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1、課程設(shè)計報告題 目： 專 業(yè)： 年 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 聯(lián)系電話： 完成日期： 2014年 12月 15日摘 要 利用AT89C51單片機，溫度傳感器DS18B20，報警器，數(shù)碼管等元件，制作溫度控制系統(tǒng)硬件電路，設(shè)計系統(tǒng)的軟件，實現(xiàn)對溫度的有效控制。并經(jīng)過反復(fù)的模擬運行、調(diào)試,修改簡化了軟件系統(tǒng)，系統(tǒng)達到溫度檢測精度1度的要求，具有控制簡便、組態(tài)簡單、和操作靈活等優(yōu)點。關(guān)鍵詞：單片機；溫度傳感器；溫度控制ABSTRACT Use AT89C51 microcontroller, a temperature sensor DS18B20, alarm, digital tube and
2、 other components, making the temperature control system hardware circuit design of the system software, to achieve effective control of the temperature. And after repeated simulation run, debug, modify simplifies software system, the system reaches the temperature detection accuracy of 1 degree, wi
3、th a simple control, simple configuration, and flexible operation.Key Words:MCU;temperature sensor;Temperature control.目錄摘 要IIABSTRACTII1 設(shè)計要求及方案選擇11.1設(shè)計要求11.2方案選擇12 理論分析與設(shè)計22.1溫度測量電路的分析及設(shè)計22.2報警電路的分析及設(shè)計23 電路設(shè)計33.1硬件電路的設(shè)計33.2軟件的設(shè)計44 系統(tǒng)測試94.1調(diào)試所用的基本儀器清單94.2調(diào)試結(jié)果94.3測試結(jié)果分析95 總結(jié)9參考文獻101 設(shè)計要求及方案選擇1.1設(shè)計要求
4、該溫度自動控制系統(tǒng)采用AT89C51單片機為主控芯片，傳感器采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，實現(xiàn)對溫度的檢測和控制。 主要技術(shù)指標：可檢測的范圍為-55+125。 該溫度自動控制系統(tǒng)由溫度信號采樣電路，鍵盤及顯示電路，溫度控制電路，報警電路，時鐘信號電路等構(gòu)成，并運用PID算法進行溫度控制和調(diào)整。 根據(jù)設(shè)計任務(wù)，詳細分析溫度自動控制系統(tǒng)的設(shè)計需求，并進行軟硬件的總體設(shè)計。由鍵盤電路輸入設(shè)定溫度信號給單片機，溫度信號采集電路采集現(xiàn)場溫度信號給單片機，單片機根據(jù)輸入與反饋信號的偏差進行PID計算，輸出反饋量給溫度控制電路，實現(xiàn)升溫。顯示電路實現(xiàn)現(xiàn)場溫度的實時監(jiān)控。并且完成全部硬件和軟件的設(shè)計，并
5、利Proteus仿真軟件對設(shè)計結(jié)果進行驗證。1.2 方案選擇方案如圖1所示，此方案選用DS18B20芯片進行溫度采集及模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換，并直接輸出數(shù)字量，無需信號放大，且只占用一根口線，然后將其送數(shù)碼管顯示。4X4矩陣式鍵盤，首先要對其進行鍵盤掃描，判斷是否有鍵按下，如有鍵按下，要判斷是那個鍵按下，確定鍵值，然后對其進行輸入，把最后設(shè)定的溫度值送給數(shù)碼管進行顯示。如果對一個溫度值已經(jīng)設(shè)定完畢后，無需再按任何鍵即有效，如果溫度值設(shè)定得不合理，可對溫度進行重新設(shè)定，溫度的上下限可由軟件編程設(shè)定，這樣就完成了對溫度的總體設(shè)置。對于數(shù)碼管顯示模塊，采用了動態(tài)顯示的方法，在程序的設(shè)計中也相應(yīng)的采
6、用動態(tài)顯示方法對其進行編寫。首先把設(shè)定的（或采集到）數(shù)據(jù)的十進制數(shù)進行字節(jié)拆分，分別求出要顯示個位數(shù)、十位數(shù)、百位數(shù)（顯示實際溫度時，還要求出十分位），然后將其送至數(shù)碼管顯示。顯示設(shè)定值還是實際值，可由按鍵進行切換。對于溫度控制模塊，首先是把采集的數(shù)據(jù)和設(shè)定的溫度上下限進行比較，如低于下限值或高于上限值，蜂鳴器警報，再把實際溫度和設(shè)定的溫度比較，決定加熱與否以及加熱時間的控制。單片機軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制，不需要向外擴展存儲器，可使系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)更為簡單。信號的傳遞路線短，可以提高系統(tǒng)精度。加熱裝置雙向可控硅光電耦合器報警器鍵盤設(shè)定溫度DS18B20數(shù)碼管
