PROG:这是地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲引脚

① ALE功能:此引脚用来锁存P0口送出的低8位地址

② PROG功能:这是片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,此引脚输入编程脉冲。

PSEN:此引脚是外ROM读选通信号。

RST/VPD:这是复位/备用电源。

① RST(Reset)功能:这是复位信号输入端。

② VPD功能:其中在Vcc掉电情况下,可以接备用电源。

EA/Vpp:这是内外ROM选择/片内EPROM编程电源引脚。

① EA功能:这是内外ROM选择端。

② Vpp功能:这是片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,可以扩施加编程电源Vpp。

单片机的I/O口引脚有四个大类:P0,P1,P2,P3。

P0:这是一个双向的8位三态I/O口,并且每个端口可独立控制。

P1:这是准双向的8位I/O口,而且每个端口都可独立控制,其中是内带上拉电阻(如果想要了解更多,可以上百度查),这种端口的输出是没有高阻态的,并且输入不能锁存的,所以说不是真正的双向I/O口。还有P2口与P1口相似。在这里就不加多说了。

P3:这是一个准双向的8位I/O口,而且每个口都可以可独立控制,还有内带上拉电阻。此I/O口的第一功能当做普通I/O口。第二功能的定义如以下:P3.0:这是RXD的串行口输入

P3.1:这是TXD的串行口输出

P3.2:这是INT0的外部中断0输入

P3.3:这是INT1的外部中断1输入

P3.4:这是T0的定时器0外部输入

P3.5:这是T1的定时器1外部输入

P3.6:这是WR的外部写控制

P3.7:这是RD的外部读控制

2.2单片机的应用范围

(1)各种工业控制系统:单片机加上一些外围电路可以构成各种的工业控制系统、数据采集系统(如本毕业设计的温控系统)等。如智能数控机床、工厂生产线控制、滚动灯箱的电机控制、湿度控制等。

(2) 智能仪器仪表:如体重机、跑步机、医疗器械、示波器等。

(3) 计算机外部设备与智能接口:传真机、复印机、打印机、音响、很多智能终端机等。

(4) 各种的商用产品:如智能的售货机、电子形式的收款机、小米电子秤等。

(5) 常见的家用电器。如微波炉、电磁炉、变频空调、智能洗衣机、录像机、收音机、音响设备等。

2.3单片机的最小系统

以下图2-2是单片机的最小系统

图2-2单片机STC89C52最小系统原理

单片机最小系统主要分为复位电路和时钟电路,以下分别简述C51单片机的复位电路和时钟电路。

单片机复位电路主要有两种:(1)上电复位(2)按键复位

上电复位

以下图2-3是单片机上电复位电路

图2-3 RC上电复位电路

这是上电复位,它的工作原理就是在上电的时候,其中复位电路通过给电容c加给引脚RST端一个短暂的高电平信号,然后此高电平信号会随着Vcc对电容的充电的时候而慢慢下降,也就是说引脚RST端的高电平信号持续的时间是在于电容c的充电时间的。所以我们这个为了保证系统能够有效地复位,那么引脚RST端的高电平信号就要维持足够长的时间。上电的候时,输入电源Vcc的上升时间大概是10毫秒,而这个振荡器的起振时间就在于震荡频率,如国晶振频率为十MHZ,起振时间为1ms;晶振频率为一MHZ,那么起振的时间就是10ms。

(2)按键复位

图2-4按键复位电路

单片机的按键复位又称位手动复位,其中按键电平复位就是在引脚RST端由电阻与电源接通来实现的。这个电路模块除了具有上电复位的功能外,如果要在程序运行中想复位也可以,特别是程序跑乱码的时候,按键复位是非常有效的与必要的。

C51单片机时钟电路主要分为两种:(1)有片内时钟震荡方式;(2)有外部时钟方式。

(1)内部时钟方式

图2-5 单片机的内部时钟电路

在51单片机的芯片内部里面是有一个高增益反相放大器的,它的输入端是XTAL1(引脚19),输出端为XTAL2(引脚19)。在XTAL1(引脚19)和XTAL2(引脚18)之间跨接晶振和起振电容,从而构成一个稳定的自激振荡器,上图就是单片机的内部时钟电路图。如图2-6所示。

(2)外部时钟方式

图2-6 单片机外部时钟电路

单片机的外部时钟电路的原理就是用外部的振荡脉冲接入到XTAL1引脚或XTAL2引脚。其中HMOS和CHMOS的51单片机的外布时钟信号的接入方式是不同的,对于HMOS型单片机的外部时钟信号是由引脚XTAL2端脚发送后直接送到内部的时钟电路,但是它的输入端XTAL1就要接地了。但是引脚XTAL2端的逻辑电平不是TTL电平的,所以我们要外接一个上拉电阻。并且对于CHMOS型的51单片机,外部时钟是要由引脚XTAL1引入,而引脚XTAL2引脚应悬空。

3电源模块设计

一个稳定的输入电压对于单片机是十分重要的,电源波动大会引起单片机跑乱码的现象发生,即死机。故本毕业设计在设计温控系统中加了一个电源模块,利用电源芯片VIPer22a和三端稳压器78L05设计一个开关电源输入AC220V,输出DC5V的电源模块。

