【正文】 I 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于 AT89S51 單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 1 摘 要 溫度是日常生活中無時(shí)不在的物理量，溫度的控制在各個(gè)領(lǐng)域都有積極的意義。很多行業(yè)中都有大量的用電加熱設(shè)備，如用于熱處理的加熱爐，用于融化金屬的坩鍋電阻爐及各種不同用途的溫度箱等，采用單片機(jī)對(duì)它們進(jìn)行控制不僅具有控制方便、簡單、靈活性大等特點(diǎn)，而且還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。因此，智能化溫度控制技術(shù)正被廣泛地采用。 本溫度設(shè)計(jì)采用 現(xiàn)在流行的 AT89S51 單片機(jī)，配以 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，該溫度傳感器可自行設(shè)置溫度上下限。單片機(jī)將檢測到的溫度信號(hào)與輸入的溫度上、下限進(jìn)行比較，由此作出判斷是否啟動(dòng)繼電器以開啟設(shè)備。 本設(shè)計(jì)還加入了常用的數(shù)碼管顯示及狀態(tài)燈顯示燈常用電路，使得整個(gè)設(shè)計(jì)更加完整，更加靈活。該設(shè)計(jì)已應(yīng)用于花房，可對(duì)花房溫度進(jìn)行智能監(jiān)控。 【關(guān)鍵詞】 溫度箱， AT89S51，單片機(jī)，控制，模擬 2 Temperature control system used single chip puter ABSTRACT The temperature is constantly in the daily life of physical and temperature controls in various fields have a positive meaning. A lot of businesses have a lot of power heating equipment, such as that used for the heat treatment furnace, for melting metal crucible resistance heaters and the various uses of temperature bins, SCM using their right to control not only easy to control, simple, such as the characteristics of flexibility, but can also significantly increase the temperature was charged with the technical indicators, which can greatly enhance the quality of the products. Therefore, intelligent temperature control technology is being widely adopted. The temperature was designed with the now popular AT89S51 SCM, and with DS18B20 digital temperature sensor, The temperature sensor can set up their own temperature collars. SCM will detect that the temperature of the input signal and temperature, the lower parisons this judgment whether to activate the relay to open the equipment. The design also includes monly used digital display and control state lights monly used circuit, making the whole design more plete, more flexible. The design has been applied to someone, to someone intelligent temperature control. 【 Key word】 Temperature， AT89S51， SCM， Control， Simulation 3 目 錄 一、引言 ....................................................... 1 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景、發(fā)展歷史及意義 ................. 1 溫度控制系統(tǒng)的目的 .................................... 1 溫度控制系統(tǒng)完成的功能 ................................... 2 二、總體設(shè)計(jì)方案 ............................................... 2 方案一 .................................................. 2 方案二 .................................................. 2 三、 DS18B20 溫度傳感器簡介 ...................................... 8 溫度傳感器的歷史及簡介 ................................... 8 DS18B20 的工作原理 ....................................... 8 DS18B20 工作時(shí)序 .................................... 8 ROM 操作命令 ....................................... 10 DS18B20 的測溫原理 ...................................... 10 DS18B20 的測溫原理 : ................................ 10 DS18B20 的測溫流程 ................................. 12 四、單片機(jī)接口設(shè)計(jì) ............................................ 13 設(shè)計(jì)原則 ............................................... 13 引腳連接 ............................................... 13 晶振電路 .......................................... 13 串口引腳 .......................................... 13 4 其它引腳 .......................................... 14 五、 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) .............................................. 15 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ....................................... 15 主板電路設(shè)計(jì) ...................................... 15 各部分電路 ........................................ 15 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ........................................... 