课程设计-基于单片机的定时开关温度控制仪设计

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1、南昌航空大学课程设计报告摘要定时开关温度控制仪是基于单片机控制，从软件和硬件两方面设计并实现对温度和电压的检测以及定时。本次课程设计采用了AT89S52、温度传感器DS18B20、四合一共阴数码管、LM324等元器件，实现了定时开关、温度检测显示、电压检测以及报警保护功能；具有体积小、功能强、使用方便、智能化等特点，可应用于电子仪表、家用电器、节能装置、工业控制等诸多领域，具有很大的使用价值。关键词：温度控制；传感器；电压检测；定时开关III南昌航空大学课程设计报告目录摘要I第一章系统组成及工作原理11.1系统组成及工作原理1第二章硬件电路设计22.1方案比较22.2单元电路设计22.

2、2.1温度检测电路22.2.2电压检测电路32.2.3报警电路42.2.4定时开关电路42.2.5显示电路5第三章实验调试及性能分析63.1实验调试及性能分析6结论7参考文献8附录1：总设计电路图9附录2：程序清单10III南昌航空大学课程设计报告前言温度与电压的检测和控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器的生产和生活中的广泛应用，利用新型数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发。随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们的生活、工作、科研等各个领域。本课题采用了数字温度传感器作为感温原件，它以单总线的连接方式，使电路大大的简化，利用单片机对传感器进行实时监测

3、，当温度或者电压超过设定值时，则有蜂鸣器和指示灯发出报警声，提醒需要对环境温度或电压的调节，以达到生产和生活的需要，这样易于智能化控制。III南昌航空大学课程设计报告第一章系统组成及工作原理1.1系统组成及工作原理定时开关温度控制仪是以单片机作为其控制系统的核心部件，并配以按键、数码管、继电器等元器件，其中硬件电路主要有温度检测电路、电压检测电路、报警保护电路以及定时开关电路组成。其中温度检测电路的作用是检测当前外部的温度，并把检测到的温度传给单片机，通过单片机把检测到的温度数字化用数码管显示出来，当温度超过28℃时，单片机控制报警系统报警，并切断电源，完成对温度的实时监测；电压检测电

4、路是用来检测电源电压的大小，当电压超过设定电压时，单片机控制报警系统报警，并切断电源，完成对电压的实时监测；报警保护电路起着自动调节、安全保护、转换电路等作用；定时开关电路是通过单片机来控制该系统的定时工作。定时开关温度控制仪的系统原理如图1.1所示。比较器比较器变换器电压采样检测环境温度过压、过热报警，切电源单片机定时开/关图1.1系统原理图17南昌航空大学课程设计报告第二章硬件电路设计设计思想：环境温度检测采用单总线通信协议，用DS18B20温度传感器，在一根I/O线上读写数据。3脚接地，1脚接+5V电源，2脚接单片机P1.1口，并通过一个4.7kΩ的上拉电阻接+5V电源，用在寄生

5、电源下。读取的温度值通过P1口用四位共阴数码管动态显示，控制位分别为P2.0、P2.1、P2.2、P2.3。设计中有报警功能，当温度28℃时、电源电压超过设置电压时，P1.0置1产生高电平，驱动发光二极管、蜂鸣器发出声光报警信号。随后，单片机P1.5口置1，继电器动作，断开电源，实现保护功能。2.1方案比较方案一：设计有测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，这种设计需要用到A/D转换电路，温度感应电路比较麻烦。方案二：使用温度传感器DS18B20，此传感器可以很容易直接读取被测温度值，

6、进行转换，就可以满足设计要求。以上两种方案，方案二电路比较简单，软件设计也较简单，故采用了方案二。2.2单元电路设计2.2.1温度检测电路根据课题要求：当环境温度高于28℃时，报警并切断电源。环境温度采集采用了温度传感器DS18B20，此温度传感器DS18B20是一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9--12位的数字值读数方式。温度检测电路把温度传感器DS18B20的3脚接地，1脚接+5V电源，2脚接单片机P1.1口。当定时开关温度控制仪开始工作的时候，温度传感器DS18B20实时监测当下的环境温度，并把当

7、下的温度通过单片机数字化用数码管显示出来。电路原理图如图2.1所示：17南昌航空大学课程设计报告图2.1温度检测电路2.2.2电压检测电路根据课题要求：电源电压超过设定电压时，报警并切断电源。电压检测电路采用了电压比较器LM314，设置电压比较器的反相输入端电压为+5V，当正相输入端输入的电压大于+5V时，端口1输出高电平，否则输出低电平，用单片机P1.4端口检测电压比较器LM324的输出端，当为高电平时，P1.0置1产生高电平，驱动发光二极管