温度控制系统设计题目: 基于51单片机的温度控制系统设计姓名:学院: 电气工程与自动化学院专业: 电气工程及其自动化班级:学号:指导教师:2015年5月31日摘要: (3)一、系统设计 (3)1、1 项目概要 (3)1、2设计任务与要求: (3)二、硬件设计 (4)2、1 硬件设计概要 (4)2、2 信息处理模块 (4)2、3 温度采集模块 (5)2、3、1传感器DS18b20简介 (5)2、3、2实验模拟电路图 (7)2、3、3程序流程图 (6)2、4控制调节模块 (9)2、4、1升温调节系统 (9)2、4、2温度上下限调节系统 (8)2、43报警电路系统、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、92、5显示模块 (12)三、两周实习总结 (13)四、参考文献 (13)五、附录 (14)5、1原理图 (14)摘要:在现代工业生产中,温度就是常用的测量被控因素。
本设计就是基于51单片机控制,将DS18B20温度传感器实时温度转化,并通过1602液晶对温度实行实时显示,并通过加热片(PWM波,改变其占空比)加热与步进电机降温逐次逼近的方式,将温度保持在设定温度,通过按键调节温度报警区域,实现对温度在0℃-99℃控制的自动化。
实验结果表明此结构完全可行,温度偏差可达0、1℃以内。
关键字:AT89C51单片机;温控;DS18b20一、系统设计1、1 项目概要温度控制系统无论就是工业生产过程,还就是日常生活都起着非常重要的作用,过低或过高的温度环境不仅就是一种资源的浪费,同时也会对机器与工作人员的寿命产生严重影响,极有可能造成严重的经济财产损失,给生活生产带来许多利的因素,基于AT89C51的单片机温度控制系统与传统的温度控制相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高与开展容易等优点,因此市场前景好。
1、2设计任务与基本要求:(1)采用DS18B20作为温度传感器进行温度检测。
(2)对采集温度用LCD1602进行显示(显示温度分辨率0、1℃);采集温度数值应采用数字滤波措施,保证显示数据稳定。
(3)设计相应的温度控制电路,根据测得的温度情况对加热器进行控制,将温度保持在设定温度。
(4)通过按键设置温度上下限,超限通过蜂鸣器报警。
(5)采用DS1302时钟芯片显示当前时间,并可以对时间进行设置。
二、硬件设计2、1 硬件设计概要根据需求,我们将系统分为五个模块,信息处理模块,温度采集模块、时间模块、控制调节模块、报警电路模块,显示模块。
2、2 信息处理模块AT89C51就是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
AT89C2051就是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集与输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU与闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51就是一种高效微控制器,AT89C2051就是它的一种精简版本。
AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
单片机模块如图(1) 所示。
2、3 温度采集模块2、3、1传感器DS18b20简介DALLAS最新单线数字温度传感器DS18b20简介新的“一线器件”,体积更小、适用电压更宽、更经济。
Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18b20就是世界上第一片支持“一线总线”接口温度传感器。
一线总线独特而且经济的特点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新的概念。
DS18b20、DS1822“一线总线”数字化温度传感器同DS1820一样,DS18b20也支持“一线总线”接口,测量温度范围为-55℃~ +125℃,在-10℃~ +85℃范围内,精度为0、5℃。
DS18b20的精度较差为2℃。
现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。
适合于恶劣环境的现场温度测量,如:环境控制、设备或过程控制、测量类消费电子产品等。
与前一代产品不同,新的产品支持3V~ 5V的电压范围,使系统设计更灵活、方便。
而且新一代产品更便宜,体积更小。
DS18b20内部结构主要由四部分组成:64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH与TL、配置寄存器。
DS18b20的实验板原理接线图如图(2):图(2) DS18b20的实验板接线图其中:DQ 为数字信号输入/输出端;GND 为电源地;VDD 为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)2、3、2实验模拟电路图温度检测控制模拟电路图Ds18b20原件及其连线如图(3),此温度传感器上显示的温度同步显示到LCD1602上,并有加温,减温按钮。
