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温度控制系统课程设计专业电气工程及其自动化班级10级电气6班组员姓名丁明明、张如意、王权吴广、杨德伟、王亚勇2013年05~06月-1-一、设计要求（1）用单片机控制一个由1kw电炉加热的电烤箱，最高温度不超过120℃。（2）电烤过程恒温控制，温度可通过系统设置，误差不超过±2℃。（3）实时显示温度和设置温度，显示精确为1℃。（4）温度超出设置温度±5℃时发超限报警，对升温和降温过程不作要求。二、主要功能模块温度控制系统的主要功能模块包括温度测量（温度传感器、放大器、ADC转换器）、温度控制（光电隔离、驱动电路、可控硅电路、电炉）、温度给定（按键）、温度显示和报警等几部分。根据具体情况选择合适型号的单片机，温度传感器、ADC转换器等硬件设备进行设计。三、要求完成的主要任务：1.根据功能要求完成硬件电路设计，提供硬件电路图。2.使用汇编或者C语言完成软件部分设计，实现相应功能。要求程序加注释并提供软件流程图。3.使用Proteus软件进行系统仿真，并提供仿真截图，测试数据，误差分析。-2-摘要随着现代信息技术的飞速发展，温度控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度测量与控制系统的设计与研究有十分重要的意义。本次设计的目的在于学习与了解单片机技术应用和开发的基本流程。设计中用单片机作为数据处理与控制单元，温度数据采样与处理用DS18B20数字温度传感器，把温度信号通过单总线传递到单片机上。单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到LCD进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用按键来设置温度限定值，通过进行温度数据的运算处理，发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。关键词：AT89C51；DS18B20温度传感器；温度控制；温度显示、设置；报警-3-目录第一章绪论................................................................................................................................-1-1.课程设计的性质、目的..................................................................................................-1-2.课程设计的内容..............................................................................................................-1-3.温度控制系统设计题目要求..........................................................................................-2-第二章系统总体设计及方案论证............................................................................................-3-2.1系统总体设计...............................................................................................................-3-2.2单片机...........................................................................................................................-4-2.3温度采集与传感器.......................................................................................................-5-2.4人机交互与串口通信...................................................................................................-7-第三章硬件设计........................................................................................................................-9-3.1系统结构框图...............................................................................................................-9-3.2单片机主控单元.........................................................................................................-10-3.3温度信号采集单元.....................................................................................................-12-3.4人机交互与串口通信单元设计.................................................................................-18-3.5控制执行单元设计.....................................................................................................-20-第四章软件设计......................................................................................................................-21-4.1设计思路、流程图.....................................................................................................-21-4.2温度采集子程序.........................................................................................................-22-4.3数据处理子程序.........................................................................................................-26-4.4人机交互子程序.........................................................................................................-27-4.5执行子程序.................................................................................................................-31-第五章总体电路图..........................................................................................................-32-第六章结论..............................................................................................................................-34-第七章：程序设计....................................................................................................................-35-参考文献....................................................................................................................................-52--1-第一章绪论1.课程设计的性质、目的单片机原理及接口技术》课程设计是在基本学完该课程之后，综合运用所学单片机知识，完成一个单片机应用系统设计，从而加深对单片机软硬知识的理解，获得初步的应用经验，为走出校门从事单片机应用的相关工作打下基础。通过该课程设计，主要达到以下目的：巩固和加深对单片机原理和接口技术知识的理解，使学生增进对单片机系统的感性认识，加深对单片机理论方面的理解，为顺利完成毕业设计打下基础。使学生掌握对单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、片内外存贮器、I/O口和串行口通讯等，进一步深化和巩固所学基础理论、专业知识及实验技能，培养学生综合运用所学专业知识分析问题和解决问题的能力。培养学生根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料的能力，了解与课题有关的硬件元器件的工程规范，能按课程设计任务书的要求编写课程设计说明书，学会方案论证的比较方法，初步掌握工程设计的基本方法，能正确反映设计和实验成果，能用计算机绘制电路图和流程图。使学生了解和掌握单片机应用系统的软、硬件设计过程、方法及实现，提高学生的技术应用能力，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好基础。这一环节对掌握常用仪器、仪表的正确使用方法，学会软、硬件的设计和调试方法，掌握单片机技术在生产实践中的应用，提高学生的工程实践能力、动手能力、创新能力，使学生树立正确的人生观，养成严谨、踏实的工作作风。2.课程设计的内容课程设计主要内容包括：理论设计、调试及写出总结报告等，其中理论设计又包括选择总体方案、硬件系统设计和软件系统设计。硬件设计包括单元电路、选择元器件及计算参数等；软件设计包括模块化层次结构图、程序流程图等。程序设计是课程设计的关键环节，通过调试，进一步完善程序设计，使之达到课题所要求的指标，使理论设计更接近于实际产品。课程设计的最后要写出设计总结-2-报告，把理论设计内容，调试的过程及性能指标的测试结果进行全面的总结，把实践内容上升到理论高度。3.温度控制系统设计题目要求（1）用单片机控制一个由1kw电炉加热的电烤箱，最高温度不超过120℃。（2）电烤过程恒温控制，温度可通过系统设置，误差不超过±2℃。（3）实时显示温度和设置温度，显示精确为1℃。（4）温度超出设置温度±5℃时发超限报警，对升温和降温过程不作要求。-3-第二章系统总体设计及方案论证2.1系统总体设计本章主要内容是论述基于51单片机的多路温度采集控制系统的总体设计以及方案论证。本系统由单片机、温度信号采集与A/D转换、人机交互、控制执行单元、电源系统单元、通信单元六部分组成，功能模块具体实现的器件的不同，将直接影响整个系统的性能及成本，为了达到高效、实用的目的，在系统设计之前的方案论证是十分重要的，系统设计原理图如图2.1所示：图2.1系统设计原理图单片