基于stc89c52單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案(已修改)
2025-05-18 00:19 本頁面
【正文】 基于STC89C52單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第1章 方案論證本設(shè)計(jì)中的芯片可以采用二種方案。方案一：采用熱電偶溫度傳感器，放大器，A/D轉(zhuǎn)換器作為測量溫度的電路。熱電偶通過電位差的數(shù)值與不加熱部位測量點(diǎn)的溫度來測溫，和這兩種導(dǎo)體的材質(zhì)有關(guān)。熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號(hào)的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測量微小的溫度變化。由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無關(guān)，用非常細(xì)的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細(xì)微的測溫元件有極高的響應(yīng)速度，可以測量快速變化的過程。硬件電路復(fù)雜，需要設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換電路，以及與其相關(guān)的編程，總體設(shè)計(jì)起來較困難，軟件、硬件調(diào)試復(fù)雜，硬件成本較高。而且器傳感器有以下缺點(diǎn)：它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號(hào)的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響[]。所以總體來說，在硬件、軟件上的成本都比較高，而且易受外部環(huán)境的影響，系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。
方案二：采用數(shù)字可編程溫度傳感器作為溫度檢測元件。數(shù)字可編程溫度傳感器可以直接讀出被測溫度值。不需要將溫度傳感器的輸出信號(hào)接到A/D轉(zhuǎn)換器上，減少了系統(tǒng)的硬件電路的成本和整個(gè)系統(tǒng)的體積同時(shí)具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力；負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。由于采用的是具有一總線特點(diǎn)的溫度傳感器，所以電路連接簡單；而且該傳感器擁有強(qiáng)大的通信協(xié)議，同過幾個(gè)簡單的操作就可以實(shí)現(xiàn)傳感器與單片機(jī)的交互，包括復(fù)位傳感器、對(duì)傳感器讀寫數(shù)據(jù)、對(duì)傳感器寫命令[2]。軟件、硬件易于調(diào)試，制作成本較低。也使得系統(tǒng)所測結(jié)果精度大大提高。通過以上二種方案的論證和比較，從設(shè)計(jì)的實(shí)用性、方便性和成本等諸多方面考慮，最終選擇了以DS18B20為溫度測量和傳輸元件的設(shè)計(jì)，這樣設(shè)計(jì)在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中能夠在經(jīng)費(fèi)有限的情況下，進(jìn)行最優(yōu)的實(shí)現(xiàn)方法。具體方案：采用STC89C52作為整個(gè)電路的核心控制器件，用DS18B20傳感器采集溫度信息。當(dāng)采集到溫度信息時(shí)，通過一系列處理后從單片機(jī)輸出來實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警及溫度控制?？傮w框圖如下圖11，本設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格低廉并且智能化。抽水泵、加熱器溫度檢測18B20 STC89C52溫度檢測18B20發(fā)光二極管報(bào)警1602液晶顯示繼電器按鍵模塊 圖11 總體框圖第2章 主要元器件介紹 STC52單片機(jī)的介紹[1]STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器 。STC89C52使用經(jīng)典的MCS51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16 位、計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHZ。其特性有：8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間；512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；內(nèi)帶2K字節(jié)EEPROM存儲(chǔ)空間?？芍苯邮褂么谙螺d；STC89C52單片機(jī):8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間；256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；STC89C52的引腳圖如下： 數(shù)字化溫度傳感器DS18B20DS18B20是DSLLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO－92小體積封裝形式；溫度測量范圍為－55℃～＋125℃,可編程為9位～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，℃，被測溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使DS18B20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)。2DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖32所示，主要由4部分組成：64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。圖22 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20的管腳排列如圖23所示，DQ為數(shù)字信號(hào)輸入／輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端圖22 DS18B20管腳排列圖 固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器是具有隔離功能的無觸點(diǎn)電子開關(guān)，在開關(guān)過程中無機(jī)械接觸部件，因此固態(tài)繼電器除具有與電磁繼電器一樣的功能外，還具有邏輯電路兼容，耐振耐機(jī)械沖擊，安裝位置無限制，具有良好的防潮防霉防腐
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