【正文】 ..................................................................................................... 26 致 謝 .................................................................................................................. 27 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 28 附錄 A PROTUES 仿真圖 ......................................................................................... 29 硬件原理圖 .................................................................................................................. 30 附錄 B 一篇引用的外文文獻(xiàn)及其譯文 .................................................................... 31 80C51 ........................................................................................................................... 33 附錄 C 主要參考文獻(xiàn)題錄及摘要 ............................................................................ 37 附錄 D 主要源程序 .................................................................................................... 39 劉楊：基于單片機(jī)的智能恒溫箱的設(shè)計(jì) IV 插圖清單 圖 21 系統(tǒng)主要功能模塊方框圖 ............................................................................... 4 圖 22 恒溫箱 工作流程 ............................................................................................... 6 圖 31 總體硬件原理圖 ............................................................................................... 9 圖 32 外部振蕩電路 ................................................................................................. 10 圖 33 硬件復(fù)位電路 ................................................................................................. 11 圖 34 一位共陰極數(shù)碼管引腳圖 ............................................................................. 12 圖 35 顯示電路 ......................................................................................................... 13 圖 36 開關(guān)電路 ......................................................................................................... 14 圖 37 按鍵抖動(dòng)電壓波形 ......................................................................................... 15 圖 39 溫度指示燈電路 ............................................................................................. 16 圖 310 溫度采集電路 ................................................................................................ 16 圖 41 主程序流程圖 ................................................................................................. 21 圖 42 溫度設(shè)定子程序流程圖 ................................................................................. 22 圖 43 溫度采集計(jì)算子 程序流程圖 ......................................................................... 23 圖 44 溫度比較處理子程序 流程圖 ......................................................................... 24 圖 45 溫度顯示子程序 流程圖 ................................................................................. 24 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） V 表格清單 表 31 七段顯示譯碼器的真值表及段碼表 ........................................................... 12 表 32 DS18B20 暫存器字節(jié)分配 ........................................................................... 19 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 引 言 溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域 ， 如家電、汽車、材料、電力電子等 ， 常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和所要求的性能指標(biāo)有所不同 ， 在工業(yè)企業(yè)中 ， 如何提高溫度控制 對(duì)象的運(yùn)行性能一直以來都是控制人員和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員努力解決的問題， 開發(fā)出性能較好的溫度控制系統(tǒng)對(duì)于測(cè)控技術(shù)的發(fā)展具有很大的意義 。 采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，因其內(nèi)部集成了 A/D 轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，而且減少了溫度測(cè)量轉(zhuǎn)換時(shí)的精度損失，使得測(cè)量溫度更加精確。數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 只用一個(gè)引腳即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機(jī)更加具有擴(kuò)展性。由于 DS18B20 芯片的小型化，更加可以通過單跳數(shù)據(jù)線就可以和主電路連接，故可以把數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實(shí)用性。更能串接多個(gè)數(shù)字溫度傳感器DS18B20 進(jìn)行 多 范圍的溫度檢測(cè)。 由于單片機(jī)功能強(qiáng)大，可大大加快系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試速度，并具有控制方便、簡(jiǎn)單、靈活等特點(diǎn)，因此本設(shè)計(jì)硬件電路以 80C51 單片機(jī) 為核心來實(shí)現(xiàn)溫度控制，具有實(shí)用性強(qiáng)、 可靠性強(qiáng)等特點(diǎn) 。 