基于单片机的温度控制系统的设计

基于单片机的温度控制系统的设计摘要:在人类的生产和生活中，温度是众多常用的被测参数之一，它的变化对我们有着重大的影响。温度检测被广泛应用于工业生产反应器，加热炉，以及日常生活中的使用，烘干箱，电热水器，微波炉等对所有的控制和监测温度有非常高的要求。本主题旨在设计高精度温度检测和显示系统。以单线温度传感器DS18B20和检测到的数据送到AT89C51进行分析，并由三端双向可控硅，键盘，还有核心处理器共同实现运行，并将最终温度以四位一体的数字显示。同时假定一个温度上限与下限，如果温度越过接线均报警。使用MCS-51系列单片机为控制中枢处理器，运行轻易，灵活，而且可以大大提高温度检测规范性。关键词：微控制器,温度传感器,温度控制DesignoftemperaturedetectionsystemusingsinglechipmicrocomputerAbstract:Asthetemperatureparametersrequiredfortheproductionofhumanlifeandtheimpactonourincreasinglysignificant.Temperaturedetectionarewidelyusedinindustrialproductionreactors,furnaces,anddailylifeuse,dryingoven,electricwaterheaters,microwaveovensandothercontrolandmonitoringofallhaveaveryhightemperaturerequirements.Thistopicisintendedtodesignhigh-precisiontemperaturemeasurementanddisplaysystem.In-linetemperaturesensorDS18B20andthedetecteddatatobeprocessedAT89C51bytriac,thekeyboard,thecoreprocessortocoordinatethecompletionofthework,andthefinaltemperaturedisplayedinoneofthefournumbers.Andsetatemperaturelimitandthelowerlimit,analarmifthetemperatureofthelinecanbe.UseMCS-51seriesmicrocontrollercoreprocessorrunningconvenient,flexible,andcangreatlyimprovethetemperaturedetectionnormative.Keywords：microcontroller,transducer,temperaturedetection目录第一章绪论.......................................................................11.1温度控制系统研究现状..........................................................11.2论文的总体工作和内容计划......................................................2第二章系统总体设计方案与器件选择.................................................32.1主芯片的选择..................................................................32.2度传感器的选择与测量..........................................................42.3DS18B20简介及其工作原理......................................................52.4四位一体数码管的简介..........................................................8第三章系统硬件电力设计..........................................................113.1系统框图.....................................................................113.2系统硬件设计.................................................................123.2.1微控制器.................................................................123.2.2温度检测模块.............................................................133.2.3键盘模块.................................................................143.2.4温度显示模块.............................................................153.2.5报警功能的实现...........................................................16第四章系统软件方案设计..........................................................174.1软件程序设计流程图...........