自动温度控制系统的设计

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1、电子系统设计实验报告题目：自动温度控制系统的设计院系：电子和信息工程学院专业：电子科学和技术班级：2013142班学号：20132481姓名：当当当自动温度控制系统的设计1、任务要求以单片机为核心控制器件，通过温度传感器进行温度测量，设置温度的上下限。 当温度超出正常范围，则由指示灯和蜂鸣器报警提示。当温度低于下限值时，要求 通风电机停转，当温度高于上限值时，通风电机转动。2、设计方案本设计是对温度进行实时监测和控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度 控制功能：设定需求的温度为 3060摄氏度，当温度低于设定温度下限 30 摄氏度时， 指示灯和蜂鸣器报警提示并且通风电机停转，使温度上升。当温

2、度高于设定温度上 限 60 摄氏度时，指示灯和蜂鸣器报警提示且通风电机转动，使温度下降。当温度达 到设定温度界限时，通风机停止工作。为了实现以上功能首先完成了系统的整体设 计，硬件以及软件的设计。在硬件上采用了由 DS18B20 温度传感器采集温度，送入 单片机和设定温度进行对比处理，再通过显示器进行显示使其很直观的了解当前的 状态。在软件设计上完成了系统的各个功能程序以及流程图包括系统程序主要包括 主程序，读出温度子程序，复位应答子程序，写入子程序等，并且采用和 C51 系列 单片机相对应的51 汇编语言和结构化程序设计方法进行软件编程。总体设计框图3. 硬件电路设计3.1 最小系统:TBC

3、IiX31cTExTHd15R31:TE-：P-C32 22pFC31 dFZE T1DuF -：TE-CR-XTAL1p 口負OP 口PniAEG PWH.口 PD.-hrtHPD.SrtK PD.TfADiXTAL2F.5TFZU.iFZ.Ii.w PZjjRC pzaH.nPSiH 口 P2.GH14 P2.7,.HSALE EPiBF1.1F1ZF13F1.*.P3BPj：riP NIE：汇 1P3S1T-IP3.Ti,_PFP1.CP1.7ATSMIU11D rr L3.1.1 AT89C51的单片机采用STC89C51芯片作为硬件核心。STC89C51内部具有8KB ROM存储空间

4、,512 字节数据存储空间，带有2K字节的EEPROM存储空间，和MCS-51系列单片机完全兼 容,STC89C51可以通过串口下载。引脚介绍 主电源引脚(2根)VCC(Pin40):电源输入，接+ 5V电源GND(Pin20)：接地线 外接晶振引脚(2根)XTAL1(Pin19):片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20):片内振荡电路的输出端 控制引脚(4根)RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。 ALE/PR0G(Pin30)：地址锁存允许信号PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接

5、低电平从外部程序存储器读指令，如 果接高电平则从内部程序存储器读指令。 可编程输入/输出引脚（32根）STC89C51单片机有4组8位的可编程1/O 口，分别位PO、Pl、P2、P3 口，每个口 有8位（8根引脚），共32根。P0 口（Pin39Pin32）： 8 位双向 1/0 口线，名称为 P0.0P0.7P1 口（PinlPin8）： 8位准双向I/O 口线，名称为P1.0P1.7P2 口（Pin21Pin28）： 8位准双向I/0 口线，名称为P2.0P2.7P3 口（Pin10Pin17）： 8位准双向I/0 口线，名称为P3.0P3.73.1.2 复位电路当在STC89C51单片机

6、的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时，单片机内 部就执行复位操作，按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通 过RST端经过电阻和电源VCC接通而实现的。3.1.3振荡电路本次温度控制报警器设计所选用的晶体振荡器频率为12Mhz，所选用电容大小为22pF。通过计算可得单片机的工作周期为：（1W12M） x12=1us。3.2 DS18B20传感器介绍3.2.1 DS18B20 特点1）采用DALLAS公司独特的单线接口方式：DS18B20和微处理器连接时仅需要 一条口线即可实现微处理器和DS18B20的双向通讯；（2）在使用中不需要任何外围元件；（3）可用数据线供电，供电电压

7、范围：+3.0V+5.5V；（4）测温范围：-55+125C。固有测温分辨率为0.5C。当在-10C+85C 范围内，可确保测量误差不超过0.5C，在-55+125C范围内，测量误差也不超过 2C；（5）通过编程可实现912位的数字读数方式；（6）用户可自设定非易失性的报警上下限值；（7）支持多点的组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点 测温 ；（8）负压特性，即具有电源反接保护电路。当电源电压的极性反接时，能保护 DS18B20不会因发热而烧毁，但此时芯片无法正常工作；（9）DS18B20的转换速率比较高，进行9位的温度值转换只需93.75ms；（10）适配各种单片机或

