102-基于单片机的温度控制系统的设计.doc

XXXX 大 学 毕 业 论 文 作 者： XXX 学 号： XXXXXX 学 院： 系(专业)： 题 目： 基于单片机的温度控制系统的设计 指导者： 评阅者： XXXX年XX月XX日  毕业论文中文摘要 题 目：基于单片机的温度控制系统的设计 摘要： 本设计以STC89C51单片机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。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路、显示电路、报警电路、按键控制电路。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。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、继电器控制程序、超温报警程序。 关键词：STC89C51单片机 DS18B20温度芯片 温度控制  1 引言 温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域 ,如家电、汽车、材料、电力电子等 ,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同 , 在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用 ,但由于继电器动作频繁 ,可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式,但PID控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测。 : 1. 温度连续可调，范围为0℃-60℃ 2. 超调量σ%≤20% 3. 温度误差≤±0.5℃ 4. 人-机界面方便 整体框图如下： 3 工作原理 温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机 STC89C51 获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 () 。 DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统，可直接温度转化成串行数字信号（按9位二进制数字）给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片，它具有三引脚TO-92小体积封装形式，温度测量范围－55～＋125，可编程为9～12位A/D转换精度，测温分辨率可达00625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，业可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到三根或者两根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。从而可以看出DS18B20非常用于远距离多点温度检测系统 图4-1温度芯片DS18B20 4.2 主控制部分方案 STC89C51 是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Fl