3.1 开关电源的特点

(1)低功耗,高效率

开关电源的主要核心就是利用晶体管的导通和截止来控制电源,即是占空比。晶体管栅极在输入信号的作用下,如PWM信号等。所以晶体管就处在不停交替工作得状态,就是导通,然后截止,又从截止到导通的开关状态,基本上现在市场上,开关电源的转换速度很快了,它的频率一般是 50kHz 左右,在欧美那些技术发达的国家,已经可以做到几百升值1000kHz了,所以这就使得开关晶体管的功耗降低很多,并且开关电源方面的效率也比普通的电源高了很多,它的效率可以达到80%,这是非常不错的了,随着开关电源的发展,其效率会越来越高的。

(2)体积变小,重量更轻

开关电源不像普通的电源一样用那些又大又重的工频变压器,又因为晶体管的耗散功率已经很大幅度下降了,所以省下了一大推的散热片。综合以上原因,可以说开关电源的成本降低,体积变小,重量也更轻了。

(3)稳压范围变得更宽

开关电源的核心就是通过改变激励信号的占空比来调节输出电压的,而它的输入电压的波动可以用调频或调宽来进行补偿。所以说,即使它的输入电压波动的很厉害,它的输出依然会很稳定的,从而保证了输出电压的有效性。我们常用脉宽调制和频率调制来改变占空比,从而得到想要的输出电压。故开关电源的稳压范围变得更宽,稳压方法也会更多一点,我们可以根据实际的要求来灵活选用不同的开关电源。

(4)输出纹波大

因以开关方式工作,有较大的电磁干扰;电路结构复杂,故障率高,维修麻烦。

3.2 电源芯片VIPer22a简述

1、VIPer22a的特点

Viper22a是一个集成度很高的电源芯片,里面集成了很多器件,如有电流式的PWM控制器件与高压高功率的MOS晶体管,还有一些比较器,反向器等。这就使得开关电源的外围器件会相应少很多,降低了开发成本和应用难度。Viper22a内部还有着很多功能,如过流过压保护,欠压保护,过温保护等,使得开关电源可以更有效性的工作。

2、VIPer22a引脚说明

VIPer22a引脚图和封装如图3-1

图3-1Viper22a的管脚示意图

GND(1,2引脚):芯片接地引脚,同时也是内置高压MOS管SOURCE端口。

VDD(4引脚):芯片电源端,工作电压范围可达9—30V。

FB(3引脚):反馈输入端口。

DRAIN(5,6,7,8引脚):内置高压MOS管的DRAIN,同时芯片启动时,也做芯片的启动。

3.3三端稳压器78L05简述

对于三端稳压器78L05,其实我们应该是非常熟悉的,它是一款最经典的固定电压5V的稳压器件。对于很多场合都非常适用与稳定的,现在大多数单片机的输入电压都是5V,所以本毕业设计就用到三端稳压器78L05来稳住5V输出电压。78L05还可以和其他功率转移器件一起构成比较大的电流的稳压电源,就像可驱动输出电流高达100毫安的稳压器

(1)特性

输出电流可达100毫安;

不用增加外围元器件;

在芯片内部有热过载保护;

在芯片的内部有短路电流限制保护;

从2004年底开始,提供各类封装形式,均为无铅封装产品。(2)封装脚位图

图3-2 三端稳压器78L05的封装脚位示意图(3)78L05典型应用电路图

图3-3 三端稳压器78L05的典型应用电路图

3.4 AC220V输入转DC5V输出开关电源原理简述

图3-4开关电源模块原理图

此电源模块利用电源芯片Viper22a和三端稳压器78L05设计了一个输入AC220V,输出DC5V的开关电源。简单说一下原理,市电输入,经过一个保险管F1,然后用四个整流二极管IN4007整流,经过一个电解电容储能滤波,C9和R13起到去磁的作用,经过变压器的降压,次级两路输出分别得到7V,辅助级经过一个快速恢复二极管UF4007和一个限流电阻提供输入电压回Viper22a的电源端,经过一个稳压二极管D9和采样电阻R15,与一个光耦反馈输出电压回给Viper22a的3脚(反馈输入端),78L05主要起到稳住输出电压为5V的作用。

4温控系统的硬件设计

4.1温度传感器概述

在我们接触的各种传感器中,温度传感器是我们最经常接触到和用到的。而温度传感器在以前用得比较多的是模拟温度传感器,就像常用的热敏电阻,它是一种随着目标温度的变化,然后他的电阻也跟着做线性变化,用单片机区采集它两端的电压,再用典型的应用公式来计算出它的温度,最后在显示器显示出来。但是在当代,随着科技的发展,我们用到的温度传感器已经向数字化,接口容易,重量轻,精准度高的方向,它已经融入到我们的生活中去了,也广泛应用于各个领域。本毕业设计用到的温度传感器是DS18B20,它是DALLAS半导体公司推出的数字化温度传感器,并且采用了单总线协议,也就是它与单片机接口只要占用一个I/O口,而不用其他的外部元件了,它可以直接地将环境温度转化为数字信号。通过这样的方式,可以大大减少了单片机与温度传感器的接口。可以看得出来,微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向。

4.2 DS18B20温度传感器介绍

DS18B20是DALLAS公司推出的第一片支持“一总线”接口的的温度传感器,它的优点是:微型化、功耗低、性能高、抗干扰能力强、与单片机的接口少等优点。

1、DS18B20温度传感器特性

(1)适应电压范围宽:

电压范围在3.0~5.5V,在寄生电源方式下可以由数据线供电。

(2)独特的单线接口方式:

它与处理器连接时仅需要一个I/O口就可以和微处理器双向通信。

(3)支持多点组网功能

多个DS18B20可以并联在唯一单总线上,实现组网多点测温。

(4)负压特性:

电源极性接反时,会发热且不能正常工作,但不会烧坏。对芯片可以起到保护作用。

(5)测量范围广:

在-55℃~+125℃,在-10℃~+85℃时精度为±0.5℃。

(6)不需要外围器件:

全部传感元件和转换电路都集成在一个三极管的集成电路内。

(7)测量结果直接输出数字信号:

通过单总线串行传送给微处理器,同时可传送CRC校验码,具有很强的抗干扰纠错能力。

(8)可编程分辨率为9-12位:

它对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃,所以可以实现高精度测温。

2、应用范围

(1)供热、制冷管道热量计量、中央空调分户热能计量等;

(2)冰箱系统、中央空调系统、冷柜系统等;

(3)还有一些狭小空间的工业设备测温和控制等。

3、引脚介绍

DS18B20有两种封装形式:一种是TO-92直插型,是使用最普遍的一种封装。和八脚SOSI贴片式封装。如下图4-1所示

基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计程序(详细注释)

基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计程序(详细注释)

电路实物图如下图所示: C 语言程序如下所示: /******************************************************************** zicreate ----------------------------- Copyright (C) https://www.360docs.net/doc/6317133870.html, -------------------------- * 程序名; 基于DS18B20的测温系统 * 功 能: 实时测量温度,超过上下限报警,报警温度可手动调整。K1是用来 * 进入上下限调节模式的,当按一下K1进入上限调节模式,再按一下进入下限 * 调节模式。在正常模式下,按一下K2进入查看上限温度模式,显示1s 左右自动 * 退出;按一下K3进入查看下限温度模式,显示1s 左右自动退出;按一下K4消除 * 按键音,再按一下启动按键音。在调节上下限温度模式下,K2是实现加1功能, * K1是实现减1功能,K3是用来设定上下限温度正负的。 * 编程者:Jason * 编程时间:2009/10/2 *********************************************************************/ #include //将AT89X52.h 头文件包含到主程序 #include //将intrins.h 头文件包含到主程序(调用其中的_nop_()空操作函数延时) #define uint unsigned int //变量类型宏定义,用uint 表示无符号整形(16位) #define uchar unsigned char //变量类型宏定义,用uchar 表示无符号字符型(8位) uchar max=0x00,min=0x00; //max 是上限报警温度,min 是下限报警温度 bit s=0; //s 是调整上下限温度时温度闪烁的标志位,s=0不显示200ms ,s=1显示1s 左右 bit s1=0; //s1标志位用于上下限查看时的显示 void display1(uint z); //声明display1()函数 #include"ds18b20.h" //将ds18b20.h 头文件包含到主程序 #include"keyscan.h" //将keyscan.h 头文件包含到主程序 #include"display.h" //将display.h 头文件包含到主程序

基于51单片机的DS18B20数字温度计的实训报告

电子信息职业技术学院 暨国家示性软件职业技术学院 单片机实训 题目:用MCS-51单片机和 18B20实现数字温度计 姓名: 系别:网络系 专业:计算机控制技术 班级:计控 指导教师: * 伟 时间安排:2013年1月7日至 2013年1月11日

摘要 随着国民经济的发展,人们需要对各中加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便,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,从而能够大大的提高产品的质量和数量。 在日常生活及工业生产过程中,经常要用到温度的检测及控制,温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。在生产过程中,为了高效地进行生产,必须对它的主要参数,如温度、压力、流量等进行有效的控制。温度控制在生产过程中占有相当大的比例。温度测量是温度控制的基础,技术已经比较成熟。传统的测温元件有热电偶和二电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压,再转换成对应的温度,这些方法相对比较复杂,需要比较多的外部硬件支持。我们用一种相对比较简单的方式来测量。 我们采用美国DALLAS半导体公司继DS18B20之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件,温度围为-55~125 oC,最高分辨率可达0.0625 oC。DS18B20可以直接读出北侧温度值,而且采用三线制与单片机相连,减少了外部的硬件电路,具有低成本和易使用的特点。 本文介绍一种基于AT89C51单片机的一种温度测量及报警电路,该电路采用DS18B20作为温度监测元件,测量围0℃-~+100℃,使用LED模块显示,能设置温度报警上下限。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路,介绍了集成温度传感器DS18B20的原理,AT89C51单片机功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、结构简单。 关键词:单片机,数字控制,温度计, DS18B20,AT89S51

基于51单片机的温度控制系统

创作编号: GB8878185555334563BT9125XW 创作者:凤呜大王*

毕业论文设计 基于51单片机的温度控制系统

摘要 在日常生活中温度在我们身边无时不在,温度的控制和应用在各个领域都有重要的作用。很多行业中都有大量的用电加热设备,和温度控制设备,如用于报警的温度自动报警系统,热处理的加热炉,用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等,这些都采用单片机技术,利用单片机语言程序对它们进行控制。而单片机技术具有控制和操作使用方便、结构简单便于修改和维护、灵活性大且具有一定的智能性等特 点,可以精确的控 制技术标准,提高了温控指标,也大大的提高了产品的质量和性能。 由于单片机技术的优点突出,智能化温度控制技术正被广泛地采用。本文介绍了基于单片机AT89C51 的温度控制系统的设计方案与软硬件实现。采用温度传感器DS18B20 采集温度数据,7段数码管显示温度数据,按键设置温度上下限,当温度低于设定的下限时,点亮绿色发光二极管,当温度高于设定的上限时,点亮红色发光二极管。给出了系统总体框架、程序流程图和Protel 原理图,并在硬件平台上实现了所设计功能。 关键词:单片机温度控制系统温度传感器

