【正文】 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 大連海事大學(xué)┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊畢 業(yè) 論 文基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)二○一三年六月摘 要工業(yè)技術(shù)水平正在不斷提高，溫度控制成為工業(yè)生產(chǎn)生活等多領(lǐng)域重要的性能指標(biāo)，工業(yè)生產(chǎn)中需要溫度控制具有可靠高效經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)迎合經(jīng)濟(jì)合理可靠性的需求，以 STC89C52MCU為核心設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)， 因具有體積小、操作簡(jiǎn)單、造價(jià)合理的特點(diǎn)而被廣泛采用。測(cè)溫采用DS18B20，產(chǎn)自美國(guó)DALLAS公司，是單線數(shù)字溫度傳感器，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格適中，僅通過編程處理溫度信號(hào)，會(huì)變得十分復(fù)雜費(fèi)時(shí)費(fèi)力，通過DS18B20則可以節(jié)省很多時(shí)間人力。DS18B20的測(cè)溫范圍適中，在很多地方可以應(yīng)用。通過自行設(shè)置溫度上下限，可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)大棚溫度控制、糧食存儲(chǔ)溫度控制、冷凍庫房、水溫控制等很多溫度控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)以STC89C52為核心，設(shè)計(jì)制作具有LCD顯示溫度控制系統(tǒng)。測(cè)溫范圍為55℃125℃，通過功能鍵可自行設(shè)置溫度控制范圍，低于溫度范圍最小值，繼電器吸合，加熱電路工作。高于溫度范圍最大值，繼電器控制加熱電路斷開，停止加熱，從而保證控制環(huán)境溫度處于設(shè)置范圍內(nèi)。 第2章開篇介紹整體的功能框圖，接著論述了單片機(jī)引腳性能的、復(fù)位電路設(shè)計(jì)、時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)、鍵盤功能設(shè)計(jì)、LCD1602顯示及DS18B20測(cè)溫原理和程序功能實(shí)現(xiàn)流程圖，最后介紹了編譯軟件和燒錄軟件的使用及其注意事項(xiàng)，和功能模塊組合到一起后上電調(diào)試遇到的問題和解決方法。 關(guān)鍵詞：溫度控制 、單片機(jī)、DS18BA/DC080LCD1602AbstractWith the development of industrial level, the temperature control system bees more important in different areas, the industrial area requires the temperature control with reliable and efficient economic characteristics , this design can suit the requirement . The MCU STC89C52 is the main part of the temperature control system. It has a small size and can be easily operated. The price of it is cheap, so it is widely accepted and used. We use the DS18B20 sensor to measure the temperature. It is produced by DALLAS Company. The DS18B20 is a kind of digital sensor with easy structure and cheap price. If you deal with the temperature signal through programming, it will be very plicated, if we use the DS18B20 sensor, we can save a lot of hard work. The temperature range of DS18B20 is widely used, you can set the value of the temperature. It can be used in agriculture greenhouse and the water temperature control system. We use the STC89C52 chip as the main part of the system design, the design aims to build the temperature control system with the LCD displaying function. The control temperature range is between 55℃ and 125℃. The user can set the temperature range, when the temperature is lower the min value, the relay closes, the heating circuit begins to work. When the temperature is higher than the max value, the heating circuit stops working, aiming to achieve the goal that the temperature is in the control range. At the beginning of the chapter two, the paper introduces the whole functional diagram, then introduces the function of MCU’s pins, the design of clock circuit and the design