课程设计---基于单片机的温度控制系统

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1、安徽理工大学课程设计基于单片机的数字温度控制系统摘要本课题设计以AT89C2051单片机为核心，采用相关的传感器设计了一种温度控制系统。该系统可对温度进行自动监控。本文完成了系统的硬件组成结构图和相关软件程序框图，并详细说明了本套系统的工作原理。系统采用单总线传感器网络设计思想。其中温度传感器都以智能终端的形式挂接到单总线上，多条单总线汇总到一起，由一台数据采集器集中控制，每台数据采集器负责一定区域内的温度监测。数据采集器的核心部件为单片机，主要完成对其所连接传感器件的测量与控制以及与主机的通信等功能。关键字:AT89C2051，传

2、感器，温度控制系统17安徽理工大学课程设计目录基于单片机的数字温度控制系统2第一章系统总体方案设计31.1设计目标41.2元件选择41.2.1主控芯片41.2.2温度采集模块41.2.3显示模块51.2.4智能报警模块5第二章温度控制系统原理及分析52.1系统总体流程图52.2系统各个部分电路设计62.2.1单片机主控电路设计62.2.2按键电路设计72.2.3LED显示电路的设计82.2.4温度检测模块122.2.5报警电路15结论16参考文献17附录A1817安徽理工大学课程设计第一章系统总体方案设计如图1-1所示。此温度控制系

3、统先是温度感应原件进行温度采集，A/D转换后送入到单片机然后显示输出和智能温度报警，如果需要修改温度参数或者是查看设置和其他功能，则由键控制电路输出控制。LED显示电路温度采集按键控制单片机AT89C2051LED驱动电路蜂鸣器报警A/D转换图1-1系统总体方案1.1设计目标设计工业温度控制系统，实现实时温度检测，数据传输，液晶显示，按键控制电路，可设定监控温度上下限，过限报警电路，可持续工作，掉电复位，具有高可靠性和低生产成本，低功耗，高精度等特性。1.2元件选择1.2.1主控芯片方案一：采用数字逻辑电路。本系统有功能设置、数据装

4、入、定时、显示、声音提示多个功能模块。各个状态保持或转移的条件依赖于键盘控制信号。由于键盘控制信号繁多，系统的逻辑状态以及相互转移更是复杂，用纯粹的数字电路或小规模的可编程逻辑电路实现该系统有一定的困难，需要用中大规模的可编程逻辑电路。这样，系统复杂且难以实现。因此，本设计并未采用这种方案。方案二：采用单片机作为整个控制系统的核心。鉴于市场上常见的51系列8位单片机的售价比较低廉，本设计采用了AT89C2051单片机系统。具体方案如下：首先，利用单片机多中断源的协调处理能力，通过扫描接收键盘送来的信号，确认功能设置，实现数据装入，利

5、用单片机内部定时器倒数设置时间，利用中断动态扫描控制显示电路，用单片机I/O口控制外部继电器以及提示电路。由此可知，采用方案二较为合理，降低开发难度。1.2.2温度采集模块方案一：热电偶传感器17安徽理工大学课程设计热电偶传感器具有价廉、精度高、构造简单、测量范围宽(通常从-50～+1600℃)及反应快速的优点。热电偶传感器输出的电压信号较为微弱(只有几毫伏到几十毫伏),因此在进行A/D转换之前必须进行信号调理,由高放大倍数的电路将它放大到A/D转换器通常所要求的伏特级电平。一般采用热电偶调理模板或调理模块来完成这项工作最为便捷,而

6、自行设计、制作仪表放大器则较为繁琐且较难保证精度。方案二：可编程分单总线数字温度传感器DS18B20DS18B20是一种单总线系统的数字温度传感器,它可提供二进制9位温度信息,分辨率为0.5℃,可在-55～+125℃的范围内测量温度。从中央处理器到DS18B20仅需连接一条信号线和地线,其指令信息和数据信息都经过单总线接口与DS18B20进行数据交换。DS18B20完成读、写和温度变换所需的电源可以由数据线本身提供,也可以由外部供给。并且,每个DS18B20有唯一的系列号,因此同一条单总线上可以挂接多个DS18B20,构成主从结构的

7、多点测温传感器网络。此特性可普遍应用在包括环境监测、建筑物和设备内的温度场测量,以及过程监视和控制中的温度检测中。由比较可知，选用方案二相对比较便宜的DS18B20更好，能提高A/D转换精度的同时确保信号完整性，较少开发难度。1.2.3显示模块方案一采用液晶显示。液晶显示的优点是显示的内容多，可以提供中文显示，背景光亮度可调，硬件接线少。缺点是价格昂贵，且容易烧毁，必须加限流电阻。方案二采用动态数码管显示。优点是显示时间较为清晰，远距离也能看清。四位动态数码管较为便宜，大大节省了成本。缺点是电路接线较多，显示内容少，只能显示数字，不

8、能显示中文。考虑到显示需要与成本，采用方案二较为合适1.2.4智能报警模块方案一、采用语音芯片实现语音提示。语音芯片优点是能输出各种录制好的声音，输出容易丰富。缺点是电路复杂，价钱贵，而且要先录制才能播放。方案二、采用蜂鸣器输出声音提