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1、第 2 页 共 52 页 题 目： 温度自动控制系统实现摘 要 温度控制是我们工业生产过程和日常生活中经常遇到的过程控制；在我们日常生活中，家里的饮水机、电风扇、空调、暖气开关、宿舍的热水系统无不需要用到自动温控系统。而要实现对多个温度系统的控制目前在市场上是很少的，单个的主机对各个温控的对象进行控制显得资源浪费，为了解决这个问题，实现一个主机对多个系统进行控制，本课题主要对实现了双通道的温度自动控制系统的说明。本设计主要是基于STC89C51单片机和DS18B20温度传感器的温度自动控制系统，并采用1602液晶屏作为温度显示模块，设计中充分利用单片机的管脚资源，实现两个通道的温度控制系统，独
2、立键盘可以对正常温度的范围进行设定，还可选择工作的测温通道，控制模块主要是通过控制信号的输出实现对相关升降温器件进行开关控制，从而实现一个双通道的温控自动控制系统。设计中采用MCS-51单片机来对温度进行控制，是因为其具有控制方便、组态简单和灵活性大，集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，可靠性好，抗干扰能力强和使用方便等方面的独特的优点；而且可以大幅度提高被控温度的技术指标。所以此装置不仅轻便、稳定，而且功能非常实用。 本文从硬件电路的设计、软件设计两方面介绍了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单的描述，对设计的实现过程
3、和调试过程也做了相应的说明。关键字：单片机；1602液晶屏；DS18b20；温度控制Abstract Temperature control is our industrial processes and frequently encountered in everyday life process control; in our daily life, home water dispenser, electric fans, air conditioning, heating switch, dormitories not need to use a hot water system has
4、 no automatic temperature control system . In order to achieve a plurality of temperature control of the system currently on the market is very small, for each individual host objects to control the temperature becomes waste of resources, and in order to solve this problem, the realization of a syst
5、em for controlling a plurality of host the project implements a dual-channel automatic temperature control system. This design is based mainly on STC89C51 MCU and DS18B20 temperature sensor automatic temperature control system, and the use of 1602 as a temperature LCD display module, designed to ful
6、ly utilize the microcontroller pin resources to achieve two-channel temperature control system can separate keyboard setting the normal temperature range, temperature may choose to work channel, the control module is implemented by a control signal output of the relevant switching control of heating
7、 and cooling devices, in order to achieve a two-channel control system for automatic temperature control. Design used in MCS-51 microcontroller to control the temperature, because of its easy to control, configuration simplicity and flexibility, high integration, strong function, versatility, and in
8、 particular, it has small size, light weight, consumption is low, cheap, good reliability, anti-interference ability and ease of use of the unique advantages; controlled temperature and can greatly improve the technical specifications. So this device is not only lightweight, stable, and is very prac
9、tical. This article from the hardware circuit design, software design introduces two MCS-51 microcontroller temperature control system design, hardware schematics and block diagram briefly described, the realization of the design process and the debugging process has made the corresponding instructi
10、ons.Keywords: SCM; 1602 LCD screen; DS18b20; temperature control引言51 绪论61.1 温度测量与控制技术的发展与现状62 设计任务73 设计构思及理论83.1 设计思路83.2 方案论证83.2.1 主机模块83.2.2 显示模块93.2.3 温度测量94 系统电路的设计及原理说明104.1 电路系统说明104.2 电路设计说明104.2.1 单片机电路104.2.2供电系统电路114.2.3 显示模块电路124.2.4 时钟电路124.2.5 复位电路124.2.6 按键电路134.2.7 报警电路144.2.8 控制电路15
11、4.2.9 保护电路155 关键元器件介绍165.1 STC89C51单片机165.1.1单片机主要功能165.1.2 51单片机常用管脚功能165.1.3 单片机内部寄存器185.1.4 常见的寄存器195.2 LCD1602液晶屏195.2.1 1602液晶屏的优点195.2.2 管脚功能205.2.3 指令说明及时序205.2.4 地址映射及标准字库表215.3 DS18b20温度传感器225.3.1 DS18B20的简介225.3.3 DS18b20初始化操作流程235.3.4 DS18B20与单片机的典型接口设计255.3.5数据采集电路的设计256 系统原理图及PCB图256.1系
12、统原理图256.2 系统PCB图267 软件设计267.1 软件组成277.2 主程序模块277.3 数据采集模块287.3.1 初始化程图287.4 温度设置模块307.5 软件抗干扰措施318 结论31谢 辞32参考文献33附 录34引言 温度是生活及生产中非常基本的物理量，它是物体冷热程度的表征。自然界中一切物理和化学过程都紧密与温度相关联。在我们的日常生活中，温度的测量和控制都直接影响我们的生活环境，以及我们的生产生活，对工业、农业等都用重要的影响。因此，温度的测量和控制在国民经济许多的方面中，均受到了相当程度的重视。在我们实际的生活环境下，由于系统内部与外界的热交换是很难控制的，而且
13、其他热源的干扰也是难以精确的计算，因此温度量的变化，容易受到难以预测的外界环境扰动的影响。为了使系统与外界的能量交换，尽可能的符合人们的要求，我们就需要其他手段来实现这样一个隔热的目的。例如，可以让目标系统的内部环境与其外部环境的温度同步变化。由热力学第二定律，这两个温度相同的系统之间逐步的达到最终的热平衡，利用这样一个与目标系统温度同步的隔离层，就可以把外界和目标系统完全进行热隔离。另外，在大多数的实际环境中，温度增加要比使温度降低方便得多。因此，对温度的控制精度要求，如果是比较高的情况下，冲现象是不允许出现的，即目标温度的控制不能让实际温度超过。尤其是隔热效果、较好的环境，温度一旦出现过冲
14、，温度是很难被降低下来的。这是因为，很多应用中只有加热环节，而没有冷却的装置。道理同样，对于只有冷却，没有加热环节的应用中，目标温度高于实际温度，对控制效果的影响也是非常大的。但生活中同样存在很多的应用，有时在一个环境中要对多个系统进行温度控制。鉴于上述这些特点，高精度温度控制的难度比较大，而且不同的应用环境也需要不同的控制策略。同一环境同样可能需要多通道的温度控制系统，下面就简要的讨论一下，自动温度检测与控制技术的发展与现状。1 绪论1.1 温度测量与控制技术的发展与现状近些年来，自动温度控制系统中，温度的测量与控制在理论上的发展比较成熟，但在实际应用中，为了保证能快速实时地对温度进行采样，
15、确保采集的数据传输更可靠，并对温度场进行精确的温度控制，仍然是我们目前需要解决的问题。温度测控技术包括两个方面。分别是温度测量技术和温度控制技术；在温度测量技术中又分为两种方式：接触式测温，这种测量方法的优点是简单、可靠、低廉、测量精度较高，一般能够测得真实温度，但由于检测元件容易受到热惯性的影响，并且响应时间较长，由于有些物体的热容量较小，而无法实现精确的测量，运动物体的温度也是难以测量。非接触式测温方法，它是通过对辐射能量的检测来实现温度测量，其优点是不破坏被测温度场，可以测量有那些物体热容量较小的情况，适于测量运动物体的温度，还可以测量区域的温度分布，响应速度较快。但它的缺点是，测量误差较大，测温装置结构复杂，价格昂贵等缺点。因此，在实际的温度测量中，要考虑多种影响因素，在满足测量精度的前提下，尽量降低我们的成本投入。目前是测温技术常见的有以下几种方式。 薄膜温度传感器：在传