8、系统；（11）内含64位激光修正的只读存储ROM，扣除8位产品系列号和8位循环冗 余校验码（CRC）之后，产品序号占48位。出厂前产品序号存入其ROM中。在构成大 型温控系统时，允许在单线总线上挂接多片DS18B20。3.2.2温度采集电路传感器数据采集电路主要是DS18B20温度传感器和单片机的接口电路。 DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1 脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式考虑到实际使用 中寄生电源供电方式适应能力差且易损坏，此处采用电源供电方式，I/O 口接单片 机的P2.7 口。3.2.3 DS18B20控制方法

9、DS18B20有六条控制命令：温度转换44H启动DS18B20进行温度转换读暂存器BEH读暂存器9个字节内容写暂存器4EH将数据写入暂存器的TH、TL字节 复制暂存器48H把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中重新调E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节 读电源供电方式B4H启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU存储器与控制逻辑R1224.73.4按键电路声光报警U2R33丄-(-BUZZE F：h21n-19T d V Tx64 位 ROM 和 单 线 接 口3.3蜂鸣器、发光二极管报警电路利用有源蜂鸣器实施报警输出，运用直流供电。当所测温度

10、超过或者低于预期 所设计的温度时，数据口相应提高高电平，报警输出。而另一端则直接和单片机的 P2.7端口相连，报警的同时发光二极管亮。按键电路的一端接地，一端和AT89C51的P3.1、P3.2和P3.3相应端口相连。 三个按键的功能分别能进行加减和移位的功能，进行温度上下限的设置3.5显示模块液晶显示器件（LCD）独具的低压、微功耗特性使他在单片机系统中特 得到了广泛的使用，常用的液晶显示模块分为数显液晶模块、点阵字符液晶模块和 点阵图形液晶模块，其中图形液晶模块在我国使用较为广泛，因为汉字不能像西文 字符那样用字符模块即可显示，要想显示汉字必须用图形模块。本课设所选择的LCD是AMPIRE

11、128X64的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉 字及图形，图形液晶显示显示器接口如图所示。管脚管脚电平说明1CS1H./L片选择信号，低电平时选择前閱列2CS2H./L片选择待号，低电口片选择后関乳3GDOV逻辑电潭地4VCC3. OV逻蚩电渭正5VOLCD駆祐电压应圧时在VEEV0之闾.R 2K可逓电阻6RSH./L数摇扌旨令选按 高电平，数g D0-D7将送入显示边I； 低电平：数摇DO-D尊送入挎令寄存蓉执与R/rfrH./L律.写选崔：高电平：请数据；低电平：写数据8EH.J L達与-使能，局电亠巻效，下怪沿钮.疋数据9DBOH/L数桶輛1入输二引10DBLH/L数摇輛1入弾已引11D

12、B2H./L数摇辅j入整已引12DB3H/L数拐辙入输已引押13DB4H.-T数桶蕭F入转己引押14DBSH/L数捋輛F入醫己引15DBGH/L数桶輛1入输二引16DB7H/L数摇輛1入弾已引17RSTL冕位宥号，低电三誉效13VOUT-1(JVLCD驱动电源整个屏幕分左、右两个屏，每个半屏右8页，每页有8行，注意数据是竖行排 列。显示一个字要16* 16点，全屏有128*64个点，故可显示32个中文汉字。每两 页显示一行汉字，可显示4行汉字，每行8个汉字，共32个汉字。而显示数据需要 16*8个点，可显示数据是汉字的两陪。屏幕是通过CS1、CS2两信号来控制的，不同的组合方式所选的屏幕是不同的， 对应关系如下。CS1CS2选屛00全屛01左屏10右屏11不选4. 软件设计一个使用系统要完成各项功能，首先必须有较完善的硬件作保证，同时还必 须得到相应设计合理的软件的支持。尤其是微机使用高速发展的今天，许多由硬件 完成的工作，都可通过软件编程而代替。甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能 完成的工作，用软件编程有时会变得很简单，如数字滤波，信号处理等。因此充分 利用其内部丰富的硬件资源和软件资源，采用C语言和结构化程序设计方法进行软 件编程。4.1主程序图4.2 读出温度子程序