26.0DQ 2VCC 3GND 1U2DS18B20R24.7K图(3)温度检测控制模拟电路图2、3、3程序流程图图(4)主程序流程图图(5)DS18B20初始化子程序流程图图(6)DS18B20读写的程序流程图2、4控制调节模块2、4、1升温调节系统通过继电器的开合来控制加热片电路的通断,来达到设温效果,我们预设温度为25度,当温度低于25度时,单片机P3、6引脚输出高电平,继电器导通,对温度传感器加热,加热模块如图(7)所示。
图(7)加温控制电路2、4、2温度上下限调节系统通过按键控制键选着调节对象,通过上升下降调节值大小,模拟电路图如图(78主控电路:我们设定温度为10--20度,为表示方便,这里设控制开关,升温开关,降温开关分别为,k1,k2,k3,开始显示的就是当前温度,K1主控开关,用来控制进入的就是当前温度,温度上限,下限的调节界面。
按k1,一次进入三个界面。
按K2为加1开关,按一下,加1,k3减1开关,按一下,减1、例如:开始时显示的就是当前温度界面,按下k1进入高温设定界面,显示器上显示当前温度与温度上限,按k2,上限加1,按k3,上限减1,再按k1进入显现设定界面,显示器显示当前温度,与温度下限,按k2,下限加1,按k3,下限减1,再按k1,进入显示当前温度界面。
如图(8)2、4、3 报警电路系统通过蜂鸣器的鸣叫实现报警,如果温度超过上限蜂鸣器鸣叫,温度低于下限蜂鸣器鸣叫。
如图(8)、(9)。
图(8)温度设定开关图(9)报警模块2、5显示模块通过采集DS18B20的温度,同步显示到LCD1602上,精确到小数点后第一位。
如下图812345678R S R W E N D 714D 613D 512D 411D 310D 29D 18D 07E6R W 5R S 4V S S 1V D D 2V E E3LCD1LM016LRV1POT图(10)温度显示界面通过DS1302时钟芯片将时间同步显示到LCD1602上。
如下图(时间可以设置在此没有设置)812345678R S R W E N D 714D 613D 512D 411D 310D 29D 18D 07E6R W 5R S 4V S S 1V D D 2V E E3LCD1LM016LRV1POT图(11)时间显示界面通过2402记录超过设定值的温度,如下图:812345678R S R W E N D 714D 613D 512D 411D 310D 29D 18D 07E6R W 5R S 4V S S 1V D D 2V E E3LCD1LM016LRV1POT图(12)记录超过设定值的温度显示界面三、两周实习总结这次单片机实习我们做的就是温度控制系统。
瞧到这个题目我们还就是比较有信心的,对基本功能的设计,我们比较熟练,关键问题在于一些拓展功能的时限。
第一周我们找了很多资料,通过两周的实习,我们 学到了很多的知识,也对DS18B20的用法以及DS1302的用法有了一个更深入的学习。
四、参考文献[1] 郭天祥、新概念51单片机C 语音教程——入门提高开发拓展攻略 [M]、北京:北京:电子工业出版社,2009、[2] 韩广兴、电子元器件与实用电路基础[M]、北京:电子工业出版社,2005、 [3] 方大千,朱丽、电子控制系统装置制作入门[M]、北京:国防出版社,2006、 [4] 刘向举,刘丽娜、 基于单片机的智能温度测控系统的设计[J]、 齐齐哈尔大 学学报(自然科学版)、 2012(03)[5] 黄文力,邓小磊、 DS18B20数字温度传感器接口程序的时序[J]、 仪器仪表 用户、 2011(06)[6] 黄晓林、 一种实用型智能恒温控制系统设计[J]、 自动化技术与应用、2011(11)[7] 王文,王直、 基于ARM 与DS18B20的温度监测系统[J]、 电子设计工程、2011(20)[8] 陈锡华,贾磊磊、 温度传感器DS18B20序列号批量搜索算法[J]、 单片机与 嵌入式系统应用、 2011(09)五、附录5、1原理图123456781234567812345678R S R W E N ENRS RW P1.6P1.6XTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51D 714D 613D 512D 411D 310D 29D 18D 07E6R W 5R S 4V S S 1V D D 2V E E3LCD1LM016L234567891RP1RESPACK-895.0DQ 2VCC 3GND 1U2DS18B20RST 5SCLK 7I/O 6X12X23VCC18VCC21U3DS1302X1CRYSTALX2CRYSTALC130pFC230pFBAT11.5VBAT21.5VC30.1uFBUZ1BUZZERC41uFR110kRV1POT加按钮减按钮设置温度按钮菜单选择按钮时钟设置按钮Q1PNP报警部分RL1RLY-SPNOQ2NPNR24.7K12J1SIL-100-02。