劉楊：基于單片機(jī)的智能恒溫箱的設(shè)計(jì) 2 第 1章 緒 論 課題研究的背景 二十一世紀(jì)是科技高速發(fā)展的信息時(shí)代，電子技術(shù)、微型單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用更是空前廣泛，是隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展而誕生的。由于它具有體積小、功能強(qiáng)、性價(jià)比高等特點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于電子儀表、家用電器、節(jié)能裝置、軍事裝置、機(jī)器人、工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域，使產(chǎn)品小型化。智能化，既提高了產(chǎn)品的功能和質(zhì)量，又降低了成本，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。它迅猛的發(fā)展到了各個(gè)領(lǐng)域，人們也越來越感到應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)的優(yōu)越性，因而單片機(jī)也得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，它也不斷地完善和發(fā)展。 智能恒溫箱的溫度是醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)和食品 加工等領(lǐng)域的關(guān)鍵，因此對(duì)溫度的測(cè)量及控制始終占據(jù)著重要的地位。市場(chǎng)上常見的溫度傳感器以電壓輸出為主要形式，不同的的傳感器其非線性曲線也各不相同，缺乏一個(gè)產(chǎn)品應(yīng)具備的通用性和互換性。溫度傳感器應(yīng)用范圍很廣、使用數(shù)量很大，但是在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中由于溫度受其它因素影響較大，而且難以校準(zhǔn)，因此，溫度也是最難準(zhǔn)確測(cè)量的一個(gè)參數(shù)。常規(guī)方法測(cè)量溫度誤差大、準(zhǔn)確度低、測(cè)量滯后的時(shí)間長(zhǎng)。 今年來，國內(nèi)傳感器正向著集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和單片機(jī)的方向發(fā)展，為開發(fā)新一代溫度測(cè)量系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件。 在智能恒溫箱控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中， 用數(shù)字傳感器將溫度信號(hào)以數(shù)字信號(hào)的方式傳送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后的溫度數(shù)值，一方面送 LED 數(shù)碼管顯示；另一方面與給 定值經(jīng)行比較，判斷溫度高低，從而采取相應(yīng)的措施：加熱或者制冷。使 溫度達(dá)到設(shè)定值。 智能恒溫箱主要是用來控制溫度，他為農(nóng)業(yè)研究、生物技術(shù)、測(cè)試提供所需的各種環(huán)境模擬條件，因此可廣泛適用于藥物、紡織、食品加工等無菌試驗(yàn)、穩(wěn)定性檢查以及工業(yè)產(chǎn)品的原料性能、產(chǎn)品包裝、產(chǎn)品壽命等測(cè)試。 隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，通過單片機(jī)對(duì)被控制對(duì)象控制日益廣泛，具有體積小、功能強(qiáng)、性價(jià)比高等特點(diǎn)，把單片機(jī)應(yīng)用于溫度控 制系統(tǒng)中可以起到更好的控溫作用，智能恒溫箱是使用單片機(jī)進(jìn)行溫度控制的典型應(yīng)用，采用單片機(jī)做主控單元可完成對(duì)溫度的采集和控制等的要求。 課題研究的意義 智能恒溫箱的性能在很大程度上取決于對(duì)溫度的控制性能，本課題采用單片機(jī)為主控制器，通過數(shù)字傳感器測(cè)得箱內(nèi)溫度，再將溫度信號(hào)送入主控制器，來完成恒溫箱的溫度控制系統(tǒng)的硬件。箱內(nèi)溫度可保持在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，當(dāng)設(shè)置的溫度低于實(shí)時(shí)溫度時(shí)，單片機(jī)送出加熱信號(hào)；當(dāng)設(shè)置的溫度低于實(shí)時(shí)溫度時(shí)，單片機(jī)送出制冷信號(hào)。 課題研究的內(nèi)容 本次課題只設(shè)計(jì)溫度采集，溫度顯 示，和溫度控制信號(hào)的送出部分，對(duì)于如安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 何保溫，如何加熱和制冷不在此次設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)智能 恒溫箱 ，系統(tǒng)上電后默認(rèn)設(shè)定的恒溫溫度為 20℃ ，使用時(shí)可以自行調(diào)節(jié)預(yù)期的恒溫溫度，調(diào)節(jié)范圍為 0~99℃ 。調(diào)節(jié)好后 系統(tǒng)會(huì)將采集來的實(shí)時(shí)溫度與設(shè)定的預(yù)期溫度進(jìn)行比較，如果實(shí)時(shí)溫度比設(shè)定溫度高就開啟制冷設(shè)備，如果實(shí)時(shí)溫度比預(yù)期溫度低就開啟加熱設(shè)備。如果溫度一樣則不開啟加熱或制冷設(shè)備。在顯示電路上通常顯示的是實(shí)時(shí)的溫度，即傳感器采 集來的溫度，如果想要顯示人們?cè)O(shè)定的預(yù)期溫度可以按顯示切換鍵，這時(shí) 顯示器上就會(huì)顯示預(yù)期溫 度，幾秒鐘后跳回，顯示實(shí)時(shí)溫度。顯示實(shí)時(shí)溫度時(shí)，表示顯示的是實(shí)時(shí)溫度的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。而顯示預(yù)期溫度的時(shí)候，表示顯示的是預(yù)期溫度的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。 本論文章節(jié)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容如下： 第一章 ：緒論。簡(jiǎn)要介紹了 智能 恒溫箱 的發(fā)展現(xiàn)狀，說明了課題研究的內(nèi)容。 第二章 ： 智能 恒溫箱 的 概述 。說明了 恒溫箱 的 工作過程和主要功能， 介紹了設(shè)計(jì)中需要用的單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)， 確定了 本課題要達(dá)到的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 第三章 ： 智能 恒溫箱 的硬件電路設(shè)計(jì)。詳細(xì)描述了本課題各個(gè)組成電路單元的設(shè)計(jì)。 第四章 ： 智能 恒溫箱 的軟件設(shè)計(jì) 。 編 寫 程序。 第五章 ：總結(jié)。總結(jié)本次設(shè)計(jì)，指出設(shè)計(jì)中的一些問 題，提出改善意見，并展望未來的設(shè)計(jì)。 劉楊：基于單片機(jī)的智能恒溫箱的設(shè)計(jì) 4 第 2章 智能 恒溫箱 的系統(tǒng)概述 系統(tǒng)的主要功能 本系統(tǒng)是借用單片機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)的智能 恒溫箱 ，包括溫度設(shè)定按鈕，溫度顯示，溫度調(diào)節(jié)，實(shí)時(shí)溫度顯示和預(yù)定溫度顯示轉(zhuǎn)換按鈕，溫度采集等（根據(jù)需要也可另設(shè)或者多設(shè)相關(guān)功能）。顯示系統(tǒng)除了顯示實(shí)時(shí)的溫度還能顯示設(shè)定的溫度，也就是人們想要保持的溫度。 系統(tǒng)的主要功能模塊方框圖如圖 21 所示。 圖 21 系統(tǒng)主要功能模 塊方框圖 本系統(tǒng)是采用模塊化設(shè)計(jì)的智能 恒溫箱 ，在生活