自动化毕业论文：基于单片机的智能温度控制系统的设计.doc

1、本科毕业论文（20 届）基于单片机的智能温度控制系统的设计所在学院 专业班级 自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - I -基于单片机的智能温度控制系统设计摘要:以 STC89C52 单片机作为微控制器，设计出高低温报警系统可以通过智能DS18B20 温度传感器检测温度。当检测到的温度高于温度设定值时，或当检测到的温度低于温度设定值时，蜂鸣报警器启动发出警告声。温度检测具有 0.1 度的精度设定值。并具有掉电保存功能，其中数据存储在单片机内部，在 1602 液晶上实时显示工作状态，其中电源使用 3 节 5 号电池。关键词：STC89C52 单片机 DS18B20 1602

2、 液晶模块 指导老师签名：- II -Based on single chip microcomputer intelligent temperature control system design Abstract:. Intelligent temperature alarm system is such an intelligent system designed to STC89C52 SCM as microcontrollers, high and low temperature alarm system designed by intelligent DS18B20 temper

3、ature sensor detects the temperature, when the detected temperature is higher than the detection temperature setting, or when the detected temperature is lower than the temperature set value is detected. Buzzer alarm starts to sound a warning, the setting temperature detection with 0.1 degree accura

4、cy. And has a power-down save feature, in which the data stored in the internal microcontroller. Display real-time status in 1602 to work on. Wherein the power supply using 3 AA batteries.Keywords: STC89C52 SCM DS18B20 1602 LCD ModuleSignature of Supervisor:目录1 绪论1.1 基于单片机的温度控制系统的发展及研究意义 .11.2 国内外研究

5、概况 .11.3 设计方案与论证 .12 系统硬件设计2.1 片机选择 .22.2 电源模块 .22.3 显示模块 .33 硬件实现及单元电路设计3.1 主控制模块 .63.2 电源模块 .73.3 显示模块 .73.4 单片机最小运行系统 .83.5 温度传感器(DS18B20)电路 .93.6 蜂鸣器、发光二极管报警电路 .113.7 系统整体电路图 .124 系统软件设计4.1 程序结构分析 .134.2 系统程序流图 .134.3 DS18B20 初始化程序流程图 .144.4 读温度子程序流程图 .144.5 DS18B20 程序 .154.6 报警函数 .164.7 独立按键函数

6、.184.8 读温度程序 .205 硬件调试及调试中遇到的问题 .236 结束语 .24参考文献 .25致谢 .26附录 .272基于单片机的智能温度控制系统1 绪论1.1 基于单片机的温度控制系统的发展及研究意义随着科技的发展，单片机技术在近几年得到了飞速的发展，以单片机技术为基础的科技革命正在蓬勃发展，单片机已经在各个领域得到了广泛的应用。在温度采集的领域也是如此。相比于传统温度采集方法的效率低下。使用单片机可以良好的解决温度采集和处理问题。1.2 国内外研究概况 国 际 新 型 温 度 传 感 器 是 从 模 拟 到 数 字 ， 从 集 成 向 智 能 化 、 网 络 化 的 方 向 发

7、 展 。最 早 的 智 能 温 度 传 感 器 诞 生 于 上 世 纪 90 年 代 ， 当 时 只 有 8 位 的 A/D 转 换 ， 其 温度 测 量 的 精 度 非 常 低 。 分 辨 率 更 是 只 有 1 度 。 现 如 今 外 国 国 家 相 继 推 出 了 各 种 具有 高 精 密 和 高 分 辨 率 的 智 能 温 度 传 感 器 ， 采 用 从 9 至 12 位 A / D 转 换 器 ， 其 中美 国 DALLAS 半 导 体 公 司 新 开 发 的 高 分 辨 率 智 能 温 度 传 感 器 DS1624 型 智 能 温度 传 感 器 ， 更 是 能 输 出 13 位 二

8、 进 制 数 据 ， 在 过 去 ， 生 产 过 程 和 科 学 实 验 ， 要 想控 制 温 度 ， 一 般 使 用 模 拟 或 者 数 字 式 仪 表 ， 但 他 们 有 一 些 缺 陷 ， 使 用 单 片 机 来 进行 温 度 调 节 和 控 制 可 以 大 大 提 高 可 靠 性 和 灵 敏 度 。 现 在 ， 随 着 网 络 的 概 念 的 日 益普 及 ， 基 于 单 片 机 的 数 据 采 集 和 控 制 系 统 已 被 广 泛 应 用 于 各 个 领 域 。1.3 设计方案与论证本文的控制单元为单片机 STC89C52，因为这种类型的单片机的价格便宜，功能更强大，成本效益及容易

