【正文】 基于AT89S51的溫度控制系統(tǒng)摘要摘 要：本設(shè)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(jī)系統(tǒng)設(shè)計實(shí)現(xiàn)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(diào)節(jié)系統(tǒng)，由溫度傳感器LM35對紙盒溫度進(jìn)行檢測，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換芯片得到相應(yīng)的溫度值，將所得的溫度值與設(shè)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(diào)節(jié)加熱器的通斷，從而實(shí)現(xiàn)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(shè)計方法，論文主要由三部分構(gòu)成。① 系統(tǒng)整體方案設(shè)計。② 硬件設(shè)計，主要包括溫度檢測電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、顯示電路、鍵盤設(shè)計和控制電路。③ 系統(tǒng)軟件設(shè)計。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；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(shè)計 6 6 7 10 ADC0808 11 數(shù)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(jié)論 37致謝 38參考文獻(xiàn) 39第1章 緒論在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。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(chǎn)活動密切相關(guān)的重要物理量。在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)過程中溫度作為一種常用的主要被控參數(shù)，在很多生產(chǎn)過程中我們需要對溫度參數(shù)進(jìn)行檢測。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測。采用單片機(jī)來對溫度進(jìn)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(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。 因此單片機(jī)對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題。本次設(shè)計采用MCS51系列單片機(jī)與各種外圍電路構(gòu)成單片機(jī)溫度自動檢測和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對溫度的實(shí)時檢測和控制。通過本次設(shè)計掌握溫度檢測控制系統(tǒng)的硬件設(shè)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(jìn)一步鞏固所學(xué)的知識，同時學(xué)習(xí)課程以外的相關(guān)知識，培養(yǎng)綜合應(yīng)用知識的能力。鍛煉動手能力與實(shí)際工作能力，將所學(xué)的理論與實(shí)踐結(jié)合起來。隨著國內(nèi)外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度檢測技術(shù)也有了不斷的進(jìn)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(zhuǎn)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(diǎn)進(jìn)行控制、溫度顯示等功能。對應(yīng)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(xiàn)有各種金屬材料、非金屬材料、半導(dǎo)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(diǎn)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(jī)電路。目前的溫度檢測技術(shù)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(yīng)(3)熱阻效應(yīng)(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(guān)等)雖然有著各自不可替代的優(yōu)點(diǎn),但由于自身因自熱效應(yīng)影響了測量精度,從而制約了它們在微型化高端電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。與之相比較,半導(dǎo)體溫度傳感器具有靈敏度高、體積小、功耗低、時間常數(shù)小、自熱溫升小、抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn),無論是電壓、電流還是頻率輸出,在相當(dāng)大的溫度范圍內(nèi)( 55～150 ℃)都與溫度成線性關(guān)系,適合在集成電路系統(tǒng)中應(yīng)用。目前,半導(dǎo)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?qū)⑹侨绾螖U(kuò)大它的溫度適用范圍,以及智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方面。近年來，在溫度檢測技術(shù)領(lǐng)域中，多種新的檢測原理與技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用己取得了具有實(shí)用性的重大進(jìn)展。新一代溫度檢測元件正在不斷出現(xiàn)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(nèi)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(shí)現(xiàn)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(zhuǎn)換成電的或其它形式的信號,傳遞給信號處理電路進(jìn)行信號處理轉(zhuǎn)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(shù)有: 膨脹、電阻、電容、熱電動勢,磁性能、頻率、光學(xué)特性及熱噪聲等等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,新型溫度傳感器還會不斷出現(xiàn),目前,國內(nèi)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(dǎo)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(guān)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(fù)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(shù)的迅速發(fā)展新型的數(shù)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(shù)字溫度傳感器也越來越的到廣泛的應(yīng)用。溫度檢測的方法根據(jù)敏感元件和被測介質(zhì)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(zhì)的膨脹式溫度檢測儀表；基于熱電效應(yīng)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(yīng)關(guān)系，對物體的溫度進(jìn)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(zhì)接觸，當(dāng)被測介質(zhì)與感溫元件達(dá)到熱平衡時，感溫元件與被測介質(zhì)的溫度相等。這類傳感器結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、精度高、穩(wěn)定性好、價格低、應(yīng)用十分廣泛，因此，本方案采用接觸式測溫法，選用相關(guān)類型的傳感器。由單片機(jī)組成的溫度測控系統(tǒng),通過在單片機(jī)外部添加各種接口電路，可構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)對溫度控制對象的溫度的顯示和控制。同時也能根據(jù)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)多路巡回檢測、數(shù)據(jù)處理、報警及記錄,對各個參數(shù)以一定的周期進(jìn)行檢查和測量,檢測的結(jié)果經(jīng)計算機(jī)處理后再進(jìn)行顯示、打印和報警,以提醒操作人員注意或直接用于生產(chǎn)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(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示當(dāng)前溫度值，用當(dāng)前溫度值與設(shè)定溫度值進(jìn)行比較。根據(jù)比較的結(jié)果得到控制信號用以控制繼電器的通斷，實(shí)現(xiàn)對加熱器的控制。通過這種控制方式實(shí)現(xiàn)對保溫箱的溫度控制。本課題設(shè)計的內(nèi)容主要包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分。系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部分協(xié)調(diào)完成,硬件部分主要完成主機(jī)電路、數(shù)據(jù)采集電路、鍵盤顯示電路、控制執(zhí)行等電路的設(shè)計。軟件程序編寫主要用來實(shí)現(xiàn)對溫度的檢測、LED顯示、繼電器控制等數(shù)據(jù)處理功能。第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)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(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示當(dāng)前溫度值，用當(dāng)前溫度值與設(shè)定溫度值進(jìn)行比較。根據(jù)比較的結(jié)果得到控制信號用以控制繼電器的通斷，實(shí)現(xiàn)對加熱器的控制。通過這種控制方式實(shí)現(xiàn)對箱子的溫度控制。本課題設(shè)計的內(nèi)容主要包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分。系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部分協(xié)調(diào)完成,硬件部分主要完成主機(jī)電路、數(shù)據(jù)采集電路、鍵盤顯示電路、控制執(zhí)行等電路的設(shè)計。軟件程序編寫主要用來實(shí)現(xiàn)對溫度的檢測、標(biāo)度轉(zhuǎn)換、LED顯示、繼電器控制等數(shù)據(jù)處理功能。本次設(shè)計采用MCS51單片機(jī)作為控制芯片，采用半導(dǎo)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(zhuǎn)換成與之相對應(yīng)的電信號，送入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入到控制芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。通過在芯片外圍添加顯示、控制等外圍電路來實(shí)現(xiàn)對保溫箱溫度的實(shí)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(diào)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(jìn)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(jī)系統(tǒng)、輸出控制電路、加溫電路、降溫電路構(gòu)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(zhuǎn)換器將數(shù)字量值送給單片機(jī)系統(tǒng)， 單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計的溫