【正文】 畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 作 者 : 學(xué) 號： 教研室 : 電氣自動化教研室 專 業(yè) : 電氣自動化技術(shù) 題 目 : 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo)者： 評閱者： 20xx 年 5 月 畢業(yè)設(shè)計（論文）評語 學(xué)生姓名： 班級、學(xué)號 ： 題 目： 綜合成績： 指導(dǎo)者評語： 該生能按時完成畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書規(guī)定的工作，積極查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料，設(shè)計態(tài)度端正，能獨(dú)立思考并解決有關(guān)技術(shù)問題，論文符合學(xué)校規(guī)定的格式，寫作的規(guī)范化程度好。設(shè)計方案可行，有一定的創(chuàng)新性，如果再多參考一些外文資料，將會更加完善。建議成績評定為 ，可以提交答辯。 指導(dǎo)者 (簽字 )： 20xx年 5月 15 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）評語 評閱者評語： 評閱者 (簽字 )： 年 月 日 答辯委員會（小組）評語： 答辯委員會負(fù)責(zé)人 (簽字 )： 20xx 年 5 月 20 日 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要 文 獻(xiàn) 綜 述 摘要 本設(shè)計用 AT89C51 單片機(jī)實現(xiàn) 房間的恒溫控制 。該系統(tǒng)由溫度檢測模塊、溫度顯示模塊、 標(biāo)準(zhǔn)溫度設(shè)定以及溫度控制模塊組成。 溫度檢測模塊是將 DS18B20 溫度傳感器對溫度進(jìn)行測量所傳出的數(shù)字信號利用單片機(jī)進(jìn)行讀取和處理；溫度顯示模塊 用四位 LED 數(shù)碼管顯示，溫度顯示的精度為 度；溫度設(shè)定模塊用三個按鍵進(jìn)行房間標(biāo)準(zhǔn)溫度值的輸入；溫度控制是根據(jù)房間的實際溫度與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度之間的差值來調(diào)節(jié)可變脈寬 （ PWM）的寬度，從而控制可控硅的導(dǎo)通或截止的時間實現(xiàn)系統(tǒng)的恒溫控制。本設(shè)計的相關(guān)軟件編程由匯編語言實現(xiàn)，與硬件電路相輔相成，很好實現(xiàn)了系統(tǒng)的功能。本溫度控制系統(tǒng)實現(xiàn)簡單，經(jīng)濟(jì)有效，能夠達(dá)到良好的溫度控制效果。本系統(tǒng)操作簡單，實用性強(qiáng)，成本低廉，在實際生產(chǎn)生活中可以廣泛應(yīng)用。 關(guān)鍵詞 AT89C51 單片機(jī) 溫度傳感器 DS18B20 恒溫控制 可變脈寬（ PWM） 目錄 1緒論 ................................................................... 1 溫度控制系統(tǒng)研究的目的和意義 ..................................... 1 溫度控制系統(tǒng)研究概況 ............................................. 1 溫度傳感器技術(shù) ................................................... 1 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 ...................................................... 4 方案論證 ......................................................... 4 系統(tǒng)功能介紹 ..................................................... 5 3系統(tǒng)硬件電 路設(shè)計 ....................................................... 7 傳感器接口電路設(shè)計 ............................................... 7 溫度數(shù)據(jù)采集電路 ............................................ 7 LED 顯示接口電設(shè)計 ............................................... 9 AT89C51 單片機(jī) ............................................. 10 LED 數(shù)碼管 ................................................. 12 溫度控制電路的設(shè)計 .............................................. 13 4 脈寬調(diào)制 ............................................................ 16 脈寬調(diào)制的介紹 .................................................. 14 基本原理 ........................................................ 14 脈寬調(diào)制信號的設(shè)計思想 .......................................... 15 脈寬調(diào)制信號的作用 .............................................. 15 脈沖寬度調(diào)制優(yōu)點(diǎn) ................................................ 16 5系統(tǒng)軟件設(shè)計 .......................................................... 16 6 系統(tǒng)軟件調(diào)試 ......................................................... 19 目測 ............................................................ 19 硬件調(diào)試 ........................................................ 19 軟件的調(diào)試 ...................................................... 19 注意事項 ........................................................ 20 結(jié)束語 ................................................................. 22 參考文獻(xiàn) ............................................................... 23 致 謝 .................................................................. 24 附錄一 程序 ............................................................ 25 附錄二 硬件電路圖 ..................................................... 36 ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 1 頁 共 36 頁 1 緒論 溫度控制系統(tǒng)研究的目的和意義 在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過程都與溫度密相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動化的重要任務(wù)。