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1、基于DSB的自动温控系统 作者： 日期：1 个人收集整理 勿做商业用途本设计是以一个保温箱为控制对象，以AT89C51为控制系统核心，通过单片机系统设计实现对保温箱温度的显示和控制功能。本温度控制系统是一个闭环反馈调节系统，由温度传感器AD590对保温箱温度进行检测，经过调理电路得到合适的电压信号.经A/D转换芯片得到相应的温度值，将所得的温度值与设定温度值相比较得到偏差.通过对偏差信号的处理获得控制信号，去调节加热器的通断，从而实现对保温箱温度的显示和控制。本文主要介绍了保温箱温度控制系统的工作原理和设计方法,论文主要由三部分构成. 系统整体方案设计。 硬件设计,主要包括温度检测电路、A/D
2、转换电路、显示电路、键盘设计和控制电路。 系统软件设计，软件的设计采用模块化设计，主要包括A/D转换模块、显示模块、键盘模块和控制模块等。关键词:单片机；传感器；温度检测目录1 绪论 11。1 课题设计背景和目的 11。2 国内外研究状况和发展趋势 11。3温度检测的主要方法 21.4课题设计的主要内容 32 系统总体方案设计 42.1系统硬件设计方案 42.1.1 芯片选择 52。1。2 温度检测 52。1.3 A/D转换电路 52.1。4 键盘输入 62。1。5 LED显示 62.1.6 控制电路 62。2系统软件设计方案 63 系统硬件设计 73.1 中央处理器 73.1.1 AT89C
3、51简介 73.1。2管脚说明 83.1。3特殊功能存储器 103.1.4芯片擦除 title=”下一页 ； 103.1。5复位电路的设计 113。1.6时钟电路设计 113。2温度传感器AD590113.3 信号调理电路 133。4温度标定 143。5 A/D转换 163。6 LED显示 193。7 键盘接口 223.8 控制电路 234 系统软件设计 254。1程序初始化 264.2主程序 274.3 A/D转换子程序 274.4 标度转换子程序 284。5 显示子程序 294.6控制子程序 304.7 键盘子程序 325 结论 35参考文献 36致谢 37附录 38附录A 系统硬件原理图
4、 38附录B PCB板图 391 单片机最小系统PCB板图 392 调理电路、控制电路PCB板图 39附件附件1、开题报告附件2、原文：TEMPERATURE CONTROL附件3、译文：温度控制1 绪论1.1 课题设计背景和目的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.温度作为一个基本物理量，它是一个与人们的生活环境、生产活动密切相关的重要物理量。在现代化的工业生产过程中温度作为一种常用的主要被控参数，在很多生产过程中我们需要对温度参数进行检测。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、
5、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测。采用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中经常会遇到的问题1。本次设计采用MCS-51系列单片机与各种外围电路构成单片机温度自动检测和控制系统，实现对温度的实时检测和控制.通过本次设计掌握温度检测控制系统的硬件设计方法和软件编写方法。熟悉Protel软件的使用方法。通过课题的研究进一步巩固所学的知识，同时学习课程以外的相关知识，培养综合应用知识的能力.锻炼动手能力与实际工作能力，将所学的理论与实践结合起来.1.
6、2 国内外研究状况和发展趋势随着国内外工业的日益发展，温度检测技术也有了不断的进步.温度测量系统主要由两部分组成，一部分是传感器，它将温度信号转换为电信号。另一部分是电子装置，它主要完成对信号的接收、处理、对测点进行控制、温度显示等功能.对应于不同的温度段及测量精度要求，测温装置也不尽相同，从传感器方面看,己出现有各种金属材料、非金属材料、半导体材料制成的传感器，也有红外传感器。仪器本身也趋向小型化，多采用集成度较高的芯片或元件组成电路。对于测点较多,并具有报警、巡测、控制等多功能测温装置,一般采用单片机电路.目前的温度检测技术原理很多，大致包括以下几种：(1)物体热胀冷缩原理(2）热电效应(
7、3)热阻效应（4)利热辐射原理。传统的温度传感器(如,热电偶、铂电阻、双金属开关等)虽然有着各自不可替代的优点,但由于自身因自热效应影响了测量精度,从而制约了它们在微型化高端电子产品中的应用。与之相比较,半导体温度传感器具有灵敏度高、体积小、功耗低、时间常数小、自热温升小、抗干扰能力强等诸多优点，无论是电压、电流还是频率输出，在相当大的温度范围内( - 55150 ）都与温度成线性关系,适合在集成电路系统中应用.目前，半导体温度| 传感器工作的温度范围还限于 50150 。未来主要的研究方向将是如何扩大它的温度适用范围,以及智能化、网络化等方面2。近年来,在温度检测技术领域中,多种新的检测原理
