【正文】 ........................................ 20 附錄 .............................................................. 21 附錄 1 系統(tǒng)總原理圖 ................................................ 21 附錄 2 系統(tǒng) PCB 圖 ................................................. 22 1 引言 在工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。 系統(tǒng)稍微改裝可以作為生物培養(yǎng)液溫度監(jiān)控系統(tǒng)，可以做熱水器溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室溫度監(jiān)控系統(tǒng)等等。系統(tǒng)采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20采集溫度數(shù)據(jù)，數(shù)碼管同步顯示溫度設(shè)定值和當(dāng)前測量值，可通過按鍵以 1℃的步進(jìn)改變溫度設(shè)定值，系統(tǒng)復(fù)位后默認(rèn)設(shè)定溫度值為 45℃。 本文利用單片機(jī)結(jié)合 傳感器 技術(shù)而開發(fā)設(shè)計了這一 溫度監(jiān)控系統(tǒng) 。 ，包括：學(xué)生對理論知識的掌握程度、實(shí)踐工作能力、表現(xiàn)出的創(chuàng)造性和綜合應(yīng)用能力等。 設(shè)計報告要做到層次清 晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整，格式正確 設(shè)計進(jìn)度與要求： 兩天閱讀設(shè)計任務(wù)并找資料 兩天時間將資料進(jìn)行整理 兩天對資料進(jìn)行分析 一天寫報告 主要參考書及參考資料： [1] 童詩白，華成英 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M]. 北京 :高等教育出版社 ,2022 [2] 張齊，杜群貴 .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù) [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2022 [3] 中國機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會 組編 .《單片機(jī)原理與應(yīng)用》 .機(jī)械工業(yè)出版社 .2022 [4] 楊金巖等 .8051 單片機(jī)數(shù)據(jù)傳輸接口擴(kuò)展技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例 [M]．北京：人民郵電出版社， 2022． 教研室主任（簽名） 系（部）主任（簽名） 年 月 日 新疆工業(yè)高等專科學(xué)校電氣與信息工程系 課程設(shè)計評定意見 設(shè)計題目： 單片機(jī)溫度測控系統(tǒng) 學(xué)生姓名 ： 劉濤 專業(yè) 電力系統(tǒng)自動化 班級 電力 099（ 1）班 評定意見： 評定成績： 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 評定意見參考提綱： 。 新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校 電氣與信息工程 系課程設(shè)計說明書 單片機(jī)溫度測控系統(tǒng) 專業(yè)班級： 電力系統(tǒng)自動化 學(xué)生姓名： 劉 濤 指導(dǎo)教師： 郭 輝 完成日期： 2022 年 12 月 14 日 新疆工業(yè)高等專科學(xué)校 電氣與信息工程系 課程設(shè)計任務(wù)書 11/12 學(xué)年 1 學(xué)期 2022 年 12 月 23 日 專業(yè) 電力系統(tǒng)自動化 班級 099（ 1）班 課程名稱 微機(jī)控制技術(shù) 設(shè)計題目 單片機(jī)溫度測控系統(tǒng) 指導(dǎo)教師 郭 輝 起止時間 周數(shù) 1 設(shè)計地點(diǎn) 新校區(qū) 設(shè)計目的： 學(xué)生根據(jù)控制要求，明確設(shè)計任務(wù)，擬定設(shè)計方案與進(jìn)度計劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識，控制原理設(shè)計、硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟件系統(tǒng)設(shè)計，提高理論知識工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。 設(shè)計任務(wù)或主要技術(shù)指標(biāo)： 1. 設(shè)計出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時序圖等； 2. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行設(shè)計； 系統(tǒng)有啟動、停止 ，測溫，顯示 功能；； 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)十人投票機(jī)控制要求。 。 基于單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計 摘 要： 隨著社會的發(fā)展，溫度的測量及控制變得越來越重要， 溫度是生產(chǎn)過程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中普遍而且重要的物理參數(shù)。 本文詳細(xì)地講述了 基于單片機(jī) AT89S51和溫度 傳感器 DS18B20的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計方案與軟硬件實(shí)現(xiàn)方案。當(dāng)溫度低于設(shè)定值時，單片機(jī)控制繼電器啟動加熱器加熱，同時點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管，當(dāng)溫度高于設(shè)定值時，加熱器停止加熱，從而實(shí)現(xiàn)了測量和控制溫度的目的。 系統(tǒng) 具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)， 經(jīng)過反復(fù) 測試，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。其中，溫度控制也越來越重要。采用單片機(jī)對溫度進(jìn)行控制不僅具有控制方便、簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。 單片機(jī)是一種集 CPU、 RAM、 ROM、 I/O 接口和中 斷系統(tǒng)等部分于一體的器件，只需要外加電源和晶振就可實(shí)現(xiàn)對數(shù)字信息的處理和控制。 隨著 “ 信息時代 ” 的到來，作為獲取信息的手段 —— 傳感器技術(shù)得到了 顯著 的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，對其要求越來越高，需求越來越迫切。