试验室温度检测与控制系统设计

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1、毕业设计说明书Biyeshejishuomingshu地 市：三门峡准考证号： 120111100195课 题：实验室温度检测与控制系统设计专业：机电一体化姓名：白凯龙指导老师：姚远河南省高等教育自学考试意见指导老师职称年 月 日意见评阅老师职称年 月 日成绩总评：答辩委员会主任答辩小组 组长答辩小组 成员年月高等教育自学考试毕业设计任务书一、题目二、本环节自 2012 年 5 月 10 日起至 2012 年 9 月 10 日止三、进行地点三门峡职业技术学院四、内容要求 设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功 能：当温度低于设定下限温度时，系统自动启动加热继电器 加温，使温度上升，同时绿灯亮

2、。当温度上升到下限温度以 上时，停止加温；当温度高于设定上限温度时，系统自动启 动降温，使温度下降，同时红灯亮。当温度下降到上限温度 以下时，停止降温.温度在上下限温度之间时，执行机构不执。指导教师：姚远批准日期：试验室温度检测与控制系统设计摘要温度是日常生活中无时不在的物理量，温度测量与控制广泛应用于生产生活 中的各个方面，特别是在试验室中，温度自动控制已经成为一个相当成熟的技术， 采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还 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。因此，智 能化温度控制技术正被广泛地采用。本温度设计采用现在流行的 AT89S

3、51 单片机，配以 DS18B20 数字温度传感器， 该温度传感器可自行设置温度上下限。单片机将检测到的温度信号与输入的温度 上、下限进行比较,由此作出判断是否启动继电器以开启设备.本设计还加入了常用的数码管显示及状态灯显示灯常用电路，使得整个设计 更加完整，更加灵活。该设计已应用于试验室，可对试验室温度进行智能监控.【关键词】温度箱，AT89S51，单片机，控制，模拟ABSTRACTTemperature in daily life is not in the physical quantity, temperature measurement and control is widely u

4、sed in production and life in all aspects, especially in the test chamber, temperature automatic control has become a relatively mature technology, using SCM to control them, not only has the convenient control, simple,such as the characteristics of flexibility , but also can greatly improve thetemp

5、erature was charged with the technical indicators, which can greatly improve the product qualityo Therefore,intelligent temperature control technology is beingwidely used.The design temperature of the popular AT89S51microcontroller, with DS18B20 digital temperature sensor, the temperature sensor can

6、 set the upper and lower limits of the temperature。 The microcomputer detects the temperature of the input signal and temperature, the lower comparisons, this judgment whether to activate the relay to open the equipment oThe design also includes commonly used digital tube display and state lights co

7、mmonly used circuit, making the whole design more complete, more flexible. The design has been applied to laboratory, the laboratory intelligent temperature control.KEY WORDS： temperature box, AT89S51, MCU, control,simulation目录前 言 1第一章总体设计方案21.1 方案一 21.2 方案二 2第二章DS18B20温度传感器简介72.1 温度传感器的历史及简介 72。2 D

8、S18B20的工作原理72.2。1 DS18B20 工作时序72.2.2 ROM操作命令92.3 DS18B20的测温原理102.3。1 DS18B20的测温原理102.3.2 DS18B20的测温流程11第三章单片机接口设计123。1 设计原则123。2 引脚连接123。2.1 晶振电路123.2。2 串口引脚123.2.3 其它引脚13第四章系统整体设计144。1 系统硬件电路设计144。1。1 主板电路设计144.1。2 各部分电路 144。2 系统软件设计 174。2。1 系统软件设计整体思路 174.2.2 系统程序流图 174。3 调试 22结束语 24参考文献 32致 谢 33-

9、LX. a前言随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已 是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统已应用到人 们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相 关的一个实际问题。针对这种实际情况,设计一个温度控制系统,具有广泛的应用 前景与实际意义。温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开 温度。在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械 制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要 的参数之一.比如，试验室温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺

10、 过程必须在适当的温度下才能正常进行；没有合适的温度环境，许多电子设备就 不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障.因此,各行各 业对温度控制的要求都越来越高。可见,温度的测量和控制是非常重要的。单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了 温度检测和温度控制.随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样,各种适用于不 同场合的智能温度控制器应运而生.本设计的内容是温度检测与控制系统,控制与检测对象是温度。温度控制在日 常生活及工业领域应用相当广泛,比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控 制。而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视,其实在很多场所温度都需

11、要监 控以防止发生意外。针对此问题，本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调 温的温度控制系统.本设计是对试验室温度进行实时监测与控制,设计的温度控制系统实现了基 本的温度控制功能：当温度低于设定下限温度时,系统自动启动加热继电器加温， 使温度上升，同时绿灯亮。当温度上升到下限温度以上时,停止加温；当温度高于 设定上限温度时，系统自动启动风扇降温,使温度下降，同时红灯亮。当温度下降 到上限温度以下时，停止降温。温度在上下限温度之间时，执行机构不执行。三 个数码管即时显示温度，精确到小数点一位.第一章 总体设计方案1。1 方案一测温电路的设计 ,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应 ,在将随

12、被 测温度变化的电压或电流采集过来，进行 A/D 转换后，就可以用单片机进行数据 的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到 A/D 转换 电路,感温电路比较麻烦。1.2 方案二考虑使用温度传感器，结合单片机电路设计,采用一只 DS18B20 温度传感器, 直接读取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求.比较以上两种方案,很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容 易实现,故实际设计中拟采用方案二.在本系统的电路设计方框图如图1。1所示，它由三部分组成：控制部分 主芯片采用单片机AT89S51；显示部分采用3位LED数码管以动态扫描方式实 现温度显示；温度采集部

13、分采用DS18B20温度传感器。图 11 温度计电路总体设计方案（1）控制部分单片机 AT89S51 具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就 能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用，系统应用三节 电池供电.（2）显示部分显示电路采用3位共阳LED数码管，从P0 口送数，P2 口扫描。（3）温度采集部分DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能 温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温。这一部分 主要完成对温度信号的采集和转换工作，由DS18B20数字温度传感器及其与单片 机的接口部分组成。数字温度传感器DS

14、18B20把采集到的温度通过数据引脚传到 单片机的P1。0 口，单片机接受温度并存储。此部分只用到DS18B20和单片机， 硬件很简单1）DS18B20的性能特点如下： 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信； 多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能； 无须外部器件； 可通过数据线供电，电压范围为3.05。5V； 零待机功耗； 温度以3位数字显示； 用户可定义报警设置； 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件； 负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常 工作.2）DS18B20的内部结构DS18B20采用3脚PR35封装，如图1

15、一2所示；DS18B20的内部结构.引地数据线可选图 1-2 DS18B20 封装3）DS18B20内部结构主要由四部分组成: 64位光刻ROM。开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前56位的CRC校验码，这也是多个DS18B20可以采 用一线进行通信的原因。64位闪速ROM的结构如下：表1一1 ROM结构8b检验CRC48b序列号8b工厂代码(10H)MSBLSB MSBLSB MSBLSB图1 3 DS18B20内部结构 非挥发的温度报警触发器TH和TL,可通过软件写入用户报警上下限值。 高速暂存存储，可以设置DS18B20温度转换的精度。DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性 的可电擦除的E2PRAM。高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，结构如图