9、在市场上购买。通过 DS18B20 温度传感器采集温度信息到主控制单元 MCU，从而实现自身控制处理数据后完成相应的操作。LCD 显示器采用 1602LCD 实时工作状态。这个系统更灵活，更重要的是利用软件来解决系统硬件的复杂电路，使得系统硬件更加简单，易于实现各种功能，能够满足本课题的需要。32 系统硬件设计2.1 单片机选择方案一：选择一个 CPLD（如 EPM7128LC84-15）作为系统的核心部件，实现功能的控制和处理。CPLD 具有快速，方便的编程，资源丰富，开发周期短等优点，可以用VHDL 语言开发被写入。但 CPLD 比对照单片机在控制上有较大的劣势。同时，CPLD 的处理速度

10、是非常快的，但是智能温控报警系统不需要太快的系统处理信息速度，在这一点上，MCU 已经可以胜任了。使用该方案，会遇到很多不必要的问题和控制难度的增加。出于这个原因，本文不使用这种方案，然后做了第二个方案。方案二：使用单片机作为整个系统的核心，设计出高低温报警系统。观察本文的系统：以 STC89C52 单片机为微控制器，通过智能 DS18B20 温度传感器检测温度，当检测到的温度在检测设定值以上时，蜂鸣器报警，当温度低于设定值时蜂鸣器也开始报警，在这一点上，单片机的优势非常明显。其具有控制简单，方便，快捷等特点，因此，单片机可以充分发挥其丰富的资源，更强大的控制功能和操作功能，可位寻址，价格低廉

11、等特点。 51 单片机具有强大的操作指令， I / O 端口可高达 8K 位寻址程序空间，足够多的设计，更为可贵的是非常廉价 。因此，这个方案是一个理想的方案。2.2 电源模块由于本系统采用电池供电，我们设计了以下 2 种方案为系统供电。方案 1：使用 12V 电池为系统供电。该电池具有很强的电流驱动能力，以及稳定的电压输出性能。但电池的体积过大，价格昂贵，极其不方便使用在智能温度报警系统上。所以本文放弃了这一方案。方案 2：只需 4.5V 工作电压给传感器供电，使用 3 节 1.5 V 南孚电池。实验结果表明，该系统运行稳定，更换电池方便。可以满足系统要求。 综上所述采用方案 2。42.3

12、显示模块方案 1：使用 LED 液晶显示器。由于 LED 液晶显示速度，使用方便，显示简洁而得到广泛应用。然而，由于温度的显示和设置菜单，LED 液晶无法显示如此丰富的内容，所以本文放弃了这一方案。方案 2：使用 LCD 显示器。由于其清晰的液晶显示屏，显示内容丰富，使用方便，快捷，显示器已经得到广泛应用。对于这个系统，本文使用 1602 显示器可以很好的满足要求，所以本文选择了这个解决方案。2.4 温度传感器方案 1：用铂电阻测温的非线性校正方法，采用桥式电路将热敏电阻的感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，再加上放大器将信号放大，并经 AD 转换器，在通过显示电路，就可以将被测

13、温度显示出来。图 2.1 铂电阻桥式测温电路方案 2：考虑使用一个数字温度传感器，结合单片机的电路设计，使用温度传感器直接读取被测温度值后转换，然后完成设计的要求。5图 2.2 DS18B20 测温系统框图方案比较：方案一程序模拟温度传感器，数据处理繁琐，会出现信号失真。而 DS18B20 可以直接将温度转换成串行数字信号，有较强的抗干扰能力，性能强大而且功耗低。抗干扰能力强等特点。这两种方案的比较，很容易看出，使用方案二，电路比较简单，容易实现软件设计，所以实际使用方案二的设计。系统的电路设计图如图 2.3。STC89C52CPUDS18B20温度芯片1602 显示报警电路电源图 2.3 温

14、度计电路总体设计方案DS18B20 温度传感器是由 DALLAS 所生产的，它具有体型小，功耗低，性能高，抗干扰能力强，易于使用的处理器等优点，而且可以用于构建多点温度控制系统，温度可直接转换成串行数字信号（由九二进制位）的单片机处理，并在可在同一总线上连接复数的传感器芯片，可测量的温度范围-55 +125 ，可编程 9 12 A / D 转换的精度，最高可达 0.0625温度分辨率，使用 16 位串行输出的符号扩展按键输入电路时钟电路复位电路报警电路单片机驱动电路显示电路测温电路扩展接口：对时间和温度信息定点储存，并与计算机进行数据交换6测得的温度， CPU 只需一根端口线就能与多个 DS18B20 通信，占用微处理器少，比较别的电路可以使用相对少量的引线和逻辑电路。由此可以明显看出 DS18B20 完全满足本次设计的要求。图 2.4 温度芯片 DS18B2073 硬件实现及单元电路设计3.1 主控制模块经过焊接电路最终完成如图 3.1 所示电路系统。图 3.1 主控制电板实物图主 控 制 最 小 系 统 电 路 如 图 3.2 所 示 。 P104568RST9(XD)INWALGE/OVCUYMuFKJ图 3.2 系统电路