7、顯示單片機圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2 理論分析與設(shè)計2.1溫度測量電路的分析及設(shè)計DS18B20通過P1.2口和AT89C51進行通訊。GND為接地線， DQ為數(shù)據(jù)輸入輸出接口。VCC為電源接口，既可由數(shù)據(jù)線提供電源，又可由外部提供電源，范圍3.05.5V。其接口電路如圖2所示圖2 DS18B20接口電路2.2報警電路的分析及設(shè)計三個LED與蜂鳴器分別通過P3.0、P3.1、P3.2、P3.3與單片機通訊，VCC電源范圍3.05.5V當P3=0時LED和蜂鳴器工作，當溫度低于85時LED-YELLOW亮，蜂鳴器響，表示溫度過低；當溫度介于85-95之間時，LED-GREEN亮，表示溫度正常；當溫度高
8、于95時LED-RED亮，蜂鳴器響，表示溫度過高。圖3 報警電路3 電路設(shè)計3.1 硬件電路的設(shè)計3.2軟件的設(shè)計#include#define uchar unsigned char #define uint unsigned intsbit DQ = P12; /定義通信端口 uint tmp;bit sign; /正負溫度的標志/數(shù)碼管字形顯示uchar disp=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;void delay(uint i)while(i-);/*初始化函數(shù)*/Init_DS18B20(void) uchar x
9、=0; DQ = 1; /DQ復(fù)位 delay(4); /稍做延時 DQ = 0; /單片機將DQ拉低 delay(100); /精確延時 大于 480us DQ = 1; /拉高總線 delay(20); x=DQ; /稍做延時后 如果x=0則初始化成功 x=1則初始化失敗 delay(20);/*讀一個字節(jié) */RChar(void)uchar i=0;uchar dat = 0;for (i=8;i0;i-) DQ = 0; / 給脈沖信號 dat=1; DQ = 1; / 給脈沖信號 if(DQ) dat|=0x80; delay(10); return(dat);/*寫一個字節(jié) */
10、WChar(uchar dat)uchar i=0;for (i=8; i0; i-) DQ = 0; DQ = dat&0x01; delay(10); DQ = 1; dat=1;/*讀取溫度*/ReadTemp(void)uchar a=0;uchar b=0;uint t=0;Init_DS18B20();WChar(0xCC); / 跳過讀序號列號的操作WChar(0x44); / 啟動溫度轉(zhuǎn)換delay(10);Init_DS18B20();WChar(0xCC); /跳過讀序號列號的操作WChar(0xBE); /（讀取溫度寄存器） 前兩個就是溫度a=RChar(); /低八位b
11、=RChar(); /高八位t = (b*256+a)*25; return( t 2 );void baojin() if (tmp=8500&tmp9500) P3=0xf3; main()uchar counter=1;while(1) /保證測量頻率較低，數(shù)碼管正常顯示 if(counter- = 0) tmp = ReadTemp(); counter = 20; P2 = 0xff; P0 = disptmp%10; P2 = 0xfe; delay(500); P2 = 0xff; P0 = disptmp/10%10; P2 = 0xfd; delay(500); P2 = 0
12、xff; P0 = disptmp/100%10|0x80; P2 = 0xfb; delay(500); P2 = 0xff; P0 = disptmp/1000%10; P2 = 0xf7; delay(500); P2 = 0xff; P2=0xef; P0=disptmp/10000%10; delay(500); baojin(); 4 系統(tǒng)測試4.1調(diào)試所用的基本儀器清單PC機一臺、Keil4軟件、proteus仿真軟件4.2調(diào)試結(jié)果DS18B20顯示溫度數(shù)碼管顯示溫度LED顯示狀態(tài)蜂鳴器狀態(tài)84084.00LED-YELLOW亮LED-GREEN不亮LED-RED不亮響92092
13、.00LED-YELLOW不亮LED-GREEN亮LED-RED不亮不響98098.00LED-YELLOW不亮LED-GREEN不亮LED-RED亮響4.3測試結(jié)果分析該系統(tǒng)可以實現(xiàn)溫度檢測，溫度檢測精度可以達到1，但是在實時性方面不足，溫度顯示有明顯的延遲。在精度要求不高的測量可以用本系統(tǒng)完成。5 總結(jié)本系統(tǒng)以AT89S51單片機為控制核心，利用其強大的處理能力，以及豐富的外圍接口，再配合DS18B20溫度傳感器、7段數(shù)碼管、LED、及蜂鳴器等，很好的完成了溫度的檢測與顯示，并當系統(tǒng)檢測到溫度高于設(shè)定的溫度上限時準確發(fā)出高溫報警及燈光提示；當溫度低于設(shè)定的溫度下限發(fā)出低溫報警及燈光提示。因此本系統(tǒng)已基本符合了設(shè)計要求，在溫度控制方面具有一定的先進性，可用于一般的溫度檢測控制。參考文獻1 陳忠孝.單片機原理及應(yīng)用.西北大學(xué)出版社，2011.11 2 李建民.單片機在溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用J.江漢大學(xué)學(xué)報.1999,(3),60-62 3 卿燕玲,李蕾.基于單片機的溫度測控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)J.信息技木與信息化.2006,(3), 78-80 4 敬嵐，朱海君一等基于AT89C51的自動測量和控制系統(tǒng)設(shè)計J.儀表技術(shù)與傳感器，2004,(12),35-37 5 劉綠山，劉建群等.基于AT89S52單片機的溫度控制系統(tǒng)J.微計算機信息，2007，(17)，98-100
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