引言 (1)第一章系统方案论证 (2)1.1 方案设计 (2)1.2方案的对比论证 (2)第二章系统硬件电路的设计 (4)2.1电路总体原理框图 (4)2.2单片机的选择 (5)2.3单片机得管脚说明 (6)2.4单片机的时钟电路 (8)2.5复位电路及其复位状态 (9)2.5.1 复位电路 (9)2.5.2 复位状态 (10)2.6.温度采集电路的设计 (11)2.6.1 DS18B20特点介绍 (12)2.7键盘接口电路的设计 (13)2.8显示接口和报警电路的设计 (15)2.9通信接口电路设计 (18)2.9.1 max232原理 (18)2.9.2 MAX232与单片机的接口电路 (18)第三章软件系统的设计 (18)3.1 主程序模块 (19)3.2温度报警模块 (19)3.3参考程序 (36)3.4设计方案分析 (38)3.4.1优点 (38)3.4.2缺点 (38)第四章硬、软件抗干扰技术 (39)4.1 硬件抗干扰技术 (39)4.1.1接地技术 (39)4.1.2屏蔽系统 (40)4.1.3隔离技术 (41)4.1.4滤波技术 (41)4.1.5 抑制反电势干扰技术 (41)4.2 软件抗干扰技术 (42)4.2.1 消除数据采集的干扰 (42)4.2.2保持正常控制状态 (42)第五章结论与前景分析 (46)参考文献 (47)致谢 (48)附录 (49)随着生产生活的需要，自动化控制越来越起到至关重要的作用。

温度控制是工业生产过程中很普遍的过程控制，人们需要对各种加热炉，热处理炉，反应炉等锅炉中温度进行测量与控制。

特别是冶金，化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用，其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的，工业生产中温度控制具有单向性、时滞性、大惯性和时变性的特征，同时要实现温度控制的快速性和准确性，对于对于提高产品质量具有很重要的意义。

对于不同的场所、不同的工艺、不同的产品所需要的温度范围不同、精度也不同，则采用的温度测量元件以及温度测量方法和控制方法都有所不同；产品工艺不同、温度控制的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同。

因此对温度的控制方法要多种多样。

随着电子技术和微型计算的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。

利用微机对温度进行测控的技术也随之而产生。

现有的温度传感器大多为(热电偶）体积大，应用复杂，多为模拟信号，已经不在适合现代工业的灵活性要求了。

本设计是基于单片机的温度控制系统，为闭环系统，工作的可靠性高、精度高。

本设计主要围绕单片机进行设计，从实际应用出发，选取了体积小、精度相对较高的数字式温度传感器件DS18B20作为温度采集装置，以单片机89S51作为主控芯片，1602作为显示输出，实现了对温度的实时测量，当温度超出设定范围系统将会自动调节加热或者降温系统，从而实现了实时恒温控制。

第一章系统方案论证关于温度的检测问题，通常是通过温度敏感元件（热敏电阻）通过模数转换器（A/D)，将模拟量转换成数字量，利用此种方法无法可靠的保证采样的精度，所以我们选择DS18B20直接从温度信号得到数字信号，大大提高了采样的精准度。

1.1 方案设计温度的控制方法多种多样，诸如PLC控制，模拟PID调节和数字PID调节等等。

从经济性和操作的可行性，本设计选择单片机控制与PLC控制进行对比选择。

方案一：利用单片机实现温度控制此方案以89S51单片机为CPU进行控制，系统主要包括现场温度采集（DS18B20)、实时温度显示(LCD1602)、报警电路提示、核心（89S51）单片机。

DS18B20直接采集数据并以数字的形式传到处理器，处理器会检查现场温度并将其与用户设定的温度进行比对，采取相应的措施（LED发光二极管闪烁），以提示用户温度和所需温度不同，需采取相应的措施，直至温度达到设定的范围内，LED发光二极管不再闪烁，从而实现温度的控制。

方案二：利用PLC实现温度控制利用PLC实现恒温控制，采用PLC控制实现电热丝加热全通、间断导通和全断加热的自控方式，来保持温度的恒定。

智能型电偶温度表将置于被测对象中，热电偶的传感信号与恒定温度的给定电压进行比较，生成温差，自适应恒温控制电路根据差值大小控制电路的通断。

1.2方案的对比论证方案一采用单片机实现温度调节，成本低，而且具有较高的可靠性，对于系统动态性能与稳定要求不是很高的场合非常的合适，采用DS18B20作为温度传感器，直接得到数字信号，通过单片机对偏差进行运算，若温度不在所调节的温度范围之内会以单灯闪烁的形式提醒用户，用户采取措施达到控制温度目的。

方案二采用PLC进行控制，PLC的成本比单片机高出太多，而且还要提供良好的工作环境，对周边设备的要求也很高。

综合各种因素，本设计将采用单片机来实现恒温控制。

第二章系统硬件电路的设计2.1电路总体原理框图本系统以89S51为核心，系统启动，首先通过DS18B20检测温度，将信号传至单片机，在LCD 1602上显示，并且将其数值与设定值进行比对，温度高于设定值或者温度低于设定值的时候，单片机会输出信号使报警指示灯闪烁，从而提醒用户温度异常采取措施使温度上升或者下降到用户所调节的范围之内，达到温度的控制。

2.2单片机的选择AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)Flash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 Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，片内时钟振荡器。

此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。

AT89S51在空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。

同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式。

功能有所提升加了.89S51相对于89C51增加了新功能包括:1. ISP在线编程功能,这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离.是一个强大易用的功能.2.最高工作频率为33MHz,大家都知道89C51的极限工作频率是24M,就是说S51具有更高工作频率,从而具有了更快的计算速度.3.具有双工UART串行通道.4.内部集成看门狗计时器,不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路.5. 双数据指示器.6.电源关闭标识.7. 全新的加密算法,这使得对于89S51的解密变为不可能,程序的保密性大大加强,这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯.8. 兼容性方面:向下完全兼容51全部字系列产品.比如8051,89C51等等早期MCS-51兼容产品。

89S51单片机性能稳定，价格便宜，能够满足恒温控制的需求，还可以装载用户程序，所以本设计选用该单片机。

2.3单片机得管脚说明VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口： P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：各口管脚备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN：外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。