Abstract In daily life, the temperature in our side the ever-present, the control of the temperature and the application in various fields all have important role. Many industry there are a large number of electric heating equipment, and the temperature control equipment, such as used for alarm automatic temperature alarm systems, heat treatment furnace, used to melt metal crucible resistance furnace, and all kinds of different USES of temperature box and so on, these using single chip microcomputer, using single chip computer language program to control them. And single-chip microcomputer technology has control and convenient in operation, easy to modify and maintenance of simple structure, flexibility is large and has some of the intelligence and other characteristics, we can accurately control technology standard to improve the temperature control index, also greatly improve the quality of the products and performance. Because of the advantages of the single chip microcomputer intelligent temperature control technology outstanding, is being widely adopted. This paper introduces the temperature control based on single chip microcomputer AT89C51 design scheme of the system and the hardware and software implementation. The temperature sensor DS18B20 collection temperature data, 7 period of digital pipe display, the upper and lower limits of temperature button when temperature below the setting of the lower limit, light green leds, when the temperature is higher than the set on the limit, light red leds. Given the system framework and program flow chart and principle chart, and in Protel hardware platform to realize the function of the design. Keywords:SCM Temperature control system Temperature sensors

基于单片机的温度测量系统设计

基于STC单片机的温度测量系统的研究 摘要:本文针对现有温度测量方法线性度、灵敏度、抗振动性能较差的不足,提出了一种基于STC单片机,采用Pt1000温度传感器,通过间接测量铂热电阻阻值来实现温度测量的方案。重点介绍了,铂热电阻测量温度的原理,基于STC实现铂热电阻阻值测量,牛顿迭代法计算温度,给出了部分硬件、软件的设计方法。实验验证,该系统测量精度高,线性好,具有较强的实时性和可靠性,具有一定的工程价值。 关键词:STC单片机、Pt1000温度传感器、温度测量、铂热电阻阻值、牛顿迭代法。 Study of Temperature Measurement System based on STC single chip computer Zhang Yapeng,Wang Xiangting,Xu Enchun,Wei Maolin Abstract:A method to achieve temperature Measurement by the Indirect Measurement the resistance of platinum thermistor is proposed. It is realized by the single chip computer STC with Pt1000temperature sensor.The shortcomings of available methods whose Linearity, Sensitivity, and vibration resistance are worse are overcame by the proposed method. This paper emphasizes on the following aspects:the principle of temperature measurement by using platinum thermistor , the measurement of platinum thermistor’s resistance based on STC single chip computer, the calculating temperature by Newton Iteration Method. Parts of hardware and software are given. The experimental results demonstrate that the precision and linearity of the method is superior. It is also superior in real-time character and reliability and has a certain value in engineering application. Keywords: STC single chip computer,Pt1000temperature sensor,platinum thermistor’s resistance,Newton Iteration Method 0 引言 精密化学、生物医药、精细化工、精密仪器等领域对温度控制精度的要求极高,而温度控制的核心正是温度测量。 目前在国内,应用最广泛的测温方法有热电偶测温、集成式温度传感器、热敏电阻测温、铂热电阻测温四种方法。 (1) 热电偶的温度测量范围较广,结构简单,但是它的电动势小,灵敏度较差,误差较大,实际使用时必须加冷端补偿,使用不方便。 (2) 集成式温度传感器是新一代的温度传感器,具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等优点,适于远距离测量和传输。但由于价格相对较为昂贵,在国内测温领域的应用还不是很广泛。 (3) 热敏电阻具有灵敏度高、功耗低、价格低廉等优点,但其阻值与温度变化成非线性关系,在测量精度较高的场合必须进行非线性处理,给计算带来不便,此外元件的稳定性以及互换性较差,从而使它的应用范围较小。 (4)铂热电阻具有输出电势大、线性度好、灵敏度高、抗振性能好等优点。虽然它 的价格相对于热敏电阻要高一些,但它的综合性能指标确是最好的。而且它在0~200°C范

基于AT89C51单片机的温度传感器

基于AT89C51单片机的温度传感器 目录 摘要.............................................................. I ABSTRACT........................................................... I I 第一章绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2本课题研究意义 (2) 1.3本课题的任务 (2) 1.4系统整体目标 (2) 第二章方案论证比较与选择 (3) 2.1引言 (3) 2.2方案设计 (3) 2.2.1 设计方案一 (3) 2.2.2 设计方案二 (3) 2.2.3 设计方案三 (3) 2.3方案的比较与选择 (4) 2.4方案的阐述与论证 (4) 第三章硬件设计 (6) 3.1 温度传感器 (6) 3.1.1 温度传感器选用细则 (6) 3.1.2 温度传感器DS18B20 (7) 3.2.单片机系统设计 (13)

3.3显示电路设计.................................错误!未定义书签。 3.4键盘电路设计................................错误!未定义书签。 3.5报警电路设计.................................错误!未定义书签。 3.6通信模块设计.................................错误!未定义书签。 3.6.1 RS-232接口简介..............................错误!未定义书签。 3.6.2 MAX232芯片简介.............................错误!未定义书签。 3.6.3 PC机与单片机的串行通信接口电路.............错误!未定义书签。 第四章软件设计..................................错误!未定义书签。 4.1 软件开发工具的选择..........................错误!未定义书签。 4.2系统软件设计的一般原则.......................错误!未定义书签。 4..3系统软件设计的一般步骤......................错误!未定义书签。 4.4软件实现....................................错误!未定义书签。 4.4.1系统主程序流程图.........................错误!未定义书签。 4.4.2 传感器程序设计...........................错误!未定义书签。 4.4.3 显示程序设计.............................错误!未定义书签。 4.4.4 键盘程序设计.............................错误!未定义书签。 4.4.5 报警程序设计.............................错误!未定义书签。 4.4.6 通信模块程序设计.........................错误!未定义书签。 第五章调试与小结..................................错误!未定义书签。致谢...............................................错误!未定义书签。参考文献...........................................错误!未定义书签。附录...............................................错误!未定义书签。系统电路图.......................................错误!未定义书签。系统程序.........................................错误!未定义书签。

