智能溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-05 20:32 本頁面
【正文】 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）智能溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計畢業(yè)論文目錄摘要 IAbstract II第一章 總體設(shè)計方案 1 智能溫控系統(tǒng)設(shè)計方案論證 1 方案要求 1 方案總體設(shè)計框圖 1 方案選擇 3 主控單元的選擇 3 溫度檢測單元的選擇 3 溫度顯示器件的選擇 5第二章 各單元模塊的硬件設(shè)計 6 系統(tǒng)主要器件的介紹 6 AT89C52單片機的介紹 6 1602LCD液晶顯示的介紹 9 DS18B20數(shù)字溫度傳感器介紹 14 各部分電路設(shè)計 17 晶振電路和復(fù)位電路 17 按鍵輸入電路 18 溫度采集電路 19 液晶顯示電路 19 報警電路 20 溫度控制電路 21第三章 軟件部分 22 系統(tǒng)主程序流程圖 22總結(jié) 23參考文獻 24附錄一：電路原理圖 26附錄二：仿真圖 27III第一章 總體設(shè)計方案本設(shè)計方案為智能溫控系統(tǒng)，首先需要對待測溫度進行檢測處理，根據(jù)方案設(shè)計要求本設(shè)計需要以單片機為基礎(chǔ)進行設(shè)計拓展。所以需要選擇合適的溫度檢測器件將所測得溫度進行合適的轉(zhuǎn)換成為單片機能夠識別的信號，進而單片機對所接受的信號進行處理，輸出合適的信號進而驅(qū)動報警電路和加熱電路或者散熱電路工作。從而達到設(shè)計方案所要求的對溫度的智能檢測調(diào)節(jié)功能。 方案要求用單片機設(shè)計一個溫度控制系統(tǒng)，自動控制一個溫室的溫度，功能要求如下：（1）要求溫室溫度分為兩檔：第一檔為室溫（25℃左右），第二檔為40℃，要求溫度控制誤差≤ 177。2℃。（2）升溫由2臺1000W的電爐實現(xiàn)。（3）要求實時顯示溫室溫度，顯示位數(shù)為3位，即.℃。（4）當不能保證所要求溫度范圍時，發(fā)出聲光報警信號。（5）對升溫和降溫過程的時間不作要求。要求采用單片機控制實現(xiàn)。 方案總體設(shè)計框圖 溫度傳感器將檢測溫度信息轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電壓信號之后，將電壓信號放大并且傳輸?shù)絾纹瑱C可以接受的處理能力范圍內(nèi)，然后經(jīng)過低通濾波，去除掉雜亂信號并送入單片機。單片機將檢測到的待測溫度的信息與設(shè)定的值進行比較之后，如果檢測的值相比較設(shè)定的要高，單片機輸出的低電平驅(qū)動了報警的系統(tǒng)自動的報警提示溫度過高，同時散熱電路開始工作，實現(xiàn)散熱功能；當溫度較設(shè)定的值低時，單片機輸出高電平，同時加熱電路開始工作，實現(xiàn)加熱的功能。從而實現(xiàn)對溫度的一個動態(tài)平衡的控制調(diào)節(jié)。該單片機溫度控制系統(tǒng)是以STC89C52單片機為主控核心，用溫度傳感器DS18B20進行溫度采樣收集。整個系統(tǒng)的硬件部分包括溫度檢測系統(tǒng)、單片機控制系統(tǒng)和報警系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)等。溫度檢測報警器是能夠檢測環(huán)境中溫度，具有報警功能的儀器，儀器的基本組成部分應(yīng)為：溫度采集電路、單片機控制電路、數(shù)字顯示電路及控制報警電路、加熱電路還有散 熱電路?；痉桨福罕痉桨甘腔趩纹瑱C進行溫度數(shù)據(jù)的采集及處理，由于數(shù)字溫度傳感器DS18B20內(nèi)部集成有模數(shù)轉(zhuǎn)換部件，芯片可將采集到的溫度模擬數(shù)據(jù)進行數(shù)字化并通過單總線傳輸給單片機。所以單片機將接收到的數(shù)據(jù)進行分析和處理，并將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏幕上。