基于单片机温控制器设计.doc

1 绪论 1.1 温度控制器的应用前景 现代信息技术的三大基础是信息采集控制(即技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度控制器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量日渐上升。进入21世纪后，温度控制器正朝着智能高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟温度控制器和网络温度控制器、研制单片测温控温系统等高科技的方向迅速发展。在20世纪90年代中期最早推出的智能温度控制器，采用的是8位A/D转换器，其测温精度较低，分辨力只能达到2℃。目前，国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器，所用的是912位A/D转换器，分辨力一般可达0.50.0625℃。为了提高多通道智能温控器的转换速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。新型温度控制器的测试功能也在不断增强。另外，温度控制器正从单通道向多通道的方向发展，这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。单片系统是21世纪一项高新科技产品。它是在芯片上集成一个系统或子系统，其集成度将高达108109元件/片，这将给IC产业及IC应用带来划时代的进步。目前，国际上一些著名的IC厂家已开始研制单片测温系统，随着电子技术的发展，特别是大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，那么单片机技术的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。目前，单片机在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用。特别是其中的C51系列单片机的出现，由于它具有极好的稳定性，更快和更准确的运算精度。AT89C52单片机与DS18B20的温度控制器设计。它是以AT89C52单片机为控制内核，采用DS18B20单线数字温度传感器采集现场温度，通过利用AT89C52单片机、单总线技术及对硬件电路的设计，测温控制系统直接将数字量输出到单片机，无须经过变换电路，同时通过RS-232串行口与上位PC机连接，从而使系统具有远程温度控制能力和远程报警能力。这种方案可大大地提高工作效率和控制精度，有助于自动化水平的提高[1][2]。 1.2 主要2.1 本设计任务和主要内容 (1)基本要求 用MCS-51单片机设计一个温度控制器。要求具有对环境温度进行实时测量，当外界温度高于设定最高温度时，启动风扇降温；当外界温度低于指定最低温度时，将发出报警声。 (2)主要内容 温控器采用AT89C52作为核心处理器件，把经过DS18B20现场实时采集到的温度数据，存入AT89C52的内部数据存储器，送数码管显示，并与预先设定值进行比较，然后由单片机输出信号去控制蜂鸣器和风扇。进行温度控制程序的设计应考虑如下几个问题：①实时采集温度；②温度显示：采用2位LED显示当前温度；③按键处理；④与上位PC机通信程序；⑤越限报警和处理：将采集到的温度值与预先设置值进行比较，若当前温度值越限，则产生报警信号。软件设计主要有：主程序、初值设定子程序、温度读取子程序、液晶显示子程序和输出控制子程序等。初值设定子程序完成对温度初值的设定及数据保存；温度读取子程序完成对温度传感器数据的读取，并通过数码管显示子程序显示温度值；输出控制子程序则根据温度的数值完成对输出口的控制。 (3)扩展功能 ①具有通信能力，可接收其他数据设备发来的命令，或将结果传送到其他数据设备。 ②采用适当的控制方法实现当设定温度或环境温度突变时，减小系统的调节时间和超调量。 1.2.2 论文主要工作简述 本人的主要工作有： (1)温度控制器的控制方案设计和优化。 (2)基于单片机DS18B20温度控制器的硬件设计与调试。 (3)温度采集的设计。 (4)温度控制器的软件设计。 1.2.3 论文内容安排 第一章 主要介绍基于单片机温度控制器的发展和基本原理及其项目的意义。 第二章 研究了温度控制器的原理以及可靠性方案的考虑。 第三章 简要介绍了温度控制器的硬件组成、特点及其控制流程，详细论述了硬件设计、硬件设备选型以及实验或理论设计的结果。 第四章 详细设计讲解了各模块的流程图和各个子程序。 第五章 对该控制器进行了系统仿真。 2 单片机的温度控制器设计方案选择 2.1 总体方案论证 根据题目的要求，我们提出以下两种方案。 方案1：见图2.1。此方案是采用传统的热敏电阻来测温，采集到的信号经过放大器和A/D转换器将信号处理为8031可识别的信号。由于热敏电阻精度、重复性和可靠性都比较差，系统易受环境的影响大，不能实现复杂的控制算法使控制精度做得较高[3][4]。 图2.1 系统原理框图 方案2：见图2.2。此方案采用8051作为核心处理器件，把经过DS18B20现场实时采集到的温度数据，存入8051的内部数据存储器，送数码管显示，并与预