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1、分类号：TM924.13 U D C：10621-408-(2010)2717-0密 级：公 开 编 号：2006031159成都信息工程学院学位论文数字恒温式加热器的研制论文作者姓名：申请学位专业：申请学位类别：指导教师姓名（职称）：论文提交日期：毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作
2、了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对
3、本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日数字恒温式加热器的研制摘 要随着越来越多高新科技的推广与普及,温度测控已成为工业生产中的关键技术之
4、一。本文设计了一种以STC89C52单片机、DS18B20温度传感器和OP07运算放大器为核心的数字式恒温加热器。整个系统设计分为控制器模块、温度测量模块、温度调节模块和按键显示模块四个部分。该恒温加热器通过对DS18B20实时测量所得温度值和按键设定值的比较，并由单片机控制温度调节模块进行加热或者降温。在本系统中，温度调节模块利用电子负载的恒流特性大大缩短了加热时间；通过加热与降温的相互调节，实现了温度的精确控制。相对众多温控系统而言，数字恒温加热器以其对温度的精确测量、快速控制等优点，必将在未来的生产生活中得到更加美好的发展前景。关键词：恒温加热；温度传感器；单片机；电子负载The Des
5、ign of Digital Constant Temperature Heater AbstractAs more and more technological innovations have been promoting and popularizing, the temperature control has become one of the core technologies of industrial production. This paper introduces a digital temperature heating device whose cores are STC
6、89C52 microcontroller and temperature sensor DS18B20 and OP07 amplifier. It is divided into four parts. They are controller module, temperature measurement modules, temperature adjustment module and display module separately. Through comparing the real-time measuring temperature and key setting temp
7、erature of DS18B20, the single-chip microcomputer can adjust when to heat or cool. In this system, the temperature control module using constant-current characteristic of electronic load greatly shortened the heating time, then by means of the heating and cooling mutual adjustment, realize accurate
8、temperature control. By comparison with many other temperature control systems, this constant heating device have its distinct advantages which are accurate temperature measurement and quick control and it will have a brighter prospect during the development of industrial production, even in our eve
9、ryday life.Key words: constant temperature of the heater; the temperature sensor;Single Chip Microcomputer; electronic load目 录论文总页数：32页1 引言12 系统设计基本方案12.1 控制器模块设计方案32.1.1 STC89C52单片机简介32.1.2 复位电路42.1.3 时钟(晶振)电路52.2 温度调节装置模块设计方案52.2.1 控制加热和降温电路62.2.2 电子负载加热电路72.3 温度采集模块设计方案112.3.1 DS18B20结构及引脚功能说明112
10、.3.2 DS18B20 初始化和读/写时序122.3.3 温度转换算法及分析132.3.4 DSl8B20工作过程中的协议132.3.5 DS18B20 温度采集电路图142.4 系统总体电路设计143 应用的相关软件153.1 Keil C51编辑软件153.2 Protel 99SE 电路板设计软件153.3 Proteus软件164 系统程序的设计164.1 程序结构框图164.2 主程序流程图174.3 DS18B20模版程序185 样机制作185.1 PCB板制作185.2 测试样机195.2.1 测试环境195.2.2 测试方法205.2.3 测试结果205.2.4 测试分析20
11、5.2.5 测试结论20结 论21致 谢23声 明24附录A. 材料清单25附录B. 源程序261 引言随着新技术的不断开发与应用，温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。单片机具有处理能力强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。单片机可用于空气温度控制系统的数据处理，这包括控制执行器的输出、将被测温度送到显示模块显示、接收从人机通道输入的信号等。 DS18B20是美国DALLAS半导体公司继
12、DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。本文设计了一种基于STC89C52单片机的控制和DS18B20测试装置，能对环境温度进行测量，并能根据温度给定值给出调节量，控制执行机构，实现调节环境温度的目的。空气温度在我们的环境影响很大的，因而空气温度不论是对于我们的生活还是工业生产都有着重要的意义。在早期对温度温控制的要求主要是在化工、冶炼生产上，比如在大棚蔬菜空气温度控制就对大棚农业生产有不可
13、替代的作用，现在随着新技术的不断开发与应用，用单片机和相关的电子器件构成的空气温控制系统在控制精度以及各项参数上有空前的提高，控制的领域也有很大的扩展，目前以单片机为核心的空气温控制系统得到了广泛应用。正因如此，对空气温度的控制到处可见，比如说特定温度实验室，空调，减少温室效应影响以及工业化农业的要求等都需要空气温度控制。在生产中，一些现代化生产车间里，尤其是在化工厂里，某些产品加工需要在一定的温度下才能进行。随着电子技术的不断发展，温控制系统设计的方法越来越多也越来越完善。2 系统设计基本方案 该数字恒温加热器主要由单片机控制系统、温度采集电路、后向通道（温度控制电路）、键盘显示电路等四部分
14、组成，其总体设计框图如图2-1所示。单片机控制系统原理如图2-1所示，其工作原理是单片机依次查询各传感器的输出信号（DS18B20传感器采集温度信号）；然后对输入信号进行相应处理后通过显示模块输出。单片机控制系统是以单片机为核心，配合温度传感器，信号处理电路，显示电路，输出控制电路组成，软件选用C语言编程。单片机可将温度传感器检测到的空气温度模拟量转换成数字量，显示于显示器上。功能由硬件和软件两大部分协调完成，硬件部分主要完成各种传感器信号的采集、转换，各种信息的显示；软件主要完成信号的处理及控制功能等。STC89C52 CPU电子负载加热器继电器2、3、4输入电源DS18B20 温度芯片数据传输键盘电路继电器1 N风扇降温图2-1 单片机控制系统原理框图数码管显示前向通道是系统的温度采样转换电路，它主要元件是温度传感器DS18B20和4.7k电阻构成的，这款温度传感器的其内部电路能够实现将温度变化值转化成脉冲信号发送给单片机，从而避免了模拟信号转化为数字信号的复杂过程。后向通道是系统的温度控制电路，在单片机控制系统中，单片机总是要对被控制对象进行实时控制操作，因此，在这样的系统中，需要有后向通道。后向通道是单片机实现控制运算处理后，对被控对象的输出通道接口输出高、低电平。系统的后向通道是一个输出通道，其特
