【正文】 江蘇大學(xué)京江學(xué)院本科畢業(yè)論文 I 基于單片機的水溫自動控制系統(tǒng) 專業(yè)班級： J電子信息工程 0902 姓名：閔杰 指導(dǎo)老師：韓守義 職稱：講師 摘要 溫度控制系統(tǒng)可以說是無所不在 ， 熱水器系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、冰箱、電飯煲、電風(fēng)扇等家電產(chǎn)品以至手持式高速高效的計算機和電子設(shè)備，均需要提供溫度控制功能。 隨著國民經(jīng)濟和國內(nèi)工業(yè)的發(fā)展，人們需要對各種家用電器和工業(yè)設(shè)備的溫度控制。采用單片機來對它們進行控制不僅具有控制簡單、方便和靈活性的優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。目前的水溫 控制系統(tǒng)多采用由模擬溫度傳感器，多路模擬開關(guān)， A/D 轉(zhuǎn)換器及單片機等組成的傳輸系統(tǒng)。水溫控制在工業(yè)及日常生活中應(yīng)用廣泛，分類較多。不同水溫控制系統(tǒng)的控制方法也不盡相同。 本系統(tǒng)的設(shè)計可以用于熱水器溫度控制系統(tǒng)和飲水機等各種電器電路中。它以單片機 AT80C51為核心，通過 3個數(shù)碼管顯示溫度和 4個按鍵實現(xiàn)人機對話，使用單總線溫度轉(zhuǎn)換芯片 DS18B20 實時采集溫度并通過數(shù)碼管顯示，并提供各種運行指示燈用來指示系統(tǒng)現(xiàn)在所處狀態(tài)，如：溫度設(shè)置、加熱、停止加熱等，整個系統(tǒng)通過四個按鍵來設(shè)置加熱溫度和控制運行模式。 關(guān)鍵 詞： 單片機 、 數(shù)碼管顯示 、 單總線 、 DS18B20. 江蘇大學(xué)京江學(xué)院本科畢業(yè)論文 II Automatic control system of temperature based on MCU Abstract Temperature control system can be said to be ubiquitous, water heaters, air conditioning systems, refrigerators, rice cookers, electric fans and other home appliances as well as highspeed and efficient handheld puters and electronic equipment are required to provide temperature control. With the development of national economy and the people domestic industrial needs of various household appliances and industrial equipment temperature control by single chip microputer to control them not only has simple control, convenience and flexibility advantages and can greatly increase the temperature was charged with the technical indicators which can greatly enhance the quality and quantity. At present, the water temperature control system used by the analog temperature sensor analog transmission system switch A/D converter and microcontroller. Water temperature control method is used widely in industry classification more in daily life and different temperature control system are not the same. The system design can be used for drinking water heater temperature control systems and other electrical circuits. AT80C51 microcontroller as the core of it, through the three temperature digital display and 4 keys to achieve manmachine dialogue, the use of singlechip bus temperature conversion temperature DS18B20 realtime acquisition and through the digital display and offers a variety of operating light to indicate system now live in the state, such as: temperature setting, heating, and stop heating, the entire system through the four buttons to set the heating temperature and control the operating mode. Key words： Microcontroller digital display single bus DS18B20 江蘇大學(xué)京江學(xué)院本科畢業(yè)論文 III 目 錄 第一章 緒論 ................................................ 1 課題研究的相關(guān)背景 ................................................ 1 基于單片機水 溫自動控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀 .................................. 1 基于單片機水溫自動控制系統(tǒng)的發(fā)展方向 .............................. 1 第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計 ......................................... 3 硬件系統(tǒng)子模塊 .................................................... 3 軟件總體設(shè)計 ...................................................... 3 單片機最小系統(tǒng)電路 ................................................ 