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单片机温度控制器.rar

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    编号:20181030002150642    类型:共享资源    大小:6.13MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
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    单片机 温度 控制器
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    科技学院 2011 届本科毕业论文单片机的温度控制器专 业: 电子科学与技术 指导教师: 杨鲁平 学生姓名: 赵万疆 学生学号: 072004110442 中国﹒贵州﹒ 贵阳2011 年 5 月贵州大学科技学院本科毕论文(设计) 第 I 页目录摘要 .....................................................................IVABSTRACT ..................................................................V第一章 绪论 ..............................................................11.1 课题背景 ............................................................11.2 设计目的 ............................................................21.3 系统功能 ............................................................21.4 系统设备 ............................................................3第二章 芯片介绍 ..........................................................42.1 DS18B20 概述 ........................................................42.1.1 DS18B20 封装形式及引脚功能 ......................................42.1.2 DS18B20 内部结构 ................................................52.1.3 DS18B20 供电方式 ................................................72.1.4 DS18B20 的测温原理 ..............................................82.1.5 DS18B20 的 ROM 命令 ..............................................92.1.6 DS18B20 使用中的一些注意事项 ...................................102.1.7 温度转换算法及分析 .............................................112.2 AT89C52 单片机简介 .................................................122.2.1 功能特性概述 ...................................................122.2.2 引脚介绍 .......................................................12第三章 总体方案设计 .....................................................153.1 方案比较与选择 .....................................................153.2 系统模块 ...........................................................16第四章 硬件设计说明 .....................................................174.1 输入系统模块电路图 .................................................174.1.1 按键加报警模块 .................................................174.1.2 温度测量模块 ...................................................174.2 输出系统模块电路图 .................................................184.2.1 LED 显示模块 ...................................................184.2.2 温度控制模块 ...................................................204.3 所用芯片系统模块的电路图 ...........................................224.3.1 时 钟产生电路和复位电路 .........................................22第五章 软件设计说明 .....................................................265.1 软件设计 ...........................................................265.1.1 软件编译环境 ...................................................265.1.2 系统总体流程图 .................................................27贵州大学科技学院本科毕论文(设计) 第 II 页5.2 程序设计 ...........................................................295.2.1 单片机实现温度转换读取温度数值程序 .............................295.2.2 计算温度子程序流程图 ...........................................305.2.3 显示数据刷新子程序流程图 .......................................305.2.4 按键子程序流程图 ...............................................305.2.5 输出驱 动子程序流程图 .............................................315.3 KEILC 编译软件简介 .................................................325.3.1 创建项目 .......................................................325.3.2 为项目新建文件 .................................................345.3.3 生成.HEX 文件 ..................................................35第六章 软件仿真 .........................................................366.1 进入 PROTEUS ISIS ..................................................376.1.1 PROTEUS 工作界面及窗口说明 .....................................386.2 仿真效果 ...........................................................40第七章 安装调试与结果 ...................................................467.1 安装调试 ...........................................................467.2 结果显示 ...........................................................46第八章 总结 .............................................................48参考文献 .................................................................49附录 .....................................................................50源程序 .................................................................50致谢 .....................................................................61贵州大学科技学院本科毕论文(设计) 第 IV 页单片机的温度控制器摘要在工业生产过程中,人们需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。