基于51单片机的温度警报器的设计

西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计任务书

目录 摘要 (3) 1 引言 (3) 1.1课题背景 (3) 1.2研究内容和意义 (5) 2 芯片介绍 (5) 2.1 DS18B20概述 (5) 2.1.1 DS18B20封装形式及引脚功能 (6) 2.1.2 DS18B20内部结构 (6) 2.1.3 DS18B20供电方式 (9) 2.1.4 DS18B20的测温原理 (10) 2.1.5 DS18B20的ROM命令 (11) 2.2 AT89C52概述 (13) 2.2.1单片机AT89C52介绍 (13) 2.2.2功能特性概述 (13) 3 系统硬件设计 (13) 3.1 单片机最小系统的设计 (13) 3.2 温度采集电路的设计 (14) 3.3 LED显示报警电路的设计 (15) 4 系统软件设计...................................................15 4.1 流程图........................................................15 4.2 温度报警器程序.................................................16 4.3 总电路图..................................................... 19 5总结 (20)

摘要 随着时代的进步和发展,温度的测试已经影响到我们的生活、工作、科研、各个领域,已经成为了一种非常重要的事情,因此设计一个温度测试的系统势在必行。 本文主要介绍了一个基于AT89C52单片机的数字温度报警器系统。详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程,重点对传感器在单片机下的硬件连接,软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析,对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现温度的采集和报警,并可以根据需要任意上下限报警温度,它使用起来相当方便,具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点,适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量,也可以当做温度处理模块潜入其他系统中,作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C52结合实现最简温度报警系统,该系统结构简单,抗干扰能力强,适合于恶劣环境下进行现场温度测量,有广泛的应用前景。 关键词:单片机;温度检测;AT89C52;DS18B20; 1 引言 1.1课题背景 温度是工业对象中主要的被控参数之一,如冶金、机械、食品、化工各类工业生产中,广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等,对工件的温度处理要求严格控制。随着科学技术的发展,要求温度测量的范围向深度和广度发展,以满足工业生产和科学技术的要求。 基于AT89C51单片机提高了系统的可移植性、扩展性,利于现代测控、自动化、电气技术等专业实训要求。以单片机为核心设计的温度报警器,具有安全可靠、操作简单方便、智能控制等优点。 温度对于工业生产如此重要,由此推进了温度传感器的发展。温度传感器主要经过了三个发展阶段[1]: (1)模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成,因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、

基于51单片机DS18B20温度传感器的C语言程序和电路

基于51单片机DS18B20温度传感器的C语言程序和电路 DS18B20在外形上和三极管很像,有三只脚。电压范围为3.0 V至5.5 V 无需备用电源测量温度位温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒用户可定义的非易失性温度报警设置应用范围包敏感系统。 下面是DS18B20的子程序,本人用过完全可行的: #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit DQ=P2^0; void reset(); //DS18B20 void write_byte(uchar val); //DS18B20写命令函数 uchar read_byte(void); //DS18B20读1字节函数 void read_temp(); //温度读取函数 void work_temp(); //温度数据处理函数 uchar data temp_data[2]={0x00,0x00}; uchar data display[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}; //对于温度显示值值 uchar code ditab[16]={0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x0数部分查表 main() { while(1) { 自己添加; } } void delay1(uint t) { for(;t>0;t--); } ///////温度控制子函数 void reset() { uchar presence=1; while(presence) { while(presence) {

单片机温度传感器设计报告

泰州职业技术学院 电子与信息工程系 课程名称: 51单片机开发 课题名称:用1602LCD与DS18B20设 计的温度报警器 班级: 10信息 课题小组成员:林淑云朱翠竹 刘苏慧 指导老师:蔡菁

摘要 现代社会是信息社会,随着现代农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高,人们也迫切需要检测与控制温度,所以对于温度的测量控制具有十分重要的意义。 随着全球温度的普遍升高,高温火灾更是无处不在:电气线路短路、过载、接触电阻过大等引发高温火灾;静电产生高温火灾;雷电等强电入侵导致高温火灾;最主要是机房内电脑、空调等用电设备长时间工作,导致设备老化,空调发生故障,而不能降温。因此,机房内所属的电子产品发热快,在短时间内机房温度升高超出设备正常温度,导致系统瘫痪或产生火灾,这时温度报警系统就会发挥应有的功能。 本课题介绍的就是利用温度传感DS18B20制作的温度报警器,自动测量当前环境温度。由单片机AT89C52控制,并通过1602LCD显示,若当前环境温度超过此温度,系统发出报警。

目录 一、系统总体设计要求 二、系统硬件设计 三、系统程序设计 四、调试与性能分析 五、源程序清单 六、心得体会

一、系统总体设计要求 1. 本设计采用集成温度传感器的的s18b20,设计一个数字显示的温度报警器。定安全温度值范围为20°C~30°C(可根据具体需要在程序中进行调整),对在这一范围内的温度变化采集后送入A/D转换器,A/D转换器的模拟电压范围为0~5V。例如传感器采集的温度为25°C,则对应液晶显示器的显示值为25°C。而温度高出30°C或者低于20°C时,不在安全温度范围之内,喇叭会进行报警、二极管发光显示 2 总体设计框图 本设计采用AT89C52作为主控芯片,蜂鸣器作为输出设备产生报警声,LCD1602能够实时的显示当前的的温度。其中P3.3和P3.2外接按键,P0口用作LCD输出数据端口,P2.3接蜂鸣器端口。详细原理图见附件 设计框图如图一所示。

