基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-09-30 14:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 活生產(chǎn)中頻繁使用的詞語，同時它們在各行各業(yè)中也發(fā)揮著重要的作用。 如在日趨發(fā)達的工業(yè)之中，利用測量與控制溫度來保證生產(chǎn)的正常運行。在農(nóng)業(yè)中，用于保證蔬菜大棚的恒溫保產(chǎn)等。 隨著社會的發(fā)展，溫度的測量及控制變 得越來越重要。本文采用單片機 AT89S51 設(shè)計了溫度實時測量及控制系統(tǒng)。單片機 AT89S51 能夠根據(jù)溫度傳感器 DS18B20 所采集的溫度在數(shù)碼管上實時顯示，通過控制從而把溫度控制在設(shè)定的范圍之內(nèi)。所有溫度數(shù)據(jù)均通過數(shù)碼顯示器 LED 顯示出來。系統(tǒng)可以根據(jù)時鐘存儲相關(guān)的數(shù)據(jù)。 通過該課程的學(xué)習(xí)使我們對計算機控制系統(tǒng)有一個全面的了解、掌握常規(guī)控制算法的使用方法、掌握簡單微型計算機應(yīng)用系統(tǒng)軟硬的設(shè)計方法，進一步鍛煉我們在微型計算機應(yīng)用方面的實際工作能力。 一、系統(tǒng)總體方案 本方案使用單片機 AT89S51 作為控制 核心，以智能溫度傳感器 DS18B20 為溫度測量元件，對各點溫度進行檢測，設(shè)置溫度上下限，超過其溫度值就報警。顯示電路采用LED 顯示模塊，使用二級管，電阻和蜂鳴器組成的報警電路。 如圖 1 所示 。 圖 1 系統(tǒng)總體 框 圖 單片機AT89S51 溫度采集 時鐘電路 報警電路 按鍵輸入 LED 顯示 復(fù)位電路 溫度控制電路 2 二、單片機 AT89S51 （一）單片機的發(fā)展概況 1970 年微型計算機研制成功之后，隨之即出現(xiàn)了單片機（即單片微型計算機） — 美國 Intel 公司 1971 年生產(chǎn)的 4 位單片機 4004 和 1972 年生產(chǎn)的雛形 8 位單片機 8008，這也算是單片機的第一次公眾亮相。 1976 年 Intel 公司首 先推出能稱為單片機的 MCS48 系列單片微型計算機。它以體積小、 三、硬件電路設(shè)計 （一）溫度采集部分 采用一線制數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 來作為本課題的溫度傳感器。傳感器輸出信號進 的上拉電阻直接接到單片機的 引腳上。 DS18B20 溫度傳感器是美國達拉斯 (DALLAS)半導(dǎo)體公司推出的應(yīng)用單總線技術(shù)的數(shù)字溫度傳感器。該器件將半導(dǎo)體溫敏器件、 A/D 轉(zhuǎn)換器、存儲器等做在一個很小的集成電路芯片上。本設(shè)計中溫度傳感器之所以選擇單線數(shù)字器件 DS18B20，是在經(jīng)過多方面比較和 （二）時鐘電路 時鐘電 路是單片機的心臟， 具有相當重要的作用， 它控制著單片機的工作節(jié)奏。MCS51 單片機允許的時鐘頻率是 依靠單片機的型號而改變 的，典型值為 12MHZ。AT89S51 內(nèi)部有一個反相振蕩放大器， XTAL1 和 XTAL2 分別是該 反向振蕩放大器的輸入端和 輸出 端 。該反向放大器可 被配制成 片內(nèi)振蕩器 ， 石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用 這種反向放大器 。本設(shè)計采用的晶振頻率為 12MHZ。其時鐘電路如圖 4 所示。 51 系列單片機還可 作為 外部時鐘 使用 。在使用外部時鐘時，外部時鐘從 XTAL1 輸入，而 XTAL2必須 懸空。 圖 4 時鐘電路 （三）復(fù) 位電路 復(fù)位使單片機處于起始狀態(tài)，并 且 從該起始狀態(tài)開始運行。 AT89S51 的 RST 引腳是 復(fù)位端，該引腳 可以 連續(xù)保持 2 個機器周期（ 24 個時鐘振動周期）以上 的高電平，這樣才能 使單片機復(fù)位。內(nèi)部復(fù)位電路在每一個機器周期的 S5P2 期間 都采樣斯密特觸發(fā)器作為 輸出端，該觸發(fā)器 的作用 可抑制 RST 引腳的噪聲干擾，并 且 在復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE 信號， 而 內(nèi)部 RAM 處于不斷電狀態(tài)。其中的數(shù)據(jù)信息不會丟失，也 就是說 即復(fù)位 3 后，只 會 影響 SFR 中的內(nèi)容，內(nèi)部 RAM 中的數(shù)據(jù) 將 不受 任何 影響。外部復(fù)位有上電復(fù)位和按鍵電平復(fù)位。由于單片機運行過程中 ，其本身的干擾或外界干擾會導(dǎo)致出錯，此時我們可按復(fù)位鍵重新開始運行。為了便于本設(shè)計運行調(diào)試，復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位方式。按鍵復(fù)位電路如圖 5 所示。 圖 5 復(fù)位電路 （四）按鍵輸入 電路 鍵盤被分為編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤兩種，鍵盤上閉合鍵的識別是由專用的硬件譯碼器實現(xiàn)的，并且產(chǎn)生鍵編號和鍵值兩種方式，稱為編碼式鍵盤；而靠軟件識別的是非編碼式鍵盤方式。在單片機組成的測控系統(tǒng)中，通常用得最多的是非編碼鍵盤。在這里我們采用的就是非編碼式鍵盤。鍵盤的連接方式采用獨立連接式，這樣的連接方式能夠簡化程序的編寫。 由 S2來 控制電路的開始和結(jié)束， S3和 S4分別控制溫度的上限和下限，當由 DS18B20采集到的溫度高于上限溫度或下限溫度，報警電路報警，溫度控制電路開始工作。如圖6 所示。 圖 6 按鍵輸入 （五） LED 電路 采用 LED 作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示器具有價格低、性能穩(wěn)定和響應(yīng)速度快等特點。 LED顯示方式有靜態(tài)顯示、動態(tài)顯示和串口顯示。為了節(jié)省系統(tǒng)本身的硬件資源，在這里L(fēng)ED 的顯示方式采用動態(tài)顯示方式。所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮各位顯示器（掃描），每隔一段時間點亮一次。動態(tài)顯示器的優(yōu)點是節(jié)省硬件資源，成本較低。由單片機 P00， P01， P2， P03， P04， P05， P06 控制數(shù)碼管的段碼顯示，決定數(shù)碼管顯示的字符，由 ， ， ， 控制輸出數(shù)碼管的位碼，決定哪個數(shù)碼管顯示。如圖 7 所示。 4 （ 七 ） 溫度控制電路 控制電路是作為單片機系統(tǒng)的后 向通道，他的作用是將單片機處理后的數(shù)字控制信號用輸出口輸出，并將該數(shù)字輸出的信號用于對控制對象的控制。由于單片機的輸出信號電平很低，無法用來直接驅(qū)動外圍設(shè)備進行工作，因此，在單片機的后向通道中往往需要外圍設(shè)備的驅(qū)動、信號電平的轉(zhuǎn)換以及隔離放大等技術(shù)來支持。本次設(shè)計采
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