因此，了解并掌握各類傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及特性是非常重要的。 傳感器主要用于測量和控制系統(tǒng)，它的性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能 。另一方面，傳感器的被測信號來自于各個應(yīng)用領(lǐng)域，每個領(lǐng)域都為了改革生產(chǎn)力、提高工效和時效，各自都在開發(fā)研制適合應(yīng)用的傳感器，于是種類繁多的新型傳感器及傳感器 系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。 其發(fā) 展 速度之快，以及其應(yīng)用之廣，并且還有很大潛力。 本文利用單片機(jī)結(jié)合 傳感器 技術(shù)而開發(fā)設(shè)計了這一 溫度監(jiān)控系統(tǒng) 。 系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊，單片機(jī)控制模塊 ，顯示模塊和溫度設(shè)置模塊，驅(qū)動電路五個部分。 本設(shè)計應(yīng)用性比較強(qiáng)，系統(tǒng)稍微改裝可以作為生物培養(yǎng)液溫度監(jiān)控系統(tǒng)，可以做熱水器溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室溫度監(jiān)控系統(tǒng)等等。 2 課題研究的目的及意義 隨著社會的發(fā)展，溫度的測量及控制變得越來越重要。在工業(yè)生產(chǎn)過程中為了高效地進(jìn)行生產(chǎn)，必須對生產(chǎn)工藝過程中的主要參數(shù)，如溫度，壓力，流量，速度等進(jìn)行有效的控制。準(zhǔn)確測量和有效控制溫度是優(yōu)質(zhì)，高 產(chǎn)，低耗和安全生產(chǎn)的重要條件。它的作用主要是改善勞動條件，節(jié)約能源，防止生產(chǎn)和設(shè)備事故，以獲得好的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。 作為控制系統(tǒng)中的一個典型實(shí)驗(yàn)設(shè)計，單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)綜合運(yùn)用了微機(jī)原理、自動控制原理、 傳感器原理、 模擬電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、鍵盤顯示技術(shù)等諸多方面的知識，是對所學(xué)知識的一次綜合 測試。所以溫度控制系統(tǒng)國內(nèi)外許多有關(guān)人員的重視，得到了十分廣泛的應(yīng)用。由于單片微處理器的性能日益提高、價格又不斷降低，使其性能價格比的優(yōu)勢非常明顯。 目前先進(jìn)國家各種爐窯自動化水平較高，裝備有完善的檢測儀表和計算機(jī)控制系統(tǒng)。單片微型計算機(jī)是隨著超大規(guī)模集成電路的技術(shù)的發(fā)展而誕生的。 技術(shù)指標(biāo) 設(shè)計并制作一個基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，能夠?qū)t溫進(jìn)行控制。若測量值高于溫度設(shè)定范圍，由單片機(jī)發(fā)出控制信號，經(jīng)過驅(qū)動電路使加熱器停止工作。通過繼電器的反復(fù)開啟和關(guān)閉，使?fàn)t溫保持在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。 方案一：采用純硬件的閉環(huán)控制系統(tǒng)。且要實(shí)現(xiàn)題目所有的要求難度較大。即用 FPGA/CPLD 完成采集，存儲，顯示及 A/D 等功能，由 IP 核實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互及信號測量分析等功能。 方案三：單片機(jī)與高精度溫度傳感器結(jié)合的方式。這種方案克服了方案一、二的缺點(diǎn)，所以本課題任務(wù)是基于單片機(jī)和溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對溫度的控制。系統(tǒng)框圖如圖 1 所示。設(shè)置模塊可設(shè)置預(yù)定溫度，當(dāng)檢測到的溫度低溫度傳感器 單片機(jī) 鍵盤控制 復(fù)位電路 顯示電路 報警電路 控制電路 4 于設(shè)定溫度時，單片機(jī)控制驅(qū)動電路啟動加熱，并發(fā)出報警聲；當(dāng)檢測溫度高于設(shè)定溫度時，停止加熱。 AT89S51 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)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(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8位中央處理器和 ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的 AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 AT89S51 單片機(jī)的 40 個引腳中有 2 個專用于主電源引腳， 2 個外接晶振的引腳， 4個控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及 32 條輸入輸出 I/O 引腳。 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 腳）：接外部石英晶體的一端。 5 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體的另一端。當(dāng)采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 或與其它電源復(fù)用引腳有 RST/VPD、 ALE/P、 PSEN 和 EA/VPP 等 4 種形式。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。 ALE/ P （ 30 腳）：當(dāng)訪問外部存儲器時， ALE（允許地址鎖存信號）以每機(jī)器周期兩次的信號輸出，用于鎖存出現(xiàn)在 P0 口的地址信號。當(dāng)從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機(jī)器周期 PESN 兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。 EA/Vpp（ 31 腳）： EA 為訪問外部程序儲器控制信號，低電平有效。若超出該范圍時，自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲器的程序。對于片內(nèi)含有 EPROM 的單片機(jī)，在 EPROM 編程期間，該引腳用于接 21V 的編程電源 Vpp。第一種情況是 89S51 不帶片外存儲器， P0 口可以作為通用 I/O 口使用， 用于傳送 CPU 的輸入 /輸出數(shù)據(jù)。 P1 口（ 1 腳～ 8 腳）：這 8 條引腳和 P0 口的 8 條引腳類似， 為最高位， 為最低位。 P2 口（ 21 腳～ 28 腳）：這組引腳的第一功能和上述兩組引腳的第一功能相同，既它可以作為通用 I/O 口使用。 P3 口（ 10 腳～ 17 腳）： ～ 統(tǒng)