单片机课程设计(温度控制系统)

温度控制系统设计 题目: 基于51单片机的温度控制系统设计姓名: 学院: 电气工程与自动化学院 专业: 电气工程及其自动化 班级: 学号: 指导教师:

2015年5月31日 摘要: (3) 一、系统设计 (3) 1.1 项目概要 (3) 1.2设计任务和要求: (4) 二、硬件设计 (4) 2.1 硬件设计概要 (4) 2.2 信息处理模块 (4) 2.3 温度采集模块 (5) 2.3.1传感器DS18b20简介 (5) 2.3.2实验模拟电路图 (7) 2.3.3程序流程图 (6) 2.4控制调节模块 (9) 2.4.1升温调节系统 (9) 2.4.2温度上下限调节系统 (8) 2.43报警电路系统 (9) 2.5显示模块 (12) 三、两周实习总结 (13) 四、参考文献 (13) 五、附录 (15)

5.1原理图 (15) 摘要: 在现代工业生产中,温度是常用的测量被控因素。本设计是基于51单片机控制,将DS18B20温度传感器实时温度转化,并通过1602液晶对温度实行实时显示,并通过加热片(PWM波,改变其占空比)加热与步进电机降温逐次逼近的方式,将温度保持在设定温度,通过按键调节温度报警区域,实现对温度在0℃-99℃控制的自动化。实验结果表明此结构完全可行,温度偏差可达0.1℃以内。 关键字:AT89C51单片机;温控;DS18b20 一、系统设计 1.1 项目概要 温度控制系统无论是工业生产过程,还是日常生活都起着非常重要的作用,过低或过高的温度环境不仅是一种资源的浪费,同时也会对机器和工作人员的寿命产生严重影响,极有可能造成严重的经济财产损失,给生活生产带来许多利的因素,基于AT89C51的单片机温度控制系统与传统的温度控制相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高和开展容易等优点,因此市场前景好。

基于51单片机的数字温度报警器

摘要:随着传感器在生产生活中更加广泛的应用,一种新型的数字式温度传感器实现对温度的测试与控制得到了更快的开发。本文设计了一种基于单片机AT89C52的温度检测及报警系统。该系统将温度传感器DS18B20接到单片机的一个端口上,单片机对温度传感器进行循环采集。将采集到的温度值与设定的上下限进行比较,当超出设定范围的上下限时,通过单片机控制的报警电路就会发出报警信号,从而实现了本次课程设计的要求。该系统设计和布线简单、结构紧凑、体积小、重量轻、抗干扰能力较强、性价比高、扩展方便,在工农业等领域的温度检测中有广阔的应用前景。本次课程设计的测量范围为0℃--99℃,测量误差为±2℃。 关键字:温度传感器、单片机、报警、数码管显示 一、概述 本次设计可以应用到许多我们用过的软件设计,将前面所学的知识融汇在一起实现温度监测及其报警的功能,来提醒农民当前大棚内温度是否适合农作物的生长。 电子技术是在十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术,在二十世纪发展最迅速,应用最广泛,成为近代科学技术发展的一个重要标志。 随着电子技术的飞速发展,电子技术在日常生活中得到了广泛的应用,各类转换电路的不断推出以及电子产品的快速更新,电子技术已成为世界发展和人们生活中必不可少的工具。 本次课设应用Protues软件设计一个温度检测报警系统,用温度传感器DS18B20采集大棚内的温度,当大棚内的温度高于30℃。或低于15℃。时,电路发出报警信号并显示当前温度,达到提醒农民的效果。 本次课设要求设计一个温度监测报警显示电路,要求温度范围:0℃--99℃;测量误差为±2℃;报警下限温度为:15℃;报警上限温度为:30℃。 二、方案论证 设计一个用于温室大棚温度监测系统。大棚农作物生长时,其温度不能太低,也不能太高,太低或太高均不适合农作物生长。该系统可实时测量、显示大棚的温度,当大棚温度超过农作物生长的温度范围时,报警提醒农民。 方案一: 方案一原理框图如图1所示。 图1 大棚温度检测系统的原理框图 方案二: 方案二原理框图如图2所示。

基于单片机数字控温器实验报告

重庆交通大学 课外实践报告 题目:基于单片机数字控温器 姓名:罗杰 专业:电子信息工程 班级:2011 级4 班 学号:631106020405 指导老师:王淑良

目录 设计目的-------------------------------------------------------------------------- 1 设计要求----------------------------------------------------------- ---------------1 设计方案--------------------------------------------- 1 系统工作原理-------------------------------------------------------------------- 2 各部分电路的设计和芯片的结构功能作用-------------------------------- 2 单片机程序(C语言程序)------------------------------------------------------ 11 设计总结------------------------------------------- 20 一、设计目的

