《毕业设计基于MCS51单片机的温度报警系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计基于MCS51单片机的温度报警系统（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要 温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是具有不一般的价值与意义。在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产
2、中经常会遇到的问题。将这个问题地解决，能很好地提升生产效率，节约资源，降低生产成本。本文从硬件和软件两方面介绍了MCS-51单片机温度控制系统的设计思路，对硬件原理图和程序框图作了简捷的描述该设计结构简单，控制算法新颖，控制精度高，有较强的通用性。关键词：单片机 温度控制 数字PID控制ABSTRACTIn the modern industrial production, the current, voltage, temperature, pressure, and flow, velocity, and switch quantity is accused of main paramet
3、ers.For example,n metallurgical industry, chemical industry, electric power engineering, paper industry, machinery and food processing and so on many domains, people need to all kinds of heating furnace, heat treatment furnace, reactors and boiler temperature detection and control.Using MCS - 51 SCM
4、 to control temperature, has not only convenient control, simple and flexible configuration advantages, and can greatly improve the technical indexes are controlled temperature, which can greatly improve the products quality and quantity.Therefore, the problem of temperature control chip is a indust
5、rial production we often encounter problems. Based on it, for example, hope to receive other cases and the effect.From the two aspects of hardware and software are introduced MCS - 51 SCM temperature control system design, hardware diagram and the procedures for the description of the simple diagram
6、.Keywords: Microcomputer Temperature control system Digital PID control目 录摘 要1ABSTRACT2目 录3第一章 总体设计方案及要求41.1系统设计方案41.2 课程设计的任务要求5第二章 硬件电路的设计62.1 单片机的最小系统硬件电路的设计72.1.1单片机AT89S52的介绍72.1.2 复位电路102.1.3 时钟电路112.2 显示硬件电路的设计112.2.1 液晶显示电路112.2.2 液晶显示电路的设计122.3 键盘硬件电路的设计132.4 温度传感器的硬件电路设计142.4.1温度传感器电路设计142
7、.4.2 温度传感器DS18B20的简介142.5 温度控制执行电路设计182.6 串行通信接口电路192.6 电源电路的设计202.7 温度报警系统电路21第三章 系统的软件设计223.2主程序软件设计233.3 数据采集软件设计243.4 中断处理软件设计243.6 显示软件设计263.7 报警的软件设计273.8 温度部分软件设计27第四章 调试和仿真294.1 系统的调试294.2 温度报警系统的仿真30第五章 总结33附录一 程序源代码34附录二 系统的原理图47参考文献48第一章 总体设计方案及要求1.1系统设计方案由系统的结构框图，可以看出整个温度控制系统的电路组成主要由数字电路
8、和模拟电路两部分的结合，就可以完成对被测物体的温度控制，进而实现温度报警。本设计以单片机为核心由主控模块、输入通道、输出通道、保护电路、电源电路组成等。硬件总体结构框图如下图所示。由结构框图可见，温度控制系统以单片机为核心，并扩展外部存储器构成主控模块。被测对象的温度由DS18B20温度传感器检测外界温度并转化为数字信号，通过单片机处理发出报警信号并驱动相应的电机工作，其系统框图如下所示：图1、温度报警系统原理框图传感器检测转化成数字信号送给单片机处理，一方面将被测对象的温度通过控制面板上的液晶显示器显示出来；另一方面将该温度值与设定的温度值进行比较，根据其偏差值的大小，最后通过控制继电器来驱
9、动电机工作，进而达到对被测物体温度进行控制的目的，如果实际测得的温度值超过或低于系统设定的极限安全温度，保护电路会做出反应同时报警电路报警提示，从而保护被测物体。单片机快速、准确的进行温度采集、数据处理、显示和控制主要是时钟电路提供的时钟频率，使单片机正常的协调处理各项任务。各个器件工作的电源电压主要有电源电路提供。则温度的设定范围就通过矩阵键盘进行设定，并且温度的设定范围可以人为的重复修改，使被测物体在正常的温度范围下工作，而采集的温度值和设定的温度值要能直观的看到就要通过相应的显示电路显示到相应的界面上，如液晶、数码管、点阵等。其中保护电路就是保护被测物体避免被损坏。1.2 课程设计的任务
10、要求1、设计一个温度报电机工作警系统： 温度显示范围为051度可以更大范文，当温度大于40度时，上限报警指示灯点亮，并驱动电机1转动；当温度小于于10度时，下限报警指示灯点亮，并驱动电机2转动；课程设计的要求1、根据任务要求选择方案、设计电路、确定元器件型号和参数2、硬件设计：要求设计出完整的电路原理图，包括电源模块、单片机最小系统电路、按键电路、报时电路、显示电路。3、软件设计：包括编程思路，主程序和各子程序模块的流程图及编写方法，并用汇编语言或C语言编写出完整的源程序。4、按图焊接电路，检查无误后通电调试，调试电路的功能是否符合要求。 5、调试与仿真：对设计的硬件和程序进行仿真调试，并给出
11、仿真结果。制作实物进行调试。第一章 硬件电路的设计硬件电路主要有两大部分组成：模拟部分和数字部分；从功能模块上来分有：主机电路、数据采集电路、键盘显示电路、电源电路、控制执行电路以及掉电保护电路。各个模块电路通过主机电路控制，协调一致的进行工作。完成对被测物体的温度控制。2.1 单片机的最小系统硬件电路的设计单片机的最小系统由单片机和时钟电路、复位电路以及电源电路组成，单片机的I/O接相应的处理电路，其原理图如下所示：图2.1单片机的最小系统主机选用INTEL公司的MCS-51系列单片机89C51来实现，利用单片机软件编程灵活、自由度大的特点，可擦除下载，力求用软件完善各种控制算法和逻辑控制。
12、本系统选用的89C51芯片时时钟可达12MHZ，运算速度快，控制功能完善，完全能满足温度控制系统的要求。其内部具有128字节数据存储器RAM，还可以通过地址、数据线进行外围扩展。而且内部含有4KB的EPROM不需要外扩展存储器，也有数据通信接口，通过TXD、RXD与PC机连接，可以进行人机操作，使得操作更加简单、方便。具有五个中断源，两个中断优先级，两个外部中断、两个定时中断还用一个通信中断2.1.1单片机AT89S52的介绍AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用ATMEL 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品
13、指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被
14、保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。R8 位微控制器8K 字节在系统可编程，其管脚功能图如下所示。图2.2 STC89S52的管脚图1、功能管脚描述VCC : 电源GND: 地P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p
15、1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0P1.分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时P1口接收低8位地址字节。引脚号 第二功能P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出；P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5 MOSI（在系统编程用）；P1.6 MISO（在系统编程用）；P1.7 SCK（在系统编程用）P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被
