【正文】 e of the process of sampling analog into the A / D converter in the simulation digital converter, and then converted digital control with digital display, the last singlechip microputer to control the heater used for heating or stop heating until the temperature in the provisions under the constant temperature heating.Key words：Singlechip microputer system ；Sensor；Data Acquisition；ADC；Temperature目 錄第一章 緒論 1 課題的背景及研究意義 1 國外研究狀況及趨勢 2第二章 工作原理及方案設計 3 溫度測量部分方案 3 主控制部分方案 4第三章 各單元的設計 10 鍵盤單元 10 溫度控制及超溫和超溫警報單元 11 溫度測試單元 12 溫度控制器件電路 12 七段數(shù)碼管顯示單元 13 14第四章 電源輸入部分 16第五章 程序設計 17 17 18（詳見附錄 程序清單） 18第六章 測試分析 19第七章 結論 20參考文獻 21致 謝 22附錄 23天津大學網(wǎng)絡教育學院本科生畢業(yè)設計（論文）第一章 緒論溫度控制系統(tǒng)廣泛應用于社會生活的各個領域 ,如家電、汽車、材料電力電子等 ,常用的控制電路根據(jù)應用場合和所要求的性能指標有所不同 , 在工業(yè)企業(yè)中,如何提高溫度控制對象的運行性能一直以來都是控制人員和現(xiàn)場技術人員努力解決的問題。為了便于擴展和更改，軟件的設計采用模塊化結構，使程序設計的邏輯關系更加簡潔明了，使硬件在軟件的控制下協(xié)調運作。本文從硬件和軟件兩方面來講述水溫自動控制過程,在控制過程中主要應用AT89C5ADC080LED顯示器、LM324比較器，而主要是通過 DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集環(huán)境溫度，以單片機為核心控制部件，并通過四位數(shù)碼管顯示實時溫度的一種數(shù)字溫度計。題目：基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的設計摘 要近年來隨著計算機在社會領域的滲透, 單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結構，以及具體應用對象特點的軟件結合，以作完善。軟件方面采用匯編語言來進行程序設計，使指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲空間。而系統(tǒng)的過程則是：首先,通過設置按鍵,設定恒溫運行時的溫度值，,在運行過程中將采樣的溫度模擬量送入A/D轉換器中進行模擬數(shù)字轉換，再將轉換后的數(shù)字量用數(shù)碼管進行顯示，最后用單片機來控制加熱器,進行加熱或停止加熱，直到能在規(guī)定的溫度下恒溫加熱。這類控制對象慣性大,滯后現(xiàn)象嚴重,存在很多不確定的因素,難以建立精確的數(shù)學模型,從而導致控制系統(tǒng)性能不佳,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控現(xiàn)象?？刂祁I域還大量采用傳統(tǒng)的PID控制方式,但PID控制對象的模型難以建立,并且當擾動因素不明確時,參數(shù)調整不便仍是普遍存在的問題。數(shù)字溫度傳感器DS18B20只用一個引腳即可與單片機進行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機更加具有擴展性。更能串接多個數(shù)字溫度傳感器DS18B20進行范圍的溫度檢測。因此溫度一詞在生產生活之中出現(xiàn)的頻率日益增多，與之相對應的，溫度控制和測量也成為了生活生產中頻繁使用的詞語，同時它們在各行各業(yè)中也發(fā)揮著重要的作用。在農業(yè)中，用于保證蔬菜大棚的恒溫保產等。溫度的測量及控制對保證產品質量、提高生產效率、節(jié)約能源、生產安全、促進國民經濟的發(fā)展起到非常重要的作用。而且隨著科學技術和生產的不斷發(fā)展，溫度傳感器的種類還是在不斷增加豐富來滿足生產生活中的需要。因此，單片機溫度測量則是對溫度進行有效的測量，并且能夠在工業(yè)生產中得到了廣泛的應用，尤其在電力工程、化工生產、機械制造、冶金工業(yè)等重要工業(yè)領域中，擔負著重要的測量任務。但溫度是一個模擬量，如果采用適當?shù)募夹g和元件，將模擬的溫度量轉化為數(shù)字量雖不困難，但電路較復雜，成本較高。目前，荷蘭、以色列、美國、日本等設施農業(yè)發(fā)達的國家，在設施農業(yè)環(huán)境調控、肥水管理、品種選育等方面進行了全面深入的研究，具有技術成套、設施設備完善、生產比較規(guī)范，產量穩(wěn)定、質量保證性強等特點，可以根據(jù)動植物生長的最適宜生態(tài)條件，在現(xiàn)代化設施農業(yè)內進行四季恒定的環(huán)境自動控制，而不受氣候條件的影響，實現(xiàn)了周年生產、均衡上市，并向高度自動化、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展，形成較為完整的擺脫自然的全新設施農業(yè)技術體系。