of keyboard. Then the paper introduces the design of LCD displaying and the temperature measurement principle of DS18B20. The paper introduces the flowchart of the programming, and the precaution of using the programming software. At last the paper bines the different functional blocks together. Then we begin debugging the temperature control system.Keywords: temperature control, MCU, DS18B20, function key settings, LCD1602目 錄第1章緒論 1 1 1第2章系統(tǒng)硬件功能設(shè)計(jì) 3 3 STC89C52簡(jiǎn)介 4 4 4 STC89C52本身特性 5 9 9 10 11 12 12 15 18 20 21第3章系統(tǒng)軟件編寫及使用 22 22 DS18B20時(shí)序流程圖 22 23 DS18B20寫時(shí)序 25 27 28 28 29第4章軟件使用及上電調(diào)試 30 30 31結(jié)論 32參考文獻(xiàn) 33致 謝 34附錄一程序 1附錄2外文翻譯 141外文原文 142中文翻譯 24V基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)第1章緒論溫度控制一直都是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中重要的一部分。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程中，諸如溫度、壓力、流量、物位和轉(zhuǎn)速等物理量都必須進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)量和控制。設(shè)備的性能、價(jià)格、發(fā)展空間等特點(diǎn)備受人們的關(guān)注，尤其對(duì)電子設(shè)備的精密度和穩(wěn)定度最為關(guān)注。近年來，測(cè)溫技術(shù)高速發(fā)展，測(cè)溫所應(yīng)用的溫度傳感器類型也多種多樣。目前國(guó)內(nèi)多采用接觸式測(cè)溫，并且主要使用熱電阻與熱電偶。國(guó)外輻射測(cè)溫技術(shù)發(fā)展很快，己引起國(guó)內(nèi)有關(guān)人士的重視，近幾年其使用也有了明顯的增多?；跍y(cè)溫技術(shù)的不斷發(fā)展，這就要求我們找到一種既經(jīng)濟(jì)又精確的測(cè)量方法。而在考慮經(jīng)濟(jì)性和精度的角度出發(fā)來看，單片機(jī)控制的測(cè)溫方法其優(yōu)越性是明顯的。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，溫控元件的性能得到了很大的提升。 單片機(jī)作為溫度控制系統(tǒng)重要的一部分，片上集成了更多的資源，精確性和可靠性都得以提高，價(jià)格變得更加便宜，推動(dòng)了單片機(jī)溫控系統(tǒng)的發(fā)展，以單片機(jī)為核心的溫控系統(tǒng)使得測(cè)量控制技術(shù)更加趨近于智能化，尤其是在需要較高精度控制的場(chǎng)合，利用運(yùn)算能力更高的單片機(jī)，能夠更好的滿足工業(yè)生產(chǎn)控制的需求。本課題研究的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)該的范圍十分廣泛，可以應(yīng)用于火災(zāi)報(bào)警，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度控制，糧食存儲(chǔ)中溫度的控制，以及冷凍庫房溫度的控制，以傳統(tǒng)的工作方式采集溫度，耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，可操作性差，勞動(dòng)強(qiáng)度較高，工作效率無法得以提升，造成資源的浪費(fèi)。如果可以廣泛應(yīng)用智能溫度控制系統(tǒng)，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，并把采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭惶?，然后進(jìn)行集中地處理，這樣可以有效的減少人力運(yùn)營(yíng)成本，而且能夠保證系統(tǒng)控制的測(cè)量精度，市場(chǎng)上對(duì)這種高精度，低成本，質(zhì)量過硬的溫度控制系統(tǒng)的需求很大，市場(chǎng)的強(qiáng)烈需求會(huì)促進(jìn)技術(shù)的快速發(fā)展，從而推動(dòng)單片機(jī)技術(shù)更好的發(fā)展。 設(shè)計(jì)任務(wù)：以STC89C52 MCU為核心，設(shè)計(jì)一個(gè)通過LCD1602顯示測(cè)量溫度的控制系統(tǒng)，通過功能按鍵能夠設(shè)置溫度范圍，測(cè)溫范圍是55℃125℃，通過資料查找，進(jìn)行理論分析，確定設(shè)計(jì)方案，通過編程語言使用，加深理解軟件編程應(yīng)用，更好理解整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，結(jié)合學(xué)習(xí)課程加深理解MCU的使用。實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：分別設(shè)計(jì)不同硬件功能模塊，組合各模塊成為一個(gè)完整系統(tǒng)，按設(shè)計(jì)方案焊接硬件電路，根據(jù)硬件電路編程，實(shí)現(xiàn)一個(gè)溫控系統(tǒng)功能，可以在LCD1602上正確顯示溫度，通過功能按鍵設(shè)置溫度范圍，超過溫度范圍以繼電器通斷表示加熱電路通斷。 論文開篇，論述整體功能設(shè)計(jì)框圖，接著介紹使用單片機(jī)各引腳功能，然后介紹應(yīng)用芯片自身特性以及硬件電路設(shè)計(jì)方案。第三章首先介紹了軟件編寫流程圖， 包括DS18B20初始化流程圖、讀數(shù)據(jù)流程圖、寫數(shù)據(jù)流程圖、溫度數(shù)據(jù)A/D處理流程圖。