【正文】 基于AT89S51的溫度控制系統(tǒng)摘要摘 要：本設計是以一個紙盒為控制對象，以AT89S51為控制系統(tǒng)核心，通過單片機系統(tǒng)設計實現對箱子溫度的顯示和控制功能。本溫度控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)反饋調節(jié)系統(tǒng)，由溫度傳感器LM35對紙盒溫度進行檢測，經A/D轉換芯片得到相應的溫度值，將所得的溫度值與設定溫度值相比較得到偏差。通過對偏差信號的處理獲得控制信號，去調節(jié)加熱器的通斷，從而實現對保溫箱溫度的控制。本文主要介紹了保溫箱溫度控制系統(tǒng)的工作原理和設計方法，論文主要由三部分構成。① 系統(tǒng)整體方案設計。② 硬件設計，主要包括溫度檢測電路、A/D轉換電路、顯示電路、鍵盤設計和控制電路。③ 系統(tǒng)軟件設計。關鍵詞：單片機；傳感器；溫度檢測 AbstractAbstract: The design is based on a thermal insulation box as the control object, with AT89S51 as the control system core, through the SCM system design and implementation of temperature control and display function. The temperature control system is a closedloop feedback control system, which is posed of a temperature sensor LM35 temperature detection, through the A / D conversion chip corresponding temperature value, the temperature value and temperature value is pared with that obtained deviation. Deviation through the signal processing control signal to control the onoff, heater, thus realizing the temperature display and control. This paper introduces the temperature control system principle of work and the design method, the paper mainly consists of three parts. The system overall plan design. The hardware design, including the temperature detection circuit, A / D conversion circuit, display circuit, keyboard circuit design and control. The system software design.Key words: single chip microputer。 sensor。 temperature detection目錄摘要 1Abstract 1目錄 2第1章 緒論 3 3 3 4 4第2章 系統(tǒng)總體方案設計 6 6 7 10 ADC0808 11 數碼管顯示 13 15 16第3章 系統(tǒng)軟件仿真 19 keil uVision 19 20 proteus軟件介紹 23 仿真 27第4章 PCB板制作 29 Protel DXP 軟件介紹 29 33 PCB板圖 34 35結論 37致謝 38參考文獻 39第1章 緒論在現代化的工業(yè)生產中電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關量都是常用的主要被控參數。溫度作為一個基本物理量，它是一個與人們的生活環(huán)境、生產活動密切相關的重要物理量。在現代化的工業(yè)生產過程中溫度作為一種常用的主要被控參數，在很多生產過程中我們需要對溫度參數進行檢測。例如：在冶金工業(yè)、化工生產、電力工程、造紙行業(yè)、機械制造和食品加工等諸多領域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應爐和鍋爐中的溫度進行檢測。采用單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標，從而能夠大大提高產品的質量和數量。 因此單片機對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產中經常會遇到的問題。本次設計采用MCS51系列單片機與各種外圍電路構成單片機溫度自動檢測和控制系統(tǒng)，實現對溫度的實時檢測和控制。通過本次設計掌握溫度檢測控制系統(tǒng)的硬件設計方法和軟件編寫方法。熟悉Protel軟件的使用方法。通過課題的研究進一步鞏固所學的知識，同時學習課程以外的相關知識，培養(yǎng)綜合應用知識的能力。鍛煉動手能力與實際工作能力，將所學的理論與實踐結合起來。隨著國內外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度檢測技術也有了不斷的進步。溫度測量系統(tǒng)主要由兩部分組成，一部分是傳感器，它將溫度信號轉換為電信號。另一部分是電子裝置，它主要完成對信號的接收、處理、對測點進行控制、溫度顯示等功能。對應于不同的溫度段及測量精度要求，測溫裝置也不盡相同，從傳感器方面看，己出現有各種金屬材料、非金屬材料、半導體材料制成的傳感器，也有紅外傳感器。儀器本身也趨向小型化，多采用集成度較高的芯片或元件組成電路。