隨著社會的發(fā)展 ，科技的進(jìn)步，以及測溫儀器在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，智能化是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。特別是近幾年來，溫度控制系統(tǒng)早已應(yīng)用到人們生活的各個方面，但溫度控制一直是一個未開發(fā)的領(lǐng)域，卻又與人們息息相關(guān)的一個世紀(jì)問題。針對這種實際情況，設(shè)計一個溫度控制系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用前景與意義。 本設(shè)計為房間溫度控制系統(tǒng)設(shè)計，控制的對象是房間溫度。溫度控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，比如 溫室、水池、發(fā)酵缸、電源等場所的溫度控制。而以往溫度控制是由人工完成的而且不夠重視。其實在很多場所溫度都需要得到很好的控制。針對這一問題， 本系統(tǒng)設(shè)計的目的是實現(xiàn)可以根據(jù)設(shè)定溫度進(jìn)行自行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，它應(yīng)用廣泛，功能強(qiáng)大，小巧美觀，便于攜帶，是一款既實用又廉價的控制系統(tǒng)。 溫度控制系統(tǒng)研究概況 國外對溫度控制技術(shù)研究較早，始于 20 世紀(jì) 70 年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。 80 年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。目前正開發(fā)和研制計算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)。現(xiàn)在世界各國的溫度測控技術(shù)發(fā)展很快，一些國家在實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上正向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。 我國對于溫度測控技術(shù)的研究較晚，始于 20世紀(jì) 80年代。我國工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國家溫度測控技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了溫度室內(nèi)微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于對溫度的單項環(huán)境因子的控制。我國溫度測控設(shè)施計算機(jī)應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡單應(yīng)用階段向?qū)嵱没⒕C合性應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。在技術(shù)上，以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)國家相比，存在較大差距。我國溫度測量控制現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到工廠化的程度，生產(chǎn)實際中仍然有許多問題困擾著我們，存在著裝備配套能力差，產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后，軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點(diǎn) 。 溫度傳感器技術(shù) 傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的主要內(nèi)容之一，信息技術(shù)包括計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)。計算機(jī)和通信技術(shù)發(fā)展極快，相當(dāng)成熟，而傳感器應(yīng)用技術(shù)因為需要使?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 2 頁 共 36 頁 用模擬技術(shù)，而模擬技術(shù)還有很多問題難以解決，因此傳感器應(yīng)用技術(shù)也有待進(jìn)一步發(fā)展。為了適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，世界總舵國家都把傳感器技術(shù)列為現(xiàn)代的關(guān)鍵技術(shù)之一。通常將能把非電量轉(zhuǎn)換為電量的器件稱為傳感器，其實質(zhì)上是一種功能塊，作用是將來自外界的各種信號轉(zhuǎn)換成電信號。它是實現(xiàn)測試與自動控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。如果沒有傳感器對原始參數(shù)進(jìn)行精確可靠 地測量，那么無論是信號轉(zhuǎn)換或信息處理，或者最佳數(shù)據(jù)的顯示和控制都將無法實現(xiàn)。 溫度傳感器，使用范圍廣，數(shù)量多，居各種傳感器之手。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器（含敏感元件），主要輸能夠進(jìn)行非電量和電量之間的轉(zhuǎn)換；模擬集成溫度傳感器 /控制器；智能溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、集成化、智能化及網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。溫度傳感器按傳感器與被測介質(zhì)的接觸方式可分為接觸式溫度傳感器和非接觸式溫度傳感器兩大類，其中，接觸式溫度傳感器的測溫元件與被測對象要有 良好的熱接觸，通過熱傳導(dǎo)及對流原理達(dá)到熱平衡，這個示值即為被測對象的溫度。這種測溫方法精度比較高，并可測量物體內(nèi)部的溫度分布。但對于運(yùn)動的、熱容量比較小的及對感溫元件有腐蝕作用的對象，這種方法將會產(chǎn)生很大的誤差。非接觸測溫的測溫元件與被測對象互不接觸。常用的是輻射熱交換原理。此種測溫方法的主要特點(diǎn)是可測量運(yùn)動狀態(tài)的小目標(biāo)及熱容量小或變化迅速的對象，也可測量溫度場的溫度分布，但受環(huán)境的影響比較大。 溫度傳感器的發(fā)展大致可分為以下幾種： （ 1）熱電偶傳感器。熱點(diǎn)偶傳感器是工業(yè)測量中應(yīng)用最廣泛的一種溫度傳感器，它 與被測對象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響，具有較高的精度；測量范圍廣，可從50℃～ 1600℃進(jìn)行連續(xù)測量，特殊的熱電偶如金 ,鐵 ,鎳 ,鉻最低可測到 269℃ ，鎢 ,錸最高可達(dá) 2800℃ 。 （ 2）模擬集成溫度傳感器。采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器是在 20 世紀(jì) 80 年代問世的，它將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出等功能。模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是：功能單一、測溫誤差小、價格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測溫，不 需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。 （ 3）光纖傳感器。光纖測溫技術(shù)可分為兩類 :全輻射測溫法，單輻射測溫法，雙波長測溫法，多波長測溫法等。特點(diǎn)是：光纖撓性好、透光譜段寬、傳輸損耗低，無論是就地使用或遠(yuǎn)傳均十分方便而且光纖直徑小，可以單根、成束、 Y 型或陣列