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1、 南 京 理 工 大 学毕业设计说明书(论文)作 者:蒋高峰准考证号104911252014 教学点:扬州市职业大学专 业:机电一体化题 目:基于单片机的智能温度控制系统设计讲师刘卉指导者： (姓 名) (专业技术职务)评阅者： (姓 名) (专业技术职务) 年 月毕业设计说明书（论文）中文摘要 温度控制无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用，而当今，部分厂矿，企业还一直沿用简单的温度设备和纸质数据记录仪。无法实现温度数据的测量与控制。本系统针一些需要温控但要求经济实惠的领域这个问题设计，以AT89C51单片机为核心实现温度自动控制，采用数字式温度传感器DS18B20采集
2、温度信息，这样不仅节省端口资源，而且还简化了电路结构。系统采用2个LED数码管显示器来显示实时温度，通过温度显示切换按钮还可以显示用户设定的温度值。为了简化键盘的硬件结构，本系统采用了手拨按钮。温度控制系统，采用了带有过零触发的双向晶闸管触发电路，以减少硬件电路的干扰。本次设计基于单片机这个平台完成设计。本次设计通过仿真达到设计的目标。本文所设计的方案对温度类设计具有参考价值。关键词 数字式温度传感器；双向晶闸管触发；Proteus仿真 本科毕业设计说明书（论文） 第 42 页 共 39页Title Based on single chip microcomputer intelligent
3、control system design AbstractTemperature control in industrial production process, or in our daily life plays a very important role, and today, some factories and mines, enterprises still continue to use the temperature of the simple equipment and paper data recorder. Unable to realize the temperat
4、ure measurement and control of data. This system needle some economical field temperature control but required for the problem design, AT89C51 single chip microcomputer as the core to realize the automatic temperature control, using digital temperature sensor DS18B20 collecting temperature informati
5、on, System USES two LED digital tube to display the real-time temperature monitor, through temperature display switch button can also display the user setting temperature value. In order to simplify the hardware structure of the keyboard, the system adopts hand dial button. Temperature control syste
6、m, and adopted with zero passage trigger bidirectional thyristor trigger circuit, his design based on single chip microcomputer complete design of the platform. This design through simulation to design the index in this paper, the design scheme of temperature class design has reference value.Keyword
7、s Digital temperature sensor; Bidirectional thyristor trigger; Proteus Simulation 毕业设计说明书（论文）外文摘要 目录1绪论11.1项目设计背景11.2此项目技术国内外的发展现状11.3 毕业设计的主要任务和目标22总体设计方案22.1温度自动控制系统的设计思路22.2温度自动控制系统的工作原理32.2 分析现有设备存在的主要问题42.3 具体的功能分析42.4 具体的信息要求42.5 实现方案53基于单片机的温度自动控制系统的硬件设计53.1 CPU主控模块53.2 信息采集模块数字式温度传感器DS18B201
