【正文】 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)學(xué)生姓名： 趙 鵬 學(xué)生學(xué)號(hào)： 201110501083 院（系）： 電氣信息工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 電子信息工程2班 指導(dǎo)教師： 謝兵 講師 助理指導(dǎo)教師： 二〇一五年五月摘 要隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平和人們生活水平的提高，對(duì)工農(nóng)業(yè)環(huán)境和生活環(huán)境的要求也越來越高，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備越來越趨向于自動(dòng)控制控制乃至于智能控制，人們的日常用品也越趨于智能化和自動(dòng)化，針對(duì)目前社會(huì)發(fā)展的實(shí)際需要，自動(dòng)控制水溫報(bào)警系統(tǒng)能應(yīng)用于許多日常生活和工農(nóng)業(yè)，所以本文的設(shè)計(jì)也應(yīng)運(yùn)而生。本設(shè)計(jì)就通過51系列單片機(jī)做出一個(gè)自動(dòng)控制水溫報(bào)警系統(tǒng)的模型。本設(shè)計(jì)主要包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。硬件部分包括單片機(jī)控制電路、傳感器電路、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警電路、數(shù)碼管控制電路等部分組成。處理器采用51系列單片機(jī)AT89C51。整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。軟件部分可以歸劃成以下幾個(gè)模塊：數(shù)據(jù)采集、按鍵控制、蜂鳴器報(bào)警、外接溫度控制設(shè)備和顯示等子函數(shù)模塊。 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制水溫功能，即實(shí)時(shí)感測(cè)當(dāng)前系統(tǒng)工作區(qū)的溫度信息，溫度信息通過數(shù)碼管顯示屏直觀的顯示出來，我們?cè)俑鶕?jù)自己對(duì)水溫的實(shí)用需求，通過按鍵可以設(shè)置一個(gè)溫度的控制范圍，當(dāng)溫度值小于或者超出我們?cè)O(shè)定的范圍時(shí)，本系統(tǒng)可以自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的加熱和制冷工作，并接通蜂鳴器使其報(bào)警。關(guān)鍵詞： AT89c51單片機(jī)，按鍵控制，數(shù)碼管顯示，AT24C02，DS18B20ABSTRACT As the level of industrial and agricultural production and people living standard rise, demand for industrial and agricultural environment and living environment is being more and more high, industrial and agricultural production equipment is more and more tend to automatic control and intelligent control, People39。s Daily supplies are more tend to be more intelligent and automation, aiming at the practical needs of social development, the automatic control water temperature alarm system can be applied to a lot of daily life and industry and agriculture, so the design of this article also arises at the historic moment. This design by 51 series single chip microputer to make a model of automatic control temperature alarm system. This design mainly includes the design of hardware and software two parts. Hardware part includes single chip microputer control circuit, sensor circuit, driver execution alarm circuit, digital tube control circuit and other parts. The processor with 51 series microcontroller AT89C51. The whole system is the system software work under control. Software part can be as the following several modules: data collection, button control, buzzer alarm, external temperature control equipment and display DengZi function module. This design to realize automatic control water temperature function, the realtime temperature sensing the current system of information, the temperature information through digital tube display intuitive display, we again according to the practical demand for water temperature, through the buttons can set a temperature control range, when the temperature is less than or beyond the scope of we set, the system can automatically perform the corresponding heating and cooling, and turn on the buzzer alarm.Key words： AT89c51, button control, digital tube display, AT24C02, DS18B20, 目 錄摘 要 IABSTRACT II前 言 11 緒論 2 課題背景 2 2 32 設(shè)計(jì)要求與方案論證 4 4 4 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證 4 溫度傳感器設(shè)計(jì)方案論證 5 掉電保持方案論證 5 電路設(shè)計(jì)最終方案決定 53 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 7 AT89C51介紹 7 AT89C51主要功能及PDIP封裝 7 AT89C51引腳介紹 7 單片機(jī)最小系統(tǒng) 8 DS18B20傳感器介紹 9 DS18B20概述 9 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 10 數(shù)碼管介紹 11 AT24C02簡(jiǎn)介 114 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 14 14 15 DS18B20的程序流程圖 165 系統(tǒng)仿真 17 仿真軟件Proteus的簡(jiǎn)介 17 keil uVision2編程開發(fā)工具的簡(jiǎn)介 17 17 17 最終仿真圖 186 PCB畫圖及實(shí)物制作 19 制作過程理論實(shí)踐概述 19 設(shè)計(jì)原理圖 19 21 最終實(shí)物圖 227 組裝與調(diào)試 24 24 24 25 25結(jié)論 26參考文獻(xiàn) 27致 謝 28附錄A 電路仿真圖 29附錄B 實(shí)物展示 30附錄C C語言程序 31附錄D PCB原理圖 43前 言隨著社會(huì)的發(fā)展,科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和增強(qiáng)安全意識(shí),在鍋爐房大型工廠和學(xué)校越來越多關(guān)注工作環(huán)境是否是安全的,所以水溫控制變得尤為重要,因此,本文的設(shè)計(jì)也應(yīng)運(yùn)而生。