17 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整體思路 ............................... 17 系統(tǒng)程序流圖 ...................................... 18 調(diào)試 ................................................ 23 六、結(jié)束語 .................................................... 25 附錄 .......................................................... 26 參考文獻(xiàn) ...................................................... 34 致謝 .......................................................... 35 1 一、引言 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景、發(fā)展歷史及意義 隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，以及測溫儀器在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，智能化已是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。特別是近年來，溫度控制系統(tǒng)已應(yīng)用到人們生活的各個(gè)方面，但溫度控制一直是一個(gè)未開發(fā)的領(lǐng)域，卻又是與人們息息相關(guān)的一個(gè)實(shí)際問題。針對(duì)這種實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景與實(shí)際意義。 溫度是科學(xué)技術(shù)中最基本的 物理量之一，物理、化學(xué)、生物等學(xué)科都離不開溫度。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中，像電力、化工、石油、冶金、航空航天、機(jī)械制造、糧食存儲(chǔ)、酒類生產(chǎn)等領(lǐng)域內(nèi)，溫度常常是表征對(duì)象和過程狀態(tài)的最重要的參數(shù)之一。比如，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學(xué)反應(yīng)的工藝過程必須在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍苷＿M(jìn)行；煉油過程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進(jìn)行分餾才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。沒有合適的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備就不能正常工作，糧倉的儲(chǔ)糧就會(huì)變質(zhì)霉?fàn)€，酒類的品質(zhì)就沒有保障。因此，各行各業(yè)對(duì)溫度控制的要求都越來越 高?？梢姡瑴囟鹊臏y量和控制是非常重要的。 單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了溫度檢測和溫度控制。隨著溫度控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣，各種適用于不同場合的智能溫度控制器應(yīng)運(yùn)而生。 溫度控制系統(tǒng)的目的 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是溫度測試控制系統(tǒng)，控制對(duì)象是溫度。溫度控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)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(shí)在很多場所溫度都需要監(jiān)控以防止發(fā)生意外。針對(duì)此問題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)一種可連續(xù)高精度調(diào) 溫的溫度控制系統(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(shí)用又廉價(jià)的控制系統(tǒng)。 2 溫度控制系統(tǒng)完成的功能 本設(shè)計(jì)是對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基本的溫度控制功能：當(dāng)溫度低于設(shè)定下限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)加熱繼電器加溫，使溫度上升，同時(shí)綠燈亮。當(dāng)溫度上升到下限溫度以上時(shí)，停止加溫；當(dāng)溫度高于設(shè)定上限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇降溫，使溫度下降，同時(shí)紅燈亮。當(dāng)溫度下降到上限溫度以下時(shí)，停止降溫。溫度在上下限溫度之間時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不執(zhí)行。三個(gè)數(shù)碼管即時(shí)顯示溫度，精確到小數(shù)點(diǎn)一位 。 二、總體設(shè)計(jì)方案 方案一 測溫電路的設(shè)計(jì)，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計(jì)需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。 方案二 考慮使用溫度傳感器，結(jié)合單片機(jī)電路設(shè)計(jì)，采用一只 DS18B20 溫度傳感器，直接讀取被測溫度值，之后進(jìn)行轉(zhuǎn)換，依次完成設(shè)計(jì)要求 。 比較以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設(shè)計(jì)容易實(shí)現(xiàn)，故實(shí)際設(shè)計(jì) 中擬采用方案二 。 在本系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方框圖如圖 所示，它由三部分組成 :①控制部分主芯片采用單片機(jī) AT89S51；②顯示部分采用 3 位 LED 數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描方式實(shí)現(xiàn)溫度顯示；③溫度采集部分采用 DS18B20 溫度傳感器。 3 圖 2－ 1 溫度計(jì)電路總體設(shè)計(jì)方案 （ 1）控制部分 單片機(jī) AT89S51 具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持 式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用，系統(tǒng)應(yīng)用三節(jié)電池供電。 （ 2）顯示部分 顯示電路采用 3 位共陽 LED 數(shù)碼管，從 P0 口送數(shù)， P2 口掃描。 （ 3）溫度采集部分 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫。這一部分主要完成對(duì)溫度信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換工作，由 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器及其與單片機(jī)的接口部分組成。數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 把采集到的溫度通過數(shù)據(jù)引腳傳到單片機(jī)的 口，單片機(jī)接受溫度并存儲(chǔ)。此部分只用到 D