基于单片机保温的温控系统研究(最终版).docVIP

沈阳工学院 毕业设计 题 目：基于单片机保温箱的温控系统研究 院 系： 信息与控制学院 专 业： 自动化 班级学号：学生姓名： 苏 铮 指导教师： 王艳秋 成 绩： 年月日 目 录1 设计要求与方案论证 3 1.1 设计任务要求 3 1.2 硬件方案设计 3 1.2.1 单片机芯片的选择方案和论证 3 1.2.2 传感器温度的设计方案论证 4 1.2.3 模块显示的方案论证 5 1.3 编程语言与调试环境选择 6 2 恒温箱的硬件设计 7 2.1 单片机主芯片STC89C51介绍 7 2.1.1 STC89C51主要功能及PDIP封装 8 2.1.2 STC89C51引脚介绍 8 2.1 3 单片机的晶振与复位电路： 9 2.2 温度采集电路设计 12 2.2.1 温度传感器的选取 12 2.2.2 温度采集器DS18B20接口电路设计 14 2.2.3 温度采集器DS18B20的内部设计 14 2.3 温度显示电路设计 15 2.4 继电器电路的设计 16 2.5 报警电路设计 17 2.6 自锁开关电路的设计 18 2.7 DC插口的设计 19 3 系统的软件设计 20 3.1 软件说明 20 3.2 温度传感器DS18B20的程序流程图 20 3.3 主程序流程图 21 参考文献 22 附录A 硬件原理图 23 附录 B程序代码 24 附录C实物图 32 1 设计要求与方案论证 首先要明确设计恒温箱的要求，然后再整体讨论和确定制作恒温箱方案，最后在完成。 1.1 设计任务要求 温度基本范围0℃-99℃ ； 温度精度误差小于 0.1℃ ； 数码管直读显示； 可以控制温度； 扩展功能：可以进行温度上下限的任意设定控制及报警功能，并且可以驱动负载进行升温或降温。 1.2 硬件方案设计 1.2.1 单片机芯片的选择方案和论证 因为单片机具有以下的很多优点，所以被我们拿来作为制作恒温箱的的首选芯片 单片机具有的特点： 1、易扩展 单片内部具有正常运行计算机所必需的所有部件。芯片外部具有许多可以扩展用的三总线及串行、并行输入/输出的管脚，很容易的就能组成各种规模的计算机应用系统2、高可靠性，集成度高，体积小等特点 单片机在一块晶体芯片上将各功能部件集成起来，以为集成度比较高，所以单片机体积自然而然也就比较小了。芯片本身是按照在工业生产测控环境的要求下进行设计的，芯片内部布线很短，其工业抗噪音性能也优于一些通用的CPU。一般单片机将程序指令，常数及表格等都固化在ROM中不易照成损坏，大部分的信号通道都在同一个芯片内部，故而可靠性比较高。 3、电压低，功耗低，便于生产便携式产品 为了满足广泛使用于便携式的系统，许多单片机的内部最低工作电压仅为1.8V～3.6V，而且工作电流仅仅为数百微安。 4、控制功能强 为了满足对对象的控制需求，单片机的控制指令系统均有极其丰富的条件:I/O口的逻辑操作，分支转移能力以及位处理能力，非常适用于专门的控制功能。 5、优异的性价比 单片机所具有的性能极强。因为为了提高效率和运行速度，所以单片机开始使用RISC流水线和DSP等相关技术。单片机的寻址能力已经突破64KB的限制，有的已可达到1MB或16MB，片内的ROM容量以达到62MB，RAM容量则以达到2MB。因为广泛的使用单片机，因而单片机的销量极大，各大公司的商业竞争已经使其具有很高的性价比。 方案一: 采用STC89C51芯片作为核心。STC89C51内部芯片具有4KB ROM 存储的空间, 512字节数据存储空间，具有2K字节的EEPROM存储空间，完全与MCS-51系列单片机兼容,STC89C51同时可通过串口进行下载。 方案二: 采用AT89S51。AT89S51片内具有4K字节的程序储存空间，虽然256字节的数据存储空间没有EEPROM存储空间，但同时与MCS-51系列单片机也完全兼容，有在线编程的可擦除技术。 两种单片机都能够满足设计，但STC89C51相对于ATS89C51来说价格跟低一些，而且具有下载方便简单的特点所以选用STC89C51片作为系统芯片。 1.2.2 传感器温度的设计方案论证 温度传感器是利用物质的物理性质来跟随温度变化的规律把温度转化为电量的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，它们种类繁多。按测量方式可分为非接触式和接触式两大类，按传感器的电子元器件特性材料以及材料可分为热电偶和热电阻两大类。 现代信息技术的三大基础是信息采集 即传感器技术 、信息处理 计算机技术 和信息传输 通信技术 。温度传感器的发展大致经历了三个阶段； 1 分立式温度传感器 含敏感元件 ； 2 模拟集成温度传感器/