以色列在溫室設備材料、種植技術及養(yǎng)殖品種方面堪稱世界一流，在設施灌溉技術方面居世界領先地位。日本是世界上果樹設施栽培面積最大、技術最先進的國家，也是世界上最先采用工業(yè)成套設備從事魚類養(yǎng)殖的國家之一，其先進的溫室配套設施和綜合環(huán)境調控技術居世界先進行列，通過計算機可將溫度、濕度、二氧化碳濃度、肥料等控制在最適合植物生長發(fā)育的水平上，產后清選、分級、包裝、預冷等作業(yè)自動化或半自動化程度較高。第二章 工作原理及方案設計溫度傳感器 DS18B20 從設備環(huán)境的不同位置采集溫度，單片機 AT89S51 獲取采集的溫度值，經處理后得到當前環(huán)境中一個比較穩(wěn)定的溫度值，再根據(jù)當前設定的溫度上下限值，通過加熱和降溫對當前溫度進行調整。 當由于環(huán)境溫度變化太劇烈或由于加熱或降溫設備出現(xiàn)故障，或者溫度傳感頭出現(xiàn)故障導致在一段時間內不能將環(huán)境溫度調整到規(guī)定的溫度限內的時候，單片機通過三極管驅動揚聲器發(fā)出警笛聲。如圖21工作原理：PC機加熱器繼電器2DS18B20 溫度芯片數(shù)據(jù)傳輸鍵盤電路MAX232電平轉換芯片 片AT89S518BIT CPU數(shù)據(jù)顯示超溫報警輸入電源壓縮制冷器繼電器1 N圖21工作原理 溫度測量部分方案DS18B20是DALLAS公司生產的一線式數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干擾能力、強易配處理器等優(yōu)點，特別適合用于構成多點溫度測控系統(tǒng)，可直接將溫度轉化成串行數(shù)字信號（按9位二進制數(shù)字）給單片機處理，且在同一總線上可以掛接多個傳感器芯片，它具有三引腳TO92小體積封裝形式，溫度測量范圍－55～＋125℃，可編程為9～12位A/D轉換精度，℃，被測溫度用符號擴展的16位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠端引入，業(yè)可采用寄生電源方式產生，多個DS18B20可以并聯(lián)到三根或者兩根線上，CPU只需一根端口線就能與多個DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。綜上，在本系統(tǒng)中我采用溫度芯片DS18B20測量溫度。在0—100攝氏度時，最大線形偏差小于1攝氏度。圖31溫度芯片DS18B20 主控制部分方案AT89S51 是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內含8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。此外，AT89S51設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設置省電模式。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應不同產品的需求。主控模塊采用單片機最小系統(tǒng)是由于 A T89S51芯片內含有4 kB的 E2PROM ,無需外擴存儲器 ,電路簡單可靠 ,其時鐘頻率為 0～24 MHz ,并且價格低廉 ,批量價在 10元以內。同時, AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。掉電方式何在RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直接到一個硬件復位。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。P1口：P1是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號校驗期間，P1接收低8位地址。表21 P1口第二功能端口引腳第二功能MOSI（用于ISP編程）MISO（用于ISP編程）SCK（用于ISP編程）P2口：P2是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅動4個TTL邏輯門電路。在訪問８位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行：MOVX Ri 指令）時，P2口線上的內（也即特殊功能寄存器，在整個訪問期間不改變。）P3口：P3口是一組帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O口。對P3口寫入“1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，P3口的第二功能如下表22。當振蕩工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期上高電平將使單片機復位。DISRTO 位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目地，要注意的是：第當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。該位禁位后，只有一條MOVX 和MOVC指令ALE才會被激活。PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。EA/VPP：外部訪問允許。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內部會鎖存EA端狀態(tài)。Flash存儲器編程時,該引腳加上＋12V的編程電壓Vpp。XTAL2：振蕩器反相放大