8、03.3 键盘模块123.4 显示模块133.5温度控制模块153.6 电源模块164基于单片机的温度智能自动控制系统的软件设计174.1 软件的功能模块组成174.2主控模块说明174.3温度设定模块的说明184.4读取和转换模块的说明194.5温度显示模块的说明194.6实时温度与设定温度比较模块。205系统集成调试与运行评价205.1 介绍该系统运行硬件调试和软件调试205.2 什么环境下进行仿真215.3 调试记录22总结与展望26致 谢27参考文献28附录129附录238附录3391 绪论1.1项目设计背景随着计算机控制技术的发展，恒温控制己在工业生产领域中得到了广泛应用，并取得了巨
9、大的经济和社会效益。在不同的领域内，由于控制环境、目标、成本等因素，需要针对具体情况来设计系统结构和功能，以取得最佳的控制效果。其中，恒温环境的自动化控制技术在工业生产、商业运营中是一个重要研究课题。温度是工业上常见的被控参数之一，温度控制系统被广泛应用于加热炉、热处理炉、反应炉等。在一些温控系统电路中，广泛采用的是通过热电偶、热电阻或PN结的测温电路经过相应的信号调节电路，转换成AD转换器能接收的模拟量，再经过采样保持电路进行AD转换，最终送入单片机及其相应的外围电路，完成测控。但是由于传统的信号调理电路实现复杂、易受干扰、不易控制且精度不高。所以本系统中我采用了数字式温度传感器DS18B2
10、0进行温度信息采集，既简化了电路结构、节省硬件资源，又减少了电路中的干扰，提高采集信息的精度。随着科学技术的快速发展，超大规模集成化技术的发展，电子信息技术、微型单片机技术的应用变得越来越广泛，微电子技术也得到了极大地改进。目前市场上的电子产品体积越来越小，功能越来越齐全。当然其价格也是越来越高。就与温度控制系统有关的产品来说，其控制精度是越来越高，测量范围也越来越大，但价格都普遍的高，现在人们的生活中很多地方都需要用到温度控制装置，然而又不要求多高的控制精度和功能，选择现在市场上的产品吧，虽然功能挺多，但是实际上根本不需要，在资源和金钱上造成不必要的浪费。1.2此项目技术国内外的发展现状 目
11、前，国内在温室自动控制方面的研究已经实现了在一定面积内对各种环境因子的综合控制。1996 年，江苏理工大学研制成功了一套温室环境控制设备，通过对温室内部温度、湿度、光照及CO2浓度的监控，在150m2 温室内实现了温度、湿度、光照、CO2 浓度的综合控制。 当前，国内外利用单片机的温室控制系统软硬件实施方式主要有三种类型。 第一种是直接使用单片机以及其他一些外围芯片作为数据采集和控制的装置，不使用上位PC 机做数据处理。这种类型的自动控制系统一般以单片机为核心，包括输入模块、控制模块、输出模块等。硬件电路一般由温度传感器及模拟信号处理电路、A/D 转换器、单片机、D/A 转换器、LED（或LC
12、D）显示器及微打印机、简易键盘、指示报警装置等组成，即为一个单片机的最小应用系统，实现基本的输入输出功能和简单的控制功能。软件设计一般采用中断技术定时采集环境因子参数，然后经过相关的标度转换得到环境因子的参数化值，再通过一定的控制算法与设定值进行比较从而对外设进行控制，一般常用的控制算法是数字PID 控制算法，这种算法经过改进可以实现较为稳定和精确的控制。这种系统成本低，又有一定的控制精度，能较好的满足一般农业用户的需求；但由于控制系统的核心-单片机-的数据处理能力及存储器容量的限制，控制精度有限，对生长环境参数要求较高的一些特殊作物不能很好的满足要求，另外如果没有扩展微打印机就无法查询历史温
13、度值，因为单片机的数据存储器数据断电即逝。1.3 毕业设计的主要任务和目标本篇论文针对温度类控制使用成本比较高，以AT89C51单片机为核心实现温度自动控制，采用数字式温度传感器DS18B20采集温度信息，这样不仅节省端口资源，而且还简化了电路结构。系统采用2个LED数码管显示器来显示实时温度，通过温度显示切换按钮还可以显示用户设定的温度值。为了简化键盘的硬件结构，本系统采用了手拨按钮。温度控制系统，采用了带有过零触发的双向晶闸管触发电路，以减少硬件电路的干扰，这样设计能达到基本温度控制，成本也不高。2 总体设计方案2.1温度自动控制系统的设计思路在能够实现本系统功能的前提下，考虑到设计的成本
14、，我选择了AT89C51单片机芯片作为本系统的核心部分。目前，由于AT89C51芯片的广泛应用和大批量生产，其价格较其它芯片低，而且AT89C51的功能更齐全。因此，将AT89C51作为接口芯片使用，既经济又实用。关于温度的测量，我选择了数字式温度传感器DS18B20。CPU可以直接读取转换后的温度值，而不需要另外接A/D转换器。又因为DS18B20与单片机连接只需要一根线进行信息传输，节省总线接口。其物理性能稳定，线性较好，在090之间，最大线性偏差小于1。本系统采用数字式温度传感器DS18B20是顺应了电路集成化、避免外界干扰和提高测量精度的发展趋势。由于我设计的这个温度控制系统主要是应用于较小空间（像恒温箱、育婴箱等），所以只采用了一个DS18B20传感器进行温度采集。在温度控制系统中，当温度低于用户设定的温度值时，单片机系统则会通过一个低电平的脉冲电流直接送给双向晶闸管触发电路，启动由此双向晶闸管控制的加热装置进行加热升温。如果采集到的温度值高于用户设定的温度值时，单片机会通过另外一个端口发出一个低电平的脉冲电流送给另一个双向晶闸管触发电路，启动制冷装置，来降低温度。如果采集到的温度值与用户设定的温度值相同，则控制系统不反应。