1、系统地运用已学的理论知识解决实际问题的能力和查阅资料的能力。培养一定 的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力,和团队协作能力,能通过独立思考、查阅工具书、参考文献,寻找解决方案。 2、能设计、安装和调试数显温度测试控制系统,并能利用模拟和数字电路和单片 机的知识分析和解决设计、安装和调试中遇到的实际问题。 3、能熟练的设计并良好的印制PCB电路板。 4、对温度的控制要求尽量的高效,精确。 二、设计要求 1、 (1)温度控制范围为30度~100度之间; (2)可键盘设置控制温度值,并显示; (3)数字显示水的实际温度; (4)设置温度控制值和检测值之间的误差在±1度; 2、发挥部分 (1)设计温度报警电路; (2)升温或降温在5—10分钟之内完成; 三、设计方案 方案:用控制器MCS-51系列单片机和数字传感器DS18B20来进行控制,并用七段数码显示管来显示温度,在程序中来设置温度的上下限,当温度超出上下限时,由单片机发出控制信号,外界控制电路接收信号并作相应的响应来调节温度。此为全控制型,最为简便。 四、系统工作原理 1、系统的总体结构图如下:

(完整word版)基于51单片机的温度控制系统设计

基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统,可以在一定范围(30℃到96℃)内自动调节温度,使水温保持在一定的范围(30℃到96℃)内。 1.2要求 (1)利用模拟温度传感器检测温度,要求检测电路尽可能简单。 (2)当液位低于某一值时,停止加热。 (3)用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 (4)无竞争-冒险,无抖动。 1.3技术指标 (1)温度显示误差不超过1℃。 (2)温度显示范围为0℃—99℃。 (3)程序部分用PID算法实现温度自动控制。 (4)检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识,采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间,由于显示范围为0~99℃,因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案: 方案一:采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路,其优点在于占用主控系统的I/O口少,编程简单且静态显示的内容无闪烁,但电路消耗的电流较大。 方案二:采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示,占用资源少,动态控制节省了驱动芯片的成本,节省了电 ,但编程比较复杂,亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大,因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。

AT89C51单片机温度控制系统

毕业设计(论文) 论文题目:AT89C51单片机温度控制系统 所属系部:电子工程系 指导老师:职称: 学生姓名:班级、学号: 专业:应用电子技术 2012 年05 月15 日

毕业设计(论文)任务书 题目:AT89C51单片机温度控制系统 任务与要求:设计并制作一个能够控制1KW电炉的温度控制系统,控制温度恒定在37--38度之间。 时间:年月日至年月日 所属系部:电子工程系 学生姓名:学号: 专业:应用电子技术 指导单位或教研室:测控技术教研室 指导教师:职称: 年月日

摘要 本设计是以一个1KW电炉为控制对象,以AT89C51为控制系统核心,通过单片机系统设计实现对保电炉温度的显示和控制功能。本温度控制系统是一个闭环反馈调节系统,由温度传感器DS18B20对保炉内温度进行检测,经过调理电路得到合适的电压信号。经A/D转换芯片得到相应的温度值,将所得的温度值与设定温度值相比较得到偏差。通过对偏差信号的处理获得控制信号,去调节加热器的通断,从而实现对保温箱温度的显示和控制。本文主要介绍了电炉温度控制系统的工作原理和设计方法,论文主要由三部分构成。①系统整体方案设计。②硬件设计,主要包括温度检测电路、A/D转换电路、显示电路、键盘设计和控制电路。③系统软件设计,软件的设计采用模块化设计,主要包括A/D转换模块、显示模块等。 关键词:单片机传感器温度控制

目录 绪论 (1) 第一章温度控制系统设计和思路 (2) 1.1温度控制系统设计思路 (2) 1.2 系统框图 (2) 第二章 AT89C51单片机 (3) 2.1 AT89C51单片机的简介 (3) 2.2 AT89C51单片机的主要特性 (3) 2.3 AT89C51单片机管脚说明 (4) 第三章温度控制的硬件设备 (6) 3.1温度传感器简介 (6) 3.2 DS18B20工作原理 (7) 3.3 DS18B20使用中注意事项 (8) 第四章系统硬件设计 (9) 4.1温度采集电路 (9) 4.2 数码管温度显示电路 (9) 4.2.1 数码管的分类 (9) 4.2.2 数码管的驱动方式 (10) 4.2.3 恒流驱动与非恒流驱动对数码管的影响 (11) 4.3 单片机接口电路 (12) 4.3.1 P0口的上拉电阻原理 (12) 4.3.2 上拉电阻的选择 (14) 4.4 单片机电源及下载线电路 (14) 4.5 温度控制电路 (15) 第五章温度控制的软件设计 (17) 5.1 数码管动态显示 (17) 5.2 DS18B20初始化 (17) 5.3 系统流程图 (19) 谢辞 (20) 参考文献 (21) 附录 (22)

温度传感器实验设计概要

成都理工大学工程 技术学院 单片机课程设计报告 数字温度计设计

摘要 在这个信息化高速发展的时代,单片机作为一种最经典的微控制器,单片机技术已经普及到我们生活,工作,科研,各个领域,已经成为一种比较成熟的技术,作为自动化专业的学生,我们学习了单片机,就应该把它熟练应用到生活之中来。本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计,本温度计属于多功能温度计,可以设置上下报警温度,当温度不在设置范围内时,可以报警。本文设计的数字温度计具有读数方便,测温范围广,测温精确,数字显示,适用范围宽等特点。 关键词:单片机,数字控制,数码管显示,温度计,DS18B20,AT89S52。

目录 1概述 (4) 1.1设计目的 (4) 1.2设计原理 (4) 1.3设计难点 (4) 2 系统总体方案及硬件设计...................................................... 错误!未定义书签。 2.1数字温度计设计方案论证 (4) 2.2.1 主控制器 (5) 2.4 系统整体硬件电路设计 (7) 3系统软件设计 (8) 3.1初始化程序 (8) 3.2读出温度子程序 (9) 3.3读、写时序子程序 (10) 3.4 温度处理子程序 (11) 3.5 显示程序 (12) 4 Proteus软件仿真 (13) 5硬件实物 (14) 6课程设计体会 (15) 附录1: (14) 附录2: (21)