論文的第一階段的主要任務(wù)是熟悉相關(guān)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件DXP等,了解單片機(jī)開發(fā)相關(guān)的工作流程,學(xué)習(xí)單片機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上c語言（匯編語言）編程和設(shè)計(jì),然后能夠順利的做出這個(gè)設(shè)計(jì)的最終產(chǎn)品——基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)。第二階段則是通過自己的努力、教師的指導(dǎo)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求，使得基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)。,有了這個(gè)系統(tǒng)就可以完全實(shí)時(shí)保護(hù)和控制系統(tǒng)工作區(qū)溫度。基于單片機(jī)水溫控制系統(tǒng),以AT89C51作為核心設(shè)備,防水類型DS18B20為溫度檢測(cè)和信息傳輸裝置,AT24c02斷電保護(hù)芯片、數(shù)碼管、蜂鳴器、外部加熱裝置(由金屬板而不是這個(gè)設(shè)計(jì))、外部散熱器(由小風(fēng)扇來取代這個(gè)設(shè)計(jì))和一個(gè)鍵盤。AT89C51通過DS18B20生成的數(shù)據(jù)傳輸。通過按鈕來調(diào)整溫度控制范圍,不是在控制溫度進(jìn)行加熱或啟動(dòng)制冷冷卻,溫度達(dá)到后停止,添加AT24系列芯片,可以實(shí)現(xiàn)溫度設(shè)置掉電保存。1 緒論 課題背景溫度在許多工業(yè)中都有非常重要的作用，因?yàn)樗枪I(yè)控制中主要的被控參數(shù)之一。隨著我國(guó)的綜合國(guó)力不斷增強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展日益加快，之前應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)的溫度技術(shù)現(xiàn)在也可以用在平常生活中。在工業(yè)上，許多工廠中都存在許多電站熱爐和供熱鍋爐，它們的能源消耗非長(zhǎng)大，如果在廠房中普及溫度控制這一技術(shù)，就能極大的減少資源浪費(fèi)和減輕環(huán)境治理上的負(fù)擔(dān)。在農(nóng)業(yè)上，現(xiàn)在很普及的大棚蔬菜就是利用溫度控制技術(shù)對(duì)大棚里的蔬菜的生長(zhǎng)溫度進(jìn)行控制，以使它們成長(zhǎng)的更快更好，而且這一做法也節(jié)省了不少的資源環(huán)境，可謂百利而不一害。在人們的日常生活中，溫度控制中的水溫控制就很實(shí)用，人們可以借此控制洗澡時(shí)水的溫度，這為人們的日常生活帶來了極大的便利。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高，特別是進(jìn)入20世紀(jì)后集成電路的迅猛發(fā)展，給人們的生活帶來了翻天覆地的變化?，F(xiàn)代社會(huì)中，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，溫度檢測(cè)和控制迅速發(fā)展，溫度控制將更好的服務(wù)于社會(huì)。目前，單片機(jī)控制器用于從生活工具到工業(yè)應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域。在國(guó)內(nèi)，溫度控制系統(tǒng)可以說已經(jīng)深入到社會(huì)的方方面面且已取得了重大突破和重要進(jìn)展，但在溫度控制器這一塊來說，總體發(fā)展水平依舊欠缺，同日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比有著較大差距。目前，我國(guó)在溫度控制器這一塊的技術(shù)水平還處于九十年代中后期，與傳統(tǒng)電子強(qiáng)國(guó)差距頗大，成熟產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制以及常規(guī)的PID控制器為主。該類型的控制器能適應(yīng)大部分溫度系統(tǒng)控制，但對(duì)延時(shí)、復(fù)雜、時(shí)變的溫度系統(tǒng)控制效果不佳。而我國(guó)對(duì)于像自適應(yīng)控制儀表和較高控制場(chǎng)合的智能化等技術(shù)還不怎么成熟，形成商品化并在儀表控制參數(shù)的自整定方面，國(guó)外已有較多的成熟產(chǎn)品。由于外國(guó)不外漏其生產(chǎn)技術(shù)和我國(guó)自身開發(fā)工作的緩慢，一直到現(xiàn)在都未能自主研發(fā)出性能可靠的自整軟件?？刂茀?shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試確定。國(guó)外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果。美日德瑞等國(guó)家的改技術(shù)遙遙領(lǐng)先，都生產(chǎn)出了許多投放給市場(chǎng)的性能優(yōu)秀的溫度控制器以及儀表，并且在各行各業(yè)銷售火爆，應(yīng)用廣泛。它們主要具有如下的特點(diǎn)：一是能適應(yīng)一些像大滯后、大時(shí)限等復(fù)雜的溫度系統(tǒng)控制；二是能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型難以建立的溫度控制系統(tǒng)的控制；三是能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)過程復(fù)雜、參數(shù)時(shí)變的溫度控制系統(tǒng)的控制；四是溫度控制系統(tǒng)普遍采用自適應(yīng)控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理論及計(jì)算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用先進(jìn)的算法，適應(yīng)的范圍廣泛；五是溫控器普遍具有參數(shù)自整定功能。借助計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，溫控器具有對(duì)控制對(duì)象控制參數(shù)及特性進(jìn)行自動(dòng)整定的功能。有的還具有自學(xué)習(xí)功能，能夠根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)及控制對(duì)象的變化情況，自動(dòng)調(diào)整相關(guān)控制參數(shù)，以保證控制效果的最優(yōu)化；六是具有控制精度高、抗干擾力強(qiáng)的特點(diǎn)。如今世界上的溫度傳感器都在重傳統(tǒng)的模擬化向更高級(jí)的數(shù)字化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化過度。傳統(tǒng)的溫度傳感器有熱電偶、鉑電阻熱敏電阻等，盡管它們都有自身對(duì)應(yīng)優(yōu)點(diǎn)，