8、与技术的开发应用己取得了具有实用性的重大进展。新一代温度检测元件正在不断出现和完善化，主要包括以下几种。（1)晶体管温度检测元件(2）集成电路温度检测元件(3)核磁共振温度检测器(4)热噪声温度检测器(5)石英晶体温度检测器（6）光纤温度检测器(7）激光温度检测器.目前国内外的温度控制方式越来越趋向于智能化，温度测量首先是由温度传感器来实现的。测温仪器由温度传感器和信号处理两部分组成。温度测量的过程就是通过温度传感器将被测对象的温度值转换成电的或其它形式的信号，传递给信号处理电路进行信号处理转换成温度值显示出来。温度传感器随着温度变化而引起变化的物理参数有： 膨胀、电阻、电容、热电动势，磁性能
9、、频率、光学特性及热噪声等等。随着生产的发展，新型温度传感器还会不断出现，目前，国内外通用的温度传感器及测温仪大致有以下几种: 热膨胀式温度计、电阻温度计、热电偶、辐射式测温仪表、石英温度传感器测温仪3。1。3温度检测的主要方法温度的测量方法多采用集成的半导体模拟温度传感器，传感器输出的电压或电流与温度在一定范围呈线性关系。通过放大，采样得到被测量.另一种温度测量方法是使用热电偶,其测量精度较高，但测试过程复杂,测量时间长,而且采用电桥测量的系统抗干扰能力较差,误差较大。随着集成电路技术的迅速发展，新型的数字化温度传感器其精度、稳定性、可靠性及抗干扰能力都优于模拟的温度传感器。数字温度传感器也
10、越来越的到广泛的应用4。温度检测的方法根据敏感元件和被测介质接触与否，可以分为接触式与非接触式两大类。接触式检测的方法主要包括基于物体受热体积膨胀性质的膨胀式温度检测仪表；基于热电效应的热电偶温度检测仪表。非接触式检测方法是利用物体的热辐射特性与温度之间的对应关系，对物体的温度进行检测，主要有亮度法、全辐射法和比色法等。接触式测温是使测温敏感元件与被测介质接触,当被测介质与感温元件达到热平衡时,感温元件与被测介质的温度相等。这类传感器结构简单、性能可靠、精度高、稳定性好、价格低、应用十分广泛，因此，本方案采用接触式测温法，选用相关类型的传感器.由单片机组成的温度测控系统，通过在单片机外部添加各
11、种接口电路，可构成单片机最小系统,用以实现对温度控制对象的温度的显示和控制.同时也能根据实际情况实现多路巡回检测、数据处理、报警及记录，对各个参数以一定的周期进行检查和测量,检测的结果经计算机处理后再进行显示、打印和报警，以提醒操作人员注意或直接用于生产控制5。1。4课题设计的主要内容本温度控制系统是一个闭环反馈控制系统，它用温度传感器将检测到的温度信号经放大,AD转换后送入单片机中进行数据处理并显示当前温度值,用当前温度值与设定温度值进行比较6。根据比较的结果得到控制信号用以控制继电器的通断，实现对加热器的控制。通过这种控制方式实现对保温箱的温度控制.本课题设计的内容主要包括硬件设计和软件设
12、计两部分.系统功能由硬件和软件两大部分协调完成，硬件部分主要完成主机电路、数据采集电路、键盘显示电路、控制执行等电路的设计。软件程序编写主要用来实现对温度的检测、标度转换、LED显示、继电器控制等数据处理功能.2 系统总体方案设计本次设计采用MCS51单片机作为控制芯片，采用半导体集成温度传感器AD590采集温度信号。通过温度传感器将采集的温度信号转换成与之相对应的电信号，经过放大处理送入A/D转换器进行A/D转换，将模拟信号转换成数字信号送入到控制芯片进行数据处理。通| 过在芯片外围添加显示、控制等外围电路来实现对保温箱温度的实时检测和控制功能.本系统功能由硬件和软件两大部分协调完成,硬件部
13、分主要完成传感器信号的采集处理，信息的显示等;软件主要完成对采集的温度信号进行处理及显示控制等功能。系统结构框图如图2.1所示：图2.1 系统结构框图2.1系统硬件设计方案单片机应用系统的硬件电路设计就是为本单片机温控系统选择合适的、最优的系统配置，即按照系统功能要求配置外围设备,如键盘、显示器、打印机、A/D转换器、设计合适的接口电路等。系统设计应本着以下原则：(1） 尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法.本设计采用了典型的显示电路、A/D转化电路，为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。（2) 硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。软件能实现的功能尽可能由软件实现，以简化硬件结构。由软
14、件实现的硬件功能，一般响应时间比硬件实现长，且占用CPU时间。由于本设计的响应时间要求不高，所以有一些功能可以用软件编程实现，如键盘的去抖动问题.(3) 系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配.系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品.本系统的硬件电路主要包括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、控制执行电路.系统硬件包括:温度传感器、信号调理电路、AD转换器件、MCS-51单片机、键盘输入、LED温度显示器、温度控制电路。2.1。1 芯片选择单片机就是在一块硅片上集成了微处理器、存储器和各种输入输出接口电路的微型计算机,简称单片机.单片机以其较高的性能价格比受到了人们的重视和关注。它的优点就是体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易.单片机根据其基本操作处理的位数可分为4、8、16、32位单片机,应用最为广泛的是八位单片机。根据本次设计的实际情况和要求，在本次设计中采用AT89C51作
