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.........................................21.1温度控制系统设计思路...........................................21.2系统框图......................................................2第二章AT89C51单片机.................................................32.1AT89C51单片机的简介...........................................32.2AT89C51单片机的主要特性.......................................32.3AT89C51单片机管脚说明.........................................4第三章温度控制的硬件设备.............................................63.1温度传感器简介.................................................63.2DS18B20工作原理...............................................73.3DS18B20使用中注意事项.........................................8第四章系统硬件设计...................................................94.1温度采集电路...................................................94.2数码管温度显示电路...........................................94.2.1数码管的分类............................................94.2.2数码管的驱动方式.......................................104.2.3恒流驱动与非恒流驱动对数码管的影响.....................114.3单片机接口电路..............................................124.3.1P0口的上拉电阻原理....................................124.3.2上拉电阻的选择.........................................144.4单片机电源及下载线电路......................................144.5温度控制电路................................................15第五章温度控制的软件设计...........................................175.1数码管动态显示..............................................175.2DS18B20初始化...............................................175.3系统流程图..................................................19谢辞.................................................................20参考文献.............................................................21附录.................................................................221绪论温度控制，在工业自动化控制中占有非常重要的地位。单片机系统的开发应用给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命，自动化、智能化均离不开单片机的应用。将单片机控制方法运用到温度控制系统中，可以克服温度控制系统中存在的严重滞后现象，同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。现代自动控制越来越朝着智能化发展，在很多自动控制系统中都用到了工控机，小型机、甚至是巨型机处理机等，当然这些处理机有一个很大的特点，那就是很高的运行速度，很大的内存，大量的数据存储器。但随之而来的是巨额的成本。在很多的小型系统中，处理机的成本占系统成本的比例高达20%，而对于这些小型的系统来说，配置一个如此高速的处理机没有任何必要，因为这些小系统追求经济效益，而不是最在乎系统的快速性，所以用成本低廉的单片机控制小型的，而又不是很复杂，不需要大量复杂运算的系统中是非常适合的。温度控制，在工业自动化控制中占有非常重要的地位，如在钢铁冶炼过程中要对出炉的钢铁进行热处理，才能达到性能指标，塑料的定型过程中也要保持一定的温度。随着科学技术的迅猛发展，各个领域对自动控制系统控制精度、响应速度、系统稳定性与自适应能力的要求越来越高，被控对象或过程的非线性、时变性、多参数点的强烈耦合、较大的随机扰动、各种不确定性以及现场测试手段不完善等，使难以按数学方法建立被控对象的精确模型的情况。随着电子技术以及应用需求的发展，单片机技术得到了迅速的发展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。伴随着科学技术的发展，电子技术有了更高的飞跃，我们现在完全可以运用单片机和电子温度传感器对某处进行温度检测，而且我们可以很容易地做到多点的温度检测，如果对此原理图稍加改进，我们还可以进行不同地点的实时温度检测和控制。2第一章温度控制系统设计和思路1.1温度控制系统设计思路在这个系统中我们从性能及设计成本考虑,我们选择AT89C51芯片。AT89C51的广泛使用，使单片机的价格大大下降。目前，89C51的市场零售价已经低廉因此，如把89C51作为接口芯片使用，在经济上是合算的。在温度传感器的选择上我们采用温度芯片DS18B20测量温度。该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，且此元件线形较好。在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。该芯片直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。本制作的最大特点之一就是直接采用温度芯片对温度进行测量，使数据传输和处理简单化。采用温度芯片DS18B20测量温度，体现了作品芯片化这个趋势。部分功能电路的集成，使总体电路更简洁，搭建电路和焊接电路时更快。而且，集成块的使用，有效地避免外界的干扰，提高测量电路的精确度。所以芯片的使用将成为电路发展的一种趋势。本方案应用这一温度芯片，也是顺应这一趋势。对于温度的调节系统，我们才用的只是简单的升温和降温方法，当温度低于我们设定的最低温度值时，则单片机系统则会通过一个高电平的脉冲电流直接送给继电器，使连接在继电器上的电阻丝通电产生热量来提高温度。如果当温度高于我们设定的最高温度值时，则单片机会通过另一个口发出一个高电平的脉冲电流送个继电器，使连在继电器上的一个风扇启动，来降低温度。在次过程中，我们通过单片机将传感器所测量出来的温度通过数码管显示出来。这样就能只管的观察到即时的温度情况，以便更好的验证系统的性能。1.2系统框图单片机温度控制系统采用的装置有单片机、温度传感器和显示器组成起结构如图1.1硬件结构图所示。3图1.1温度控制系统硬件结构图第二章AT89C51单片机2.1AT89C51单片机的简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。2.2AT89C51单片机的主要特性·与MCS-51兼容·4K字节可编程闪烁存储器·寿命：1000写/擦循环温度传感器AT89C51单片机数据显示键盘温度控制4123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:21-May-2007SheetofFile:E:\毕业设计\完整的毕业设计\MyDesign.ddbDrawnBy:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U?8051·数据保留时间：10年·全静态工作：0Hz-24Hz·三级程序存储器锁定·128*8位内部RAM·32可编程I/O线·两个16位定时器/计数器·5个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式图2.1AT89C51引脚图·片内振荡器和时钟电路2.3AT89C51单片机管脚说明如图2.1为AT89C51引脚图,各引脚功能说明如下:●VCC:电源●GND:地●P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。●P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因