1概述 1.1设计目的 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数字温度计就是一个典型的例子,但人们对它的要求越来越高,要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手,一切向着数字化控制,智能化控制方向发展。 本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比,具有读数方便,测温范围广,测温准确,其输出温度采用数字显示,主要用于对测温比较准确的场所,或科研实验室使用,可广泛用于食品库、冷库、粮库、温室大棚等需要控制温度的地方。目前,该产品已在温控系统中得到广泛的应用。 1.2设计原理 本系统是一个基于单片机AT89S52的数字温度计的设计,用来测量环境温度,测量范围为-50℃—110℃度。整个设计系统分为4部分:单片机控制、温度传感器、数码显示以及键盘控制电路。整个设计是以AT89S52为核心,通过数字温度传感器DS18B20来实现环境温度的采集和A/D转换,同时因其输出为数字形式,且为串行输出,这就方便了单片机进行数据处理,但同时也对编程提出了更高的要求。单片机把采集到的温度进行相应的转换后,使之能够方便地在数码管上输出。LED采用三位一体共阳的数码管。 1.3设计难点此设计的重点在于编程,程序要实现温度的采集、转换、显示和上下限温度报警,其外围电路所用器件较少,相对简单,实现容易。 2 系统总体方案及硬件设计 2.1数字温度计设计方案论证 由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D 转换电路,感温电路比较麻烦。进而考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是非常容易想到的,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,此传感器,可以很容易直接读取被测温度值,进行转换,就可以满足设计要求。 2.2总体设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示,控制器采用单片机AT89S52,温度传感器采用DS18B20,用3位共阴LED数码管以串口传送数据实现温度显示。

基于单片机水温控制系统

基于单片机水温控制系统 摘要:随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用,以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。本设计以保质、节能、安全和方便为基准设计了一套电热壶水温控制系统,能实现在40℃~90℃X围内设定控制温度,且95℃时高温报警,十进制数码管显示温度,在PC机上显示温度曲线等功能,并具有较快响应与较小的超调。整个系统核心为SPCE061A,前向通道包括传感器及信号放大电路,按键输入电路;后向通道包括三部分:LED显示电路,上位机通信电路以及控制加热器的继电器驱动电路。利用SPCE061A的8路10位精度的A/D转换器,完成对水温的实时采样与模数转换,通过数字滤波消除系统干扰,并对温度值进行PID运算处理,以调节加热功率大小。同时在下位机上通过数码管显示当前温度,通过USB接口传送信息至上位机,可以直接在PC端观察温度的变化曲线,并根据需要进行相应的数据分析和处理,由此完成对水温的采样和控制。通过验证取得了较满意的结果。

关键词:码分多址、walsh扩频、pn扩频、电路设计、程序设计、仿真 目录 1 引言1 1.1水温控制系统概述1 1.2本设计任务和主要内容2 2 基于单片机水温控制系统设计过程2 2.1水温控制系统总体框图2 2.2总体方案论证3 2.3 各部分电路方案论证4 2.4键盘及数字显示结合5 2.5温度设定和传送电路6 3硬件电路设计与计算6 3.1 温度采样和转换电路6 3.2 温度控制电路8 3.3 单片机控制部分9 3.4键盘及数字显示部分9 参考文献9

水温控制在工业及日常生活中应用广泛,分类较多,不同水温控制系统的控制方法也不尽相同,其中以PID控制法最为常见。单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心,采用软件编程,实现用PID算法来控制PWM波的产生,进而控制电炉的加热来实现温度控制。然而,单纯的PID算法无法适应不同的温度环境,在某个特定场合运行性能非常良好的温度控制器,到了新环境往往无法很好胜任,甚至使系统变得不稳定,需要重新改变PID 调节参数值以取得佳性能。 本文首先用PID算法来控制PWM波的产生,进而控制电炉的加热来实现温度控制。然后在模型参考自适应算法MRAC基础上,用单片机实现了自适应控制,弥补了传统PID控制结构在特定场合下性能下降的不足,设计了一套实用的温度测控系统,使它在不同时间常数下均可以达到技术指标。此外还有效减少了输出继电器的开关次数,适用于环境参数经常变化的小型水温控制系统。

基于单片机的温度传感器的设计说明

基于单片机的温度传感器 的设计 目录 第一章绪论-------------------------------------------------------- ---2 1.1 课题简介 ----------------------------------------------------------------- 2 1.2 设计目的 ----------------------------------------------------------------- 3 1.3 设计任务 ----------------------------------------------------------------- 3 第二章设计容与所用器件 --------------------------------------------- 4第三章硬件系统设计 -------------------------------------------------- 4 3.1单片机的选择------------------------------------------------------------- 4 3.2温度传感器介绍 ---------------------------------------------------------- 5 3.3温度传感器与单片机的连接---------------------------------------------- 8 3.4单片机与报警电路-------------------------------------------------------- 9 3.5电源电路----------------------------------------------------------------- 10 3.6显示电路----------------------------------------------------------------- 10 3.7复位电路----------------------------------------------------------------- 11 第四章软件设计 ----------------------------------------------------- 12 4.1 读取数据流程图--------------------------------------------------------- 12 4.2 温度数据处理程序的流程图 -------------------------------------------- 13 4.3程序源代码 -------------------------------------------------------------- 14

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