通過按鍵輸入預(yù)設(shè)溫度，如果不在溫度范圍內(nèi)，便驅(qū)動蜂鳴器報警，同時驅(qū)動電爐進行加熱，以達到控制溫度的效果。具體實驗過程：，如單片機原理等書籍 ，并設(shè)計相關(guān)電路與參數(shù)計算 ，采用proteus仿真軟件， 單片機主控制器鍵盤輸入DS18B20液晶顯示蜂鳴器報警加熱（散熱）電路 方案選擇 隨著如今科技的發(fā)展，單片機可謂種類繁多。在此方案設(shè)計中，單片機是最核心的主控原件。所以單片機的選取尤為重要。通常選擇單片機主要從指令結(jié)構(gòu)、運行速度、程序存儲方式和功能等幾個方面為原則進行選取。AT89C52單片機和AT89C51單片機都是常見的的單片機芯片。在本設(shè)計中需要選取合適的單片機作為控制核心，通過軟件的編的程的方法進行溫度的檢測和判斷檢測，并在其I/O口輸出控制信號。相對于AT89C51單片機而言，AT89C52單片機具有性能高、工作的電壓低等特點。另外AT89C52多一個定時器T2，ROM多4K，RAM多128B，中斷多2個，多一個看門狗,在數(shù)據(jù)和指針、掉電等方面還有一些改進。最重要的是它兼容標準的MCS51指令系統(tǒng)，在實際的試驗的應(yīng)用中更具實用性了，并且AT89C52單片機價格也經(jīng)濟和實惠，符合本設(shè)計系統(tǒng)的要求。綜合以上所述最終選擇AT89C52作為本方案的主控芯片。根據(jù)方案設(shè)計要求，需要對待測溫度進行相對準確的測定。方案要求溫度控制誤差≤ 177。2℃，所以選擇合適的溫度檢測方案是很重要的。經(jīng)過討論論證最終確定兩個方案待選。方案一選擇熱敏電阻對待測溫度進行檢測。熱敏電阻將檢測引起的微小電壓變化通過運算放大器放大，再通過數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ADC0809將微弱電壓變化信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸入單片機處理。熱敏電阻器是敏感元件的中一種，通常按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）和負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導(dǎo)體器件。 熱敏電阻的電阻－溫度特性圖熱敏電阻的電阻－溫度特性可近似地用上圖表示 。在實際中，熱敏電阻的B值并非是恒定不變的，其變化幅度大小因材料的材質(zhì)和構(gòu)成的不同而異，最大甚至可達5K176。C。因此，在較大的溫度范圍內(nèi)應(yīng)用時，將與實測值之間存在一定誤差。熱敏電阻的過載能力強，成本低廉。但熱敏電阻的阻值與溫度為非線性關(guān)系，所以它只能在較窄的范圍內(nèi)用于精確測量。熱敏電阻在一些精度要求不高的測量和控制裝置中得到廣泛應(yīng)用。 同樣熱敏電阻也存在一定的缺點：●阻值與溫度的關(guān)系非線性嚴重 ●元件易老化，穩(wěn)定性較差●元件的一致性差，互換性差●除特殊高溫熱敏電阻外，絕大多數(shù)熱敏電阻僅適合0～150℃范圍方案二 對于待測溫度選擇DS18B20進行檢測。DS18B20數(shù)字溫度傳感器是DALLAS公司生產(chǎn)的1－Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以連接多個這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。DS18B20有以下幾個突出特點： ●接口簡單用一個接口就可實現(xiàn)通信●每一個DS18B20都有與之相對應(yīng)的唯一的64位ROM序列碼 ●在使用過程中不需要外加其他外圍器件 ●可用外部電源供電和寄生電源供電數(shù)據(jù)線供電電壓范圍:+—+ V ●DS18B20在范圍為55℃—+125℃之間的精度為+℃，℃ ●DS18B20的報警上下限值可以根據(jù)實
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