4 鍵盤電路 .......................................................... 5 數(shù)碼管及指示燈顯示電路 ............................................ 6 溫度 采集電路 ...................................................... 8 電源電路 ......................................................... 12 報警電路設(shè)計 ..................................................... 13 加熱管控制電路設(shè)計 ............................................... 13 第三章 系統(tǒng)流程 ........................................... 15 主程序流程圖 ..................................................... 15 各個模塊的流程圖 ................................................. 17 讀取溫度 DS18B20 模塊的流程 ................................. 17 鍵盤 掃描處理流程 ........................................... 19 報警處理流程 ............................................... 20 第四章 系統(tǒng)調(diào)試 ........................................... 21 硬件電路調(diào)試 ..................................................... 21 軟件調(diào)試 ......................................................... 21 系統(tǒng)操作說明 ..................................................... 22 總 結(jié) .................................................... 23 江蘇大學(xué)京江學(xué)院本科畢業(yè)論文 IV 致 謝 .................................................... 24 參考文獻 .................................................. 25 附錄 1：系統(tǒng)源程序 ......................................... 26 附錄 2：系統(tǒng)硬件總圖 ....................................... 36 江蘇大學(xué)京江學(xué)院本科畢業(yè)論文 1 第一章 緒論 課題研究的相關(guān)背景 及時準確地得到溫度信息并對其進行適時的控制 ,在許多工業(yè)場合中都是重要的環(huán)節(jié) .水溫的變化影響各種系統(tǒng)的自動運作，例如 冶金、機械、食品、化工各類工業(yè)中，廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等 ， 對工件的 水 處理溫度 要求嚴格控制 。對于不同控制系統(tǒng)，其適宜的水質(zhì)溫度總是在一個范圍。超過這個范圍，系統(tǒng)或許會停止運行或遭受破壞，所以我們必須能實時獲取水溫變化。對于，超過適宜范圍的溫度能夠報警。同時，我們也希望在適宜溫度范圍內(nèi)可以由檢測人員根據(jù)實際情況加以改變。 傳統(tǒng)的溫度采集電路相當(dāng)復(fù)雜，需要經(jīng)過溫度采集、信號放大、濾波、 AD 轉(zhuǎn)換等一系列工作才能得到溫度的數(shù)字量，并且這種方式不僅電路復(fù)雜，元器件個數(shù)多，而且線性度和準確度都不理想，抗干擾能力弱?，F(xiàn)在常用的溫度傳感器芯片不但功率消耗低、準確率高，而且比傳統(tǒng)的溫度傳感器有更好的線 性表現(xiàn)，最重要的一點是使用起來方便。 基于單片機水溫自動控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀 溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛 ， 但國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講總體發(fā)展水平仍然不高，同國外的日本美國德國等先進國家相比仍然有著較大的差距 。 目前我國在這方面總體技術(shù)水平處于 20 世紀 80 年代中后期水平 ， 成熟產(chǎn)品主要以“ 點位 ” 控制及常規(guī)的 PID 控制器為主 ， 它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制難于控制滯后復(fù)雜時變溫度系統(tǒng)控制 ，即是說 適應(yīng)于較高控制場合的智能化自適應(yīng)控制儀表國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟 ， 形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少 。 基于單片機水溫自動控制系統(tǒng)的發(fā)展方向 由于工業(yè)過程控制的需要，特別是在微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及自動控制理論和設(shè)計方法發(fā)展的推動下，國外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化自適應(yīng)參數(shù)自整定等方面取得成果。在這方面以日本、美國、德國、瑞典等國技術(shù)領(lǐng)先，并且都生產(chǎn)出了一批商品化的性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表， 目前，國外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度智能化、小型化等方面快速發(fā)展。 溫度控制不好就可能引起生產(chǎn)安全，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等一系列問題。盡管溫度控制很重要，但是要控制好溫度常常會遇到意想不到的困難。 由于溫度控制具有工況復(fù)雜、江蘇大學(xué)京江學(xué)院本科畢業(yè)論文 2 參數(shù)多變、運行慣性大、控制滯后等特點 ,它對控制調(diào)節(jié)器要求較高。 模糊邏輯控制（ FLC）是人工智能領(lǐng)域中形成最早、應(yīng)用最廣的一個重要分支，適用