基于單片機(jī)的溫度控制器的設(shè)計(jì)論文(已修改)
2025-07-02 00:14 本頁面
【正文】 基于單片機(jī)的溫度控制設(shè)計(jì)摘 要 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是單片機(jī)溫度測量與控制系統(tǒng)，通過數(shù)碼管顯示所測量的溫度。系統(tǒng)采用18B20為溫度傳感器，通過單片機(jī)處理進(jìn)行顯示，本文介紹了基于M16單片機(jī)的溫度實(shí)時(shí)測量與控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括介紹了硬件結(jié)構(gòu)原理，軟件設(shè)計(jì)流程及其程序?qū)崿F(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用，提高了測量精度和效率 。可進(jìn)行上限、下限溫度預(yù)設(shè)，分辨率為9~12位的溫度報(bào)警器設(shè)計(jì)，可通過高電平打開，低電平關(guān)閉，在沒有負(fù)載的情況下，系統(tǒng)可進(jìn)入休眠狀態(tài)?？梢越惶娴娘@示所設(shè)置的上、下限溫度。本設(shè)計(jì)制作方便，并通過C語言程序控制能夠精準(zhǔn)的對所測量的環(huán)境進(jìn)行溫度控制，實(shí)用性強(qiáng)。 關(guān)鍵字：M16 18B20 上、下限溫度控制 C語言 分辨率9~12目 錄 引言 …………………………………………………………………………設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求…………………………………………………52．單片機(jī)的相關(guān)資料…………………………………………7 單片機(jī)技術(shù)的背景情………………………………………………7M16單片機(jī)概述 ………………………………………………………8 ATmega16 單片機(jī)主要特征及基本結(jié)構(gòu) ……………………M16 的基本組成及引腳配置……………………………… M16的引腳基本功能 ………………………………………11 …………………………………………11溫度傳感器18B20介紹 ………………………………………………12 …………………………………………13 溫度傳感器18B20的基本組成……………………………………13 溫度傳感器18B20的測溫操作 …………………………………14 …………………………………………17 下位機(jī)軟件流程 ……………………………………………… 18 硬件電路實(shí) ………………………………………………………19總結(jié) …………………………………………………………………………20致謝 …………………………………………………………………………21參考資料、附件 …………………………………………………………22引言 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，溫室的溫度很難把握。往往超過或低于允許值，致使大批良種的報(bào)廢，耽誤農(nóng)時(shí)，影響生產(chǎn)。日常生活中，經(jīng)常要用到高功率電器，但是高功率電器的發(fā)熱量大，有時(shí)候可能引起火災(zāi)。等等之類的情況，這就需要一個(gè)溫度報(bào)警器在環(huán)境溫度超過一定范圍時(shí)報(bào)警，來提醒使用者。經(jīng)過試用和改進(jìn)，溫度報(bào)警器可適用于變壓器超溫報(bào)警、環(huán)境溫度監(jiān)測、配電柜溫度監(jiān)測及風(fēng)扇自動(dòng)控制、機(jī)房、倉庫、魚塘、蔬菜大棚溫度監(jiān)測及報(bào)警等等。溫度控制器目前普遍采用的幾種方法：方案一：采用單總線的DS1820的溫度傳感器的控制儀。 方案二：采用集溫濕度傳感器于一體的SHT11芯片為主要芯片的控制儀。 雖然SHT11是瑞士Sensirion公司生產(chǎn)的具有二線串行接口的單片全校準(zhǔn)數(shù)字式新型相對濕度和溫度傳感器，可用來測量相對濕度、溫度和露點(diǎn)等參數(shù)，具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標(biāo)定、免外圍電路及全互換的特點(diǎn)。但是本設(shè)計(jì)只對溫度控制，設(shè)計(jì)原理簡單，基于經(jīng)濟(jì)效益的考慮此次選擇傳統(tǒng)的模擬式溫度度傳感器方案一 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 本溫度報(bào)警器為超溫報(bào)警，及高于選定的高溫或低于選定的低溫均預(yù)報(bào)警，也就是說溫度超過某個(gè)選定的溫度范圍則報(bào)警，溫度在這個(gè)范圍內(nèi)則不報(bào)警。MCU:M16 8MHz 內(nèi)部RC震蕩。外觀如下圖所示：使用方法：打開電源開關(guān)然后按如下操作：1）下限設(shè)置： 按下“SET”，進(jìn)入溫度上限設(shè)置，數(shù)字閃爍，同時(shí)左第1位最上面顯示一橫，表示上限設(shè)置，按一次“↑”，按一次“↓”，設(shè)置好上限； 這時(shí)再按“SET”一次，進(jìn)入下限溫度設(shè)置，數(shù)字閃爍，同時(shí)左第1位最下面顯示一橫，表示是下限設(shè)置，按一次“↑”，按一次↓，設(shè)置好下限，再按一次“SET”，退出上下限設(shè)置，并把設(shè)置好的上下限參數(shù)保存到EEPROM中。 2）負(fù)載載控制開關(guān)控制： 有時(shí)不需要控制負(fù)載，就是待機(jī)狀態(tài)，在工作狀態(tài)下，按下WAIT，下面的數(shù)碼管會(huì)關(guān)顯示，什么也不顯示，表示不控制負(fù)載，這時(shí)再按下WAIT，又回到工作狀態(tài)，設(shè)置狀態(tài)也保存EEPROM中，交替顯示所設(shè)定的溫度上下限值。 單片機(jī)的相關(guān)資料 單片機(jī)技術(shù)的背景狀況單片機(jī)是靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板，但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別。只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性?！ ∧壳皢纹瑱C(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。 M16單片機(jī)概述 ATmega16 單片機(jī)主要特征及基本結(jié)構(gòu)．ATmega16 的主要性能： 先進(jìn)的、高性能的的8位CPU內(nèi)核結(jié)構(gòu)： 1）耗先進(jìn)的RISC （精簡指令集計(jì)算機(jī)）結(jié)構(gòu)； 2）高速度，低功耗的 新8 位中央處理器； 非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器： 豐富的核外功能資源電路：完善的串、并、及JTAG（聯(lián)合測試行動(dòng)組）接口。電壓范圍寬、功率消耗低、時(shí)鐘頻率靈活。 極高的性價(jià)比和適于高級(jí)語言開發(fā)；、M16 的基本組成及引腳配置 M16的組成結(jié)構(gòu)圖、 M16的引腳基本功能VCC：數(shù)字電路電源(+5V)GND：地(0V)端口A( PA7…PA0) 端口A 為8 位雙向I/O 口，也是A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。端口B(PB7..PB0) 為8位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。 作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。端口C(PC7..PC0) 為8 位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口C 也處于高阻狀態(tài)。、端口D(PD7..PD0) 為8位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。RESET： 復(fù)位輸入引腳。XTAL1： 反相振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端。 XTAL2： 反相振蕩放大器的輸出端。AVCC：端口A與A/D轉(zhuǎn)換器的電源。1AREF：A/D 的模擬基準(zhǔn)電壓輸入引腳。ATmega16所有的I/O端口及外圍設(shè)備都被放置于I/O專用空間。所有的I/O寄存器都可以通過IN 與OUT指令來訪問，在32個(gè)通用工作寄存器和I/O 之間傳輸數(shù)據(jù)。地址為0x00 0x1F 的前32個(gè)I/O 寄存器還可用SBI 和CBI 指令直接進(jìn)行位尋址，而SBIS 和SBIC 則用來檢查某一位的值。M16系統(tǒng)內(nèi)可編程的Flash程序存儲(chǔ)器：ATmega16具有16K字節(jié)（8K字0000
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