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1、 . . 航空职业技术学院（2012届）毕业生毕业设计（论文）基于单片机的热水器温度控制系统设计系别：专业：姓 名：班级： 学号：指导老师：职称：最终评定成绩：2012年5月摘要温度是一种最基本的环境参数，人们生活与环境温度息息相关；在工业生产中也离不开温度的检测和控制。随着国民经济的发展，人们需要对各种加热器、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行检测和精确控制。因此研究温度的检测和控制具有重要的意义。本论文介绍了一种基于AT89S52单片机为主要控制器件，以DS18B20为温度传感器的热水器温度控制系统。本系统通过DS18B20实时检测电热棒所加热的水温温度，由单片机从DS18B20读取出所测量
2、出的温度数值，然后通过软件程序进行判断，控制固态继电器SSR的通断，再控制加热棒是否加热，从而实现实时检测并精准控制水温的目的。利用软件编程和外围电路，结合智能温度传感器DS18B20，通过按键能够任意设置温度上下限报警。显示电路采用四位LED共阴数码管来显示检测的水温数值。本系统可以方便的实现温度的检测控制和显示，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等特点，适用于我们的日常生活和工、农业生产中的温度检测控制领域。同时，也可以当作温度处理模块，嵌入到其他系统中，作为其他主系统的辅助扩展。本系统结构简单，抗干扰能力强，适合在恶劣环境下进行现场温度检测控制，具有广泛的应用前景。关键词： A
3、T89S52 DS18B20温度控制 固态继电器AbstractTemperature is one of the most fundamental environmental parameters,peoples lives and is closely related to the ambient temperature; temperature detection and control in industrial production is also inseparable. With the development of the national economy, people ne
4、ed to detect and precisely control the temperature of the various heaters, heat treatment furnaces, reactors and boilers. Therefore, the temperature detection and control of the study has important significance.This paper describes the water heatertemperature control system based on AT89S52 microcon
5、troller as the main control device,DS18B20as the temperature sensor. Thewater temperature is the temperature of the system through the the DS18B20 real-time detection of electric heating rods are heated by the microcontroller from the DS18B20 read out the measured temperature values, and then be jud
6、ged by a software program, on-off control Solid State Relay (SSR), to control whether the heating rods heating , in order to achieve real-time detection and precise water temperature control purposes. Software programming and peripheral circuits, combined with intelligent temperature sensor DS18B20
7、were able to set upper and lower temperature alarm button. Common cathode circuit uses four LED digital tube to detect the water temperature value is displayed.The system can facilitate the detection of temperature control and display, with high accuracy, wide range, high sensitivity, small size, lo
8、w power consumption, applies to our daily life and work, the temperature in the agricultural production in the field of detection and control. Meanwhile, it is also can be used as the temperature of the processing module, embedded into other systems, as the auxiliary expansion of other primary syste
9、m. The system structure is simple, strong anti-jamming capability, suitable for use in harsh environments, the scene temperature detection control, has a broad application prospects.Keywords: AT89S52DS18B20 temperature control solid state relay目录目录4第1章绪论61.1课题研究背景61.2温度控制系统的发展现状71.3系统设计要求8第2章系统总体方案设
10、计与论证92.1系统微处理器方案的选择与论证92.2温度检测模块电路方案的选择与论证92.3温度控制模块电路方案的选择与论证102.4温度设置模块电路方案的选择与论证112.5温度显示模块电路方案的选择与论证122.6加热器方案的选择与论证13第3章系统总体框图设计133.1系统硬件框图设计13第4章系统硬件模块电路设计144.1系统电源模块电路设计144.2单片机最小系统模块电路设计144.3温度检测模块电路设计164.3.1温度传感器DS18B20的介绍164.4温度控制模块电路设计184.5温度设置模块电路设计184.6温度报警模块电路设计194.7温度显示模块电路设计20第5章系统软件
11、设计205.1系统软件主程序设计205.2温度读取子程序设计225.3温度计算子程序设计235.4温度转换命令子程序设计235.5显示数据刷新子程序设计245.6按键扫描处理子程序设计25第6章系统仿真调试266.1仿真软件Proteus简介266.2系统仿真调试过程276.3系统仿真调试结果29设计总结30致31参考文献33附录1 原理图与PCB图34附录2 元器件清单36附录3 参考程序37第1章 绪论引言：温度是生活与生产中最基本的物理量，它表征的是物体的冷热程度。自然界中任何物理、化学过程都紧密的与温度相联系。在很多生产过程中，温度的测量控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量
12、、节约能源等重大技术经济指标相联系。因此，温度的测量与控制在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视。现在，温度控制系统已广泛应用于社会生活的各个领域。在日常生活中，电饭煲、电烤箱、微波炉、电热水器、烘干箱等电器需要进行温度检测与控制。在冶金、食品加工、化工等工业生产过程中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，也都要求对温度进行严格控制。传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的一般是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持，硬件电路复杂，软件调试复杂，制作成本高。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差。随着经济的高速发展，在日常生活和现代化的工农业生产中，人们
13、对温度的检测和控制提出了更高的要求。如今，传统的温度控制方式已经无法满足高精度、高速度的控制要求。而借助微处理器单片机来检测控制温度无疑是更好的选择。采用单片机对温度进行检测控制，不仅能够精确高速的实现温度采集和数据处理，还具有控制简单方便和灵活等优点，而且可以大幅度提高温度控制的技术指标。1.1课题研究背景随着国民经济的发展，现代社会各个领域的日益需求，温控系统的应用已经十分广泛。在工业生产中,如何提高温度控制对象的运行性能,一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制
14、不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路虽简单实用,但由于继电器动作频繁,经常会因触点不良而影响正常工作。现在，控制领域大多是采用PID控制方式,但PID控制也有缺点，在实际应用中，PID控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。然而随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，温度的检测控制也更加趋向精准化、智能化。由此一种自动控制温度的方式也应时而生，即用软件编程从DS18B20中读取温度数据，通过单片机发出的控制信号来控制固态继电器的通断，继而实现对温度的控制。在温度控制系统中，检测温度的关键是温
15、度传感器，温度传感器正从模拟式向数字式、从集成化向智能化、网络化的方向发展。在测温电路中，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，将随被测温度变化的电压或电流采集过来，先进行A/D转换，然后用单片机进行数据处理，最后将温度值读取显示出来。这种设计需要用到A/D转换电路，因此温控电路的设计比较复杂。而采用智能温度传感器DS18B20，可以很好的解决上述问题。因其部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确，其精度可达0.0625。DS18B20是单总线型器件，只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大简化了硬件电路，使其更具扩展性。由于DS18B20高度集成小型化，可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，可将DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。同时，可以在单片机I/O口的一条总线上挂接多个DS18B20进行更大围的温度检测控制。1.2温度控制系统的发展现状近年来，温度的检测在理论上发展比较成熟，但在实际测量和控制中，如何保证快速实时地对温度进行采样，确保数据的正确传输，并能对所
