基于51单片机的水温控制器设计

毕业设计任务书毕业设计课题基于51单片机的水温控制器设计学生姓名钟小月学号08系名称信息工程系专业及班级通信技术讯联1201指导教师张卫兵湖南信息职业技术学院通信技术专业2012届学生毕业设计任务书学生姓名钟小月学号08专业通信技术班级讯联1201毕业设计题目基于51单片机的水温控制器设计课题类型[1]产品设计类课题来源[2]科学研究毕业设计时间2014年9月15日至2014年11月15日课题简介本设计以STC89C51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。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。课题任务要求本产品可实现对温度的测量，并能根据设定值对温度环境进行调节，实现控温的目的。设计基于单片计算机的温度控制器，用于控制温度。具体要求如下：1、温度连续可调，范围为0℃—99.9℃。2、环境温度降低时（例如用电风扇降温），温度误差小于1℃。3、用十进制数码管显示水的实际温度。4、当温度低于设定的阀值时，相应的指示灯亮，同时相应的继电器吸合，继电器可以驱动负载。当温度高于报警值时，声光报警。温度控制的静态误差小于0.1℃。进程安排第1周：课题的确定及材料准备，了解设计思路，整理框图。第2-3周：完成水温控制电路原理图设计。第4-5周：根据实际情况修改并完成原理图，进行程序设计并完成水温控制器的Protues仿真。第6周：程序的编译及仿真，进行PCB的设计与制作。第7-8周：完成电路的组装与调试。第9周：下载程序并进行联机与调试，测试功能并做好论文资料的收集。第10周：毕业论文的撰写。主要参考文献1、单片计算机原理及应用张鑫，陈书谦电子工业出版社。2、《现代电子技术》郑水云，杜丽霞2008年第3期。3、单片机编程与入门杨西明，朱祺北京机械工业出版社。4、单片机原理及应用教程刘瑞新北京机械工业出版社指导老师意见指导教师签字：年月日专业教研室意见教研室主任签字：年月日所在系意见系主任签字：年月日学生毕业设计开题报告书学生姓名钟小月学号08专业通信技术班级讯联1201毕业设计题目基于51单片机的水温控制器设计课题类型[1]产品设计类课题来源[2]科学研究毕业设计时间2014年9月15日至2014年11月15日一、选题依据和意义温度无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用。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。本设计论述了一种以STC89C51单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。硬件电路主要包括STC89C51单片机最小系统，测温电路、实时时钟电路、LCD液晶显示电路以及通讯模块电路等。二、基本内容及解决的主要问题基本内容:本课题设计的是一种以STC89C51单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。DS18B20温度传感器的特性:测温范围为-55℃～+125℃，测温精度为士0.5℃；温度转换精度9～12位可变，能够直接将温度转换值以16位二进制数码的方式串行输出；12位精度转换的最大时间为750ms；可以通过数据线供电，具有超低功耗工作方式。解决的主要问题：在现代冶金、石油、化工及电力生产过程中温度都起着非常重要的作用;基于单片机水温控制器系统大部分使用是在实验室、工业、医药、农业中。三、进度、步骤1.09月7日-09月13日：下达任务、讲授、查资料；2.09月14日-10月2日：方案确定，软件设计；3.10月3日-10月19日：软件调试；4.10月20日-11月01日：撰写毕业设计说明书和毕业论文；5.11月02日-11月15日：提交课题，毕业答辩。四、方法、措施设计方案如图一所示；它是由STC89C51单片机、继电器、数码管、键盘输入、DS18B20五部分组成。图一系统设计框架五、设计成果六、主要参考文献[3]1、李广弟，朱月秀，王秀山.《单片机基础》北京航空航天大学出版社，2001(07).2、蔡美琴,张为民等.《MCS-51系列单片机系统及其应用》高等教育出版社，2004(06).3、张毅刚,等.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨工业大学出版社,1997.STC89C51单片机键盘输入继电器DS18B20数码管4、刘瑞星,胡健等.《ProtelDXP实用教程》机械工业出版社，2003(04).5、于海生.《计算机控制技术》机械工业出版社2007(05).6、谭浩强.《C程序设计》清华大学出版社.指导教师意见指导教师签名：年月日专业教研室意见教研室主任签名：年月日所在系意见负责人签名：年月日湖南信息职业技术学院信息工程系2012届毕业设计评阅、答辩及成绩评定表题目基于51单片机的水温控制器设计姓名钟小月系别信息工程专业/班级通信技术讯联1201学号08指导教师张卫兵所在部门职务职称答辩与会人员姓名职务（职称）姓名职务（职称）姓名职务（职称）指导教师评语（主要对学生毕业设计的工作态度、研究内容与方法、工作量、文献应用、创新性、实用性、科学性及存在的不足等进行综合评价）：成绩：指导教师签名：年月日答辩记录：会议主持人：记录人：年月日答辩小组意见：评语：成绩：答辩委员会（组长）签名：年月日评定成绩：评定等级：系领导小组组长签名：年月日基于51单片机的水温控制器设计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。本设计论述了一种以STC89C51单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。硬件电路主要包括STC89C51单片机最小系统，测温电路、系统电源电路、LED液晶显示电路以及按键接口电路等。系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，计算温度子程序、按键处理程序、LED显示程序以及数据存储程序等。[关键词]STC89C51单片机；DS18B20；显示电路目录一、引言....................................................................3(一)课题研究的背景......................................................3(二)课题研究的目的和意义................................................3二、硬件电路的设计..........................................................3(一)系统设计的框架......................................................4(二)单片机最小系统电路..................................................4(三)单片机的选型........................................................51.STC89C51单片机简介................................................52.STC89C51主要功能及PDIP封装.......................................73.STC89C51单片机引脚介绍............................................7(四)温度传感器电路......................................................81.DS18B20温度传感器简介.............................................82.DS18B20引脚介绍..................................................103.DS18B20内部结构..................................................103.DS18B20程序流程图................................................11(五)系统电源电路的设计...................................................11(六)LED显示电路........................................................12(七)按键接口电路.......................................................13三、系统软件设计...........................................................14(一)计算温度子程序.....................................................15(二)按键处理子程序.....................................................16(三)计算温度子程序.....................................................17(四)显示数据刷新子程序.................................................18四、结束语.................................................................19参考文献...................................................................20致谢.......................................................................21附件1：系统原理图.........................................................22附件2：水温控制元件清单...................................................23附件3：程序设计...........................................................24一、引言(一)课题研究的背景工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制系统正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术，它主要研究如何将计算机技术、通过信息技术和自动控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。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。本设计就是基于单片机STC89C51温度控制系统的设计，通过本次课程实践，我们更加的明确了单片机的广泛用途和使用方法，以及其工作的原理。(二)课题研究的目的和意义随着社会的发展，温度的测量及控制变得越来越重要。本文采用单片机STC89C51设计了温度实时测量及控制系统。单片机STC89C51能够根据温度传感器DS18B20所采集的温度在液晶屏上实时显示，通过控制从而把温度控制在设定的范围之内。所有温度数据均通过液晶显示器LED显示出来。系统可以根据时钟存储相关的数据。通过该课程的学习使我们对计算机控制系统有一个全面的了解、掌握常规控制算法的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力。