基于某51单片机地温度控制系统地设计.docxVIP

标准实用 基于单片机的温度控制系统设计 设计要求 要求设计一个温度测量系统， 在超过限制值的时候能进行声光报警。 具体设 计要求如下： ①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度； ②在不超过最高温度的情况下， 能够通过按键设置想要的温度并显示； 设有四个 按键，分别是设置键、加 1 键、减 1 键和启动 / 复位键； DS18B20 温度采集； ④超过设置值的± 5℃时发出超限报警，采用声光报警，上限报警用红灯指示， 下限报警用黄灯指示，正常用绿灯指示。 方案论证 根据设计要求，本次设计是基于单片机的课程设计， 由于实现功能比较简单， 我们学习中接触到的 51 系列单片机完全可以实现上述功能，因此可以选用 AT89C51 单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的 DS18B20 。报警和 指示模块中，可以选用 3 种不同颜色的 LED 灯作为指示灯，报警鸣笛采用蜂鸣 器。显示模块有两种方案可供选择。 方案一：使用 LED 数码管显示采集温度和设定温度； 方案二：使用 LCD 液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。 LED 数码管结构简单， 使用方便，但在使用时， 若用动态显示则需要不断更 改位选和段选信号， 且显示时数码管不断闪动， 使人眼容易疲劳； 若采用静态显 文案大全 标准实用 示则又需要更多硬件支持。 LCD 显示屏可识别性较好，背光亮度可调，而且比 LED 数码管显示更多字符，但是编程要求比 LED 数码管要高。综合考虑之后， 我选用了 LCD 显示屏作为温度显示器件，由于显示字符多，在进行上下限警戒 值设定时同样可以采集并显示当前温度， 可以直观的看到实际温度与警戒温度的 对比。 LCD 显示模块可以选用 RT1602C 。 硬件设计 根据设计要求，硬件系统主要包含 6 个部分，即单片机时钟电路、 复位电路、 键盘接口模块、温度采集模块、 LCD 显示模块、报警与指示模块。其相互联系 如下图 1 所示： 单片机时钟电路 LCD显示模块 复位电路 单 片 机 键盘接口模块 报警与指示模块 温度采集模块 图 1 硬件电路设计框图 3.1 单片机时钟电路 形成单片机时钟信号的方式有内部 时钟方式和外部时钟方式。 本次设计采用 内部时钟方式，如图 2 所示。 文案大全 图 2 单片机内部时钟方式电路 标准实用 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别为此放大器的输入端和输出端， 其频率范围为 1.2~12MHz ，经由片 外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一起形成了一个自激振荡电路， 为单 片机提供时钟源。 3.2 复位电路 复位是单片机的初始化操作， 其作用 是使 CPU 和系统中的其他部件都处于一 个确定的初始状态， 并从这个状态开始工 作，以防止电源系统不稳定造成 CPU 工 作不正常。在系统中，有时会出现工作不 图 3 单片机按键复位电路 正常的情况， 为了从异常状态中恢复， 同时也为了系统调试方便， 需要设计一个 复位电路。 单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式， 因为本次设计要求需要 有启动 / 复位键，因此本次设计采用按键复位，如图 3 。复位电路主要完成系统 的上电复位和系统在运行时用户的按键复位功能。 3.3 键盘接口模块 本次设计需要的按键有 4 个，除去 一个复位按键外，还有 3 个功能按键， 因此选择独立式键盘。如图 4，将键盘 直接与单片机 P1 口的 P1.0 、P1.1 、P1.2 相连。3 个键设计思路如下： 当按下 S1 图 4 键盘接口模块 键时，系统进入上下限警戒值调整状 文案大全 标准实用 态；当第一次按下 S1 键时，进行上限警戒值设定，当第二次按下 S1 键时，进 行下限警戒值设定，当第三次按下 S1 键时，回到正常工作状态。在警戒值调整 状态下，按下 S2 键，上下限警戒值加 1 ，按下 S3 键，上下限警戒值减 1，正常 工作状态下，按下 S2 和 S3 键无作用。 3.4 温度采集模块 本次设计中的温度传感器使用的是 DALLAS 公司的单总线数字温度传感器 DS18B20 ，这是一种常用的温度传感器，具有体积小、硬件开销低、抗干扰能 力强、精度高的特点。 DS18B20 采用独特的一线接口，具有只需要一条口线通信多点的能力，简 化了分布式温度传感应用，无需外部元件。可用数据总线供电，电压范围为 3.0 V 至 5.5V ，测量温度的范围为 -55 ℃至 +125 ℃，在 -10 ℃至 +85 ℃范围内精度 为±0.5℃。 文案大全 标准实用 温度传感器可编程的分辨率为 9~12 位，温度转换为 12 位数字格式最大值 为 750 毫秒，用户可定义的非易失性温度报警设置，应用范围包括恒温