接著論述了LCD顯示方案流程圖、按鍵軟件程序流程圖、繼電器控制流程圖，第三章末尾介紹了單片機(jī)編程軟件、下載軟件的使用步驟及其注意事項(xiàng)。第四章論述了按設(shè)計(jì)方案焊接實(shí)物圖上電調(diào)試遇到的問題和解決辦法。第2章系統(tǒng)硬件功能設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)以STC89C52為核心，通過LCD1602顯示測(cè)量溫度，功能按鍵設(shè)置控制溫度數(shù)值，繼電器控制加熱電路通斷的溫度控制系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，系統(tǒng)包括LCD顯示模塊，繼電器控制加熱模塊，5V電源供電模塊，功能按鍵設(shè)置模塊，USB轉(zhuǎn)串口下載模塊。LED顯示STC89C52USB轉(zhuǎn)串口功能鍵繼電器DS18B205V電源 加熱開關(guān) 采集 整體設(shè)計(jì)框圖解讀：通過5V電源端口給STC85C52供電，通過USB轉(zhuǎn)串口向單片機(jī)中下載程序，通過功能按鍵設(shè)置溫度范圍數(shù)值，DS18B20采集監(jiān)控環(huán)境溫度，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換傳送到單片機(jī)，通過單片機(jī)寫入程序處理決定繼電器是否動(dòng)作，當(dāng)監(jiān)控溫度低于設(shè)置溫度最小值，繼電器吸合，開始加熱；當(dāng)所測(cè)溫度大于溫度范圍最大值，繼電器斷開，停止加熱。 功能按鍵設(shè)置：設(shè)置兩個(gè)功能按鍵分別為KK2，分別連到單片機(jī)外部中斷INT0、INT1端口，編寫中斷程序，按下K1報(bào)警溫度增大，按下K2報(bào)警溫度減小，測(cè)得溫度和報(bào)警溫度比較，大于報(bào)警溫度，繼電器斷開停止加熱，低于報(bào)警溫度，繼電器吸合開始加熱，此時(shí)加熱指示燈發(fā)光。 STC89C52簡(jiǎn)介單片機(jī)（又稱為微控制器）的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，他以體積小，功能全，性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)而獨(dú)具特色，在工業(yè)控制，尖端武器，通信設(shè)備，信息處理，家用電器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭。51系列單片機(jī)是國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用最廣泛的一種8位單片機(jī)之一，經(jīng)過近三十年的推廣與發(fā)展，51系列單片機(jī)形成了一個(gè)規(guī)模龐大，功能齊全，資源豐富的的產(chǎn)品群。本設(shè)計(jì)采用51單片機(jī)的增強(qiáng)型STC89C52作為核心，下面分別介紹選用該芯片原因，基本結(jié)構(gòu)及原理，以及單片機(jī)自身特性。 系統(tǒng)可選單片機(jī)有多種，如8031,8051， MSP430，Mega16，AT89C52等，選擇STC89C52有一下原因（1） 價(jià)格和MSP4Mega1AT89C52相比較便宜，但仍能滿足系統(tǒng)要求的高可靠性。（2） 功耗比8031和8051低，性能比8038051好。（3）外部方便拓展EEPROM，掉電數(shù)據(jù)不丟失。（4）為51增強(qiáng)型，兼容51使用編程指令，課程學(xué)過51單片機(jī)，上手比較容易。程序存放在存儲(chǔ)器中，CPU按照嚴(yán)格的時(shí)序關(guān)系，不斷地從存儲(chǔ)器中取指令，譯碼，執(zhí)行指令規(guī)定的操作，即按照指令的指示發(fā)出地址信號(hào)和控制信號(hào)，打開某些門和關(guān)閉某些門，使信號(hào)（數(shù)據(jù)或命令）通過數(shù)據(jù)總線在CPU和存儲(chǔ)器及I/O接口之間交流。這就是計(jì)算機(jī)的工作原理。簡(jiǎn)而言之，存儲(chǔ)程序，執(zhí)行程序是微機(jī)的基本工作原理，取指，譯碼，執(zhí)行是微機(jī)的基本工作過程。單片機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一種，是將計(jì)算機(jī)主機(jī)（CPU，存儲(chǔ)器和I/O接口）集成在一小塊硅片上的微機(jī)，又稱微控制器。它專為工業(yè)測(cè)量與控制而設(shè)計(jì)，具有三高優(yōu)勢(shì)（集成度高，性價(jià)比高，可靠性高），它的特點(diǎn)是小而全（體積小，功能全），主要應(yīng)用于工業(yè)檢測(cè)與控制，計(jì)算機(jī)外設(shè)，智能儀器，儀表，通信設(shè)備，家用電器等，特別適合嵌入式微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。STC89C52是增強(qiáng)型51單片機(jī)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和51單片機(jī)一致。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖其中，CPU是計(jì)算機(jī)的控制核心部件，它的功能是執(zhí)行指令，完成算術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算，并對(duì)整機(jī)進(jìn)行控制。存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，它由成千上萬個(gè)單元組成，每個(gè)單元都有一個(gè)編號(hào)（稱為地址），每個(gè)單元存放一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)，這個(gè)二進(jìn)制數(shù)可以是程序的代碼，也可以是數(shù)據(jù)。輸入、輸出接口（又稱I/O接口）是CPU和外設(shè)（外部設(shè)備）之間相連的邏輯電路，外設(shè)必須通過接口才能和CPU相連。不同的外設(shè)所用的接口不同，有并行接口，串行接口，定時(shí)器，A/