對于測點較多，并具有報警、巡測、控制等多功能測溫裝置，一般采用單片機電路。目前的溫度檢測技術原理很多，大致包括以下幾種:(1)物體熱脹冷縮原理(2)熱電效應(3)熱阻效應(4)利熱輻射原理。傳統(tǒng)的溫度傳感器(如,熱電偶、鉑電阻、雙金屬開關等)雖然有著各自不可替代的優(yōu)點,但由于自身因自熱效應影響了測量精度,從而制約了它們在微型化高端電子產品中的應用。與之相比較,半導體溫度傳感器具有靈敏度高、體積小、功耗低、時間常數小、自熱溫升小、抗干擾能力強等諸多優(yōu)點,無論是電壓、電流還是頻率輸出,在相當大的溫度范圍內( 55～150 ℃)都與溫度成線性關系,適合在集成電路系統(tǒng)中應用。目前,半導體溫度傳感器工作的溫度范圍還限于 50～150 ℃。未來主要的研究方向將是如何擴大它的溫度適用范圍,以及智能化、網絡化等方面。近年來，在溫度檢測技術領域中，多種新的檢測原理與技術的開發(fā)應用己取得了具有實用性的重大進展。新一代溫度檢測元件正在不斷出現和完善化，主要包括以下幾種。(1)晶體管溫度檢測元件(2)集成電路溫度檢測元件(3)核磁共振溫度檢測器(4)熱噪聲溫度檢測器(5)石英晶體溫度檢測器(6)光纖溫度檢測器(7)激光溫度檢測器。目前國內外的溫度控制方式越來越趨向于智能化，溫度測量首先是由溫度傳感器來實現的。測溫儀器由溫度傳感器和信號處理兩部分組成。溫度測量的過程就是通過溫度傳感器將被測對象的溫度值轉換成電的或其它形式的信號,傳遞給信號處理電路進行信號處理轉換成溫度值顯示出來。溫度傳感器隨著溫度變化而引起變化的物理參數有: 膨脹、電阻、電容、熱電動勢,磁性能、頻率、光學特性及熱噪聲等等。隨著生產的發(fā)展,新型溫度傳感器還會不斷出現,目前,國內外通用的溫度傳感器及測溫儀大致有以下幾種: 熱膨脹式溫度計、電阻溫度計、熱電偶、輻射式測溫儀表、石英溫度傳感器測溫儀。溫度的測量方法多采用集成的半導體模擬溫度傳感器，傳感器輸出的電壓或電流與溫度在一定范圍呈線性關系。通過放大，采樣得到被測量。另一種溫度測量方法是使用熱電偶，其測量精度較高，但測試過程復雜，測量時間長，而且采用電橋測量的系統(tǒng)抗干擾能力較差，誤差較大。隨著集成電路技術的迅速發(fā)展新型的數字化溫度傳感器其精度、穩(wěn)定性、可靠性及抗干擾能力都優(yōu)于模擬的溫度傳感器。數字溫度傳感器也越來越的到廣泛的應用。溫度檢測的方法根據敏感元件和被測介質接觸與否，可以分為接觸式與非接觸式兩大類。接觸式檢測的方法主要包括基于物體受熱體積膨脹性質的膨脹式溫度檢測儀表；基于熱電效應的熱電偶溫度檢測儀表。非接觸式檢測方法是利用物體的熱輻射特性與溫度之間的對應關系，對物體的溫度進行檢測，主要有亮度法、全輻射法和比色法等。接觸式測溫是使測溫敏感元件與被測介質接觸，當被測介質與感溫元件達到熱平衡時，感溫元件與被測介質的溫度相等。這類傳感器結構簡單、性能可靠、精度高、穩(wěn)定性好、價格低、應用十分廣泛，因此，本方案采用接觸式測溫法，選用相關類型的傳感器。由單片機組成的溫度測控系統(tǒng),通過在單片機外部添加各種接口電路，可構成單片機最小系統(tǒng)，用以實現對溫度控制對象的溫度的顯示和控制。同時也能根據實際情況實現多路巡回檢測、數據處理、報警及記錄,對各個參數以一定的周期進行檢查和測量,檢測的結果經計算機處理后再進行顯示、打印和報警,以提醒操作人員注意或直接用于生產控制。本溫度控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，它用溫度傳感器將檢測到的溫度信號經A／D轉換后送入單片機中進行數據處理并顯示當前溫度值，用當前溫度值與設定溫度值進行比較。根據比較的結果得到控制信號用以控制繼電器的通斷，實現對加熱器的控制。通過這種控制方式實現對保溫箱的溫度控制。本課題設計的內容主要包括硬件設計和軟件設計兩部分。系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部分協(xié)調完成,硬件部分主要完成主機電路、數據采集電路、鍵盤顯示電路、控制執(zhí)行等電路的設計。軟件程序編寫主要用來實現對溫度的檢測、LED顯示、繼電器控制等數據處理功能。第2章 系統(tǒng)總體方案設計本溫度控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，它用溫度傳感器將檢測到的溫度信號經A／D轉換后送入單片機中進行數據處理并顯示當前溫度值，用當前溫度值與設定溫度值進行比較。根據比較的結果得到控制信號用以控制繼電器的通斷，實現對加熱器的控制。通過這種控制方式實現對箱子的溫度控制。本課題設計的內容主要包括硬件設計和軟件設計兩部分。系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部分協(xié)調完成,硬件部分主要完成主機電路、數據采集電路、鍵盤顯示電路、控制執(zhí)行等電路的設計。軟件程序編寫主要用來實現對溫度的檢測、標度轉換、LED顯示、繼電器控制等數據處理功能。本次設計采用MCS51單片機作為控制芯片，采用半導體集成溫度傳感器ADC0808采集溫度信號。通過溫度傳感器將采集的溫度信號轉換成與之相對應的電信號，送入A/D轉換器進行A/D轉換，將模擬信號轉換成數字信號送入到控制芯片進行數據處理。通過在芯片外圍添加顯示、控制等外圍電路來實現對保溫箱溫度的實時檢測和控制功能。本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部分協(xié)調完成,硬件部分主要完成傳感器信號的采集處理,信息的顯示等。軟件主要完成對采集的溫度信號進行處理及顯示控制等功能。 溫控電路由傳感器電路、A/D采樣電路、單片機系統(tǒng)、輸出控制電路、加溫電路、降溫電路構成。電路基本工作原理：傳感器電路將感受到的溫度信號以電壓形式輸出到輸入到 A/D采樣電路， 由 A/D轉換器將數字量值送給單片機系統(tǒng)， 單片機系統(tǒng)根據設計的溫