................................................174.2使用PROTEUS进行仿真..........................................................19结论.............................................................................21参考文献（REFERENCES）...........................................................22致谢.............................................................................231第一章绪论1．1温度检测系统研究现状温度检测技术的发展生产管理的整合与数字化是如今产业自动化控制的趋向，达到这些功效需要有工业电脑、工业网络和巨大的数据资料库。采用先进的技术来监控各种控制参数（例如温度，流量和压力等），在复杂的工业和社会环境中，可以明显的加速生产和管理的自动化能力。轨道的温度测量（也称为上的温度分布的测量技术），是一个利用计算机进行数据采集，数据传输和数据通信的分析和处理的新技术，是一个在生产过程当中解释温度与热加工工艺的相关程度的新手段，跟踪被测量为一个图表或者数字。在生产与管理中温度是一个重要的检测项，温度检测器（也被称为跟踪）技术有相当巨大的利用前景。1)国内和国外温度检测技术的走向(1)扩展检测范围目前常见的工业温度测量领域为-200〜3000℃，但对于超高温未来的需求会越来越高，特别是低温液化气体检测更加明显，如低于10K的温度检测是目前探索的重中之重。(2)扩大测温对象温度检测技术将发展到如此地步，从点至线，再到面，甚至是三维测量。应用已经扩展到工业方面，家电，汽车和航空实业，工业环保。(3)发展新型产品使用原来的技术进行生产测试，以应对不同的情况和原来不同条件需求，进而实现客户的需求。再使用新的检测技术优势，创造新的作品。(4)适应特殊环境下的测温在许多场合，有特别的需求，如抗硫，抗爆，磨损性能需求的温度检测器;还有快速运动的物体温度，火焰等各种温度检测。(5)显示数字化测温仪器在向数字化方向实现。它的益处是可以直接观察、没有示数错误、分辨率很高、测量精确，所以将来会有巨大的销售潜力。(6)标定自动化利用电脑技术，迅速、精确、温度探测器自主校准。2）国内和国外温度检测的走向依据上面所说需求，行内的测温仪器厂家未来可以向着下面几种检测元件发展：(1)继续制造更使用的传统的温度检测元件，如:热电偶、热电阻、热敏电阻等。2）加大对最新理论，新材料，新的制作技术的发展。像最近仍然在发展的薄膜类热敏电阻，还有厚膜，薄膜铂电阻类温度检测器，等。(3)向智能、数字、自动化目标开发。这些新产品不但有检测作用，而且还有判别和命令作用，2使用电脑智能化目标开发，同时为机电一体化目标前进。1．2论文的总体工作和内容计划这篇论文是基于微控制器的温度测量系统的设计与实现，其主要内容分为四个章节。第一章绪论，主要为今天的温度测量系统，温度测量的发展，选择温度传感器的测量方法进行了介绍。装置选择的第二章中，该系统的整体设计被分成几个模块，分别用于所需的芯片的设计使用多个模块，所述装置进行了介绍。第三章系统硬件电路设计为若干单独的模块的系统，包括一个微控制器，一个温度检测模块，接口设计，温度显示，报警功能被实现，详细介绍。第四章会介绍系统软件设计，这一章涵盖了软件设计流程图，作品的PROTEUS仿真。3第二章系统总体设计方案与器件选择选择设备和使用该设备之前，一定要有更好的理解所涉及的产品与应用方向的设计特性。本章重点介绍所使用的芯片和设备的硬件设计，包括采用的主芯片AT89C51，温度获取模块中选择的芯片DS18B20，显示模块中选用四位一体数码管，温度控制模块可控硅等。2.1主芯片的选择AT89C51简单介绍AT89单片机结构基本上是相同的，唯一的各个模块和功能的一些差异。在技术生产中，它选用了ATMEL，能够和常用的工业准则MCS-51指令集合跟输出管脚兼容[3]。ATMEL的AT89C51是一个很有效的微控制器，它在整个芯片微处理器中结合了灵巧的8位CPU和闪速存储器，这种方法为许多嵌入式控制系统提供便宜并且高弹性的方案。AT89C51的形状和引脚分布情况如图2-1：图2-1AT89C51芯片构造图它含有所需的微处理器的基本功能，各功能通过单芯片总线连成一个整体，集成在一块芯片上。AT89C51外接引脚有下面两种：1）XTAL1：当内部振荡器运行时，它通过一个引脚外部晶振和可小调的电容。2）XTAL2：反相放大器芯片振荡器的输出，并连接到一个外部石英晶体和微调电容器的另一端。当外部振荡器运行，这个引脚悬空。第一条命令取指，译码并运行指令，译码，运行指令继续。SCM自动步说明，以完成各种功能来实现相应的指令一步。在每个时间微指令操作有着严格的顺序，时间顺序，我们将调用此微操作时机。[4]我们所说的单芯片时钟信号被用于各种微芯片的微控制器的操作提供了一个时间基准。42.2温度传感器的选择与测量有很多类型的温度测量方法，一般总结为两类：碰触式和非碰触式测温。1）接触式测温法由热平衡原理，当接触两个物体彼此相对够长，经验丰富的热交换，将达到所谓的热平衡，此时就意味着这两个物体的温度是一样的。将要进行热交换的两个目标看成是温度计的两个对象，一个是被测量的对象，另一个是作为参考的对象，该对象可以利用温度计读数来测定[2]。这种方法，可靠，精度高，但该措施必须要求当温度计和被测量对象具有良好的热接触，并且它们之间有足够的热传递，因此它可能会导致温度滞后，这一措施要测量的目标和待测量可能发生某种反应，但一些待测目标由耐火材料制成的，接触温度测量仪器是没有办法来测量温度。2）非接触式测温法仪器和测量对象之间没