因为单片机具有低功耗、高性能、可靠性好、易于产品化等特点,因此采用单片机对温度进行控制不仅控制方便、简单和灵活,而且可以提高被控温度的技术指标,从而能够大大提高产品的质量。本论文设计了一种基于单片机的温度报警器。控制器采用单片机 AT89C52,数字式检测部分采用 DS18B20 数字温度传感器,1602 液晶作为显示器,综合运用了微机原理、自动控制原理、模拟电子技术、数字控制技术、键盘显示技术等诸多方面的知识。设计过程中,首先进行硬件的设计,其次进行软件设计,最后仿真和综合调试,最终使得此系统实现了温度的采集、显示和报警设计。关键词:AT89C52;DS18B20;温度传感器;温度报警贵州大学科技学院本科毕论文(设计) 第 V 页Temperature Controller Based On MUCAbstractIn industrial production process, people need to detect and control all kinds of heating furnace, heat treatment furnace, reactors and boiler temperature. MCU has the advantages of the low power consumption, good reliability, easy to product and so on ,thus MCU control of temperature is not only convenient, simple and agile, but also can improve the technical indexes accused of temperature, which can greatly improve the quality of the products. This paper designs an temperature alarm based on single-chip microcomputer controller adopts single-chip AT89C52, digital testing part USES digital temperature sensor DS18B20, monitor uses LED digital. The design Comprehensively use as a microcomputer principle, automatic control theory, analog electronic technology, digital control technology, and the keyboard display technology of many aspects. In the process of design, hardware was the first and then the software, the simulation and integrated debugging was the last, at the end of the design ,temperature of the acquisition, display and alarm design were finished.Key words:AT89C52,DS18B20, Temperature Sensor,Temperature Alarm贵州大学科技学院本科毕业论文 (设计) 第 1 页第一章 绪论1.1 课题背景温度是众多行业生产中的基础参数之一,可以有效的探查到与温度有关的化学反应和物理变化。因此,温度控制是生产工艺流程中是极为重要的一个环节,尤其是在电力、航天、交通、造纸、装备制造、食品加工等行业有广泛的应用。利用单片机来对温度进行控制不仅能够有效地提升控制能力与生产的自动化,而且还有可能尽早实现智能化的目标 [1]。温度传感器的发展大体经过了三个阶段:模拟集成温度传感器:该传感器是采用硅半导体集成工艺制成,因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器,此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等,适合远距离测温、控温,不需要进行非线性校准,外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器,典型产品有 AD590、LM135 等。模拟集成温度控制器:模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器,典型产品有 LM56、AD22105 和 MAX6509。某些增强型集成温度控制器中还包含了 A/D 转换器以及固化好的程序,这与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成一系统,工作时并不受微处理器的控制,这是它与模拟集成温度传感器的主要区别。智能温度传感器:智能温度传感器(亦称数字温度传感器例如:DS18B20)是在 20世纪 90 年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。智能温度传感器内部都包含有温度传感器、A/D 转换器、信号处理器、存储器 (或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器、随机存取存储器和只读存储器。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器;并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的。在工业生产和日常生活中,有时候迫切需要知道某种环境、某种物体的温度,而且需要将它记录下来。本设计是采用一线总线数字式温度传感器 DS18B20,DS18B20是 DALLAS 公司的最新单线数字温度传感器,它的体积更小,适用范围更宽、更经济。DS18B20 是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器,一线总线独特而且经济贵州大学科技学院本科毕业论文 (设计) 第 2 页的特点使用户可以轻松地组建传感器网络,为测温系统的构建引入全新的概念,所以在工业生产和日常生活中中得到了广泛的应用。我设计的温度测量与报警系统和传统的温度测量系统相比,具有读数直观、方便、测温范围广、测温准确等优点,其输出温度采用 LED 显示。该设计主控芯片使用AT89C52 单片机,测温传感器使用“一线总线” 数字化温度传感器 DS18B20,显示部分采用四位一体共阳极数码管,以动态扫描的方式来实现温度显示。本设计是针对 MCS—51 系列 AT89C52 单片机在温度测量和报警方面的应用,分析温度测量系统的实际应用。在设计中,首先介绍了一下在设计中用到的一些重要芯片,如 AT89C52、DS18B20 等。由于其具有集成度高,处理功能强、可靠性好、系统结构简单、价格低廉、易于使用等优点,在我国已经得到广泛的应用。在智能仪器仪表,工业检测控制、电力电子、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果,尽管目前已有世界各大公司研制的各种高性能的不同的型号的单片机不断问世,但由于MCS-51 单片机易于学习掌握,性能价格比高。在温度采集电路的设计中,详细介绍了“一线总线” 数字化温度传感器 DS18B20 及其接口电路,并将设计的流程图、源程序及电路图有序的列出;在显示电路中,详细的介绍了 LED 及其与单片机的接口电路,也将设计的流程图、源程序及电路图有序的列出。1.2 设计目的设计并制作一个温度测量与报警系统,测量对象为室内温度。上下限报警温度已在程序中设定,并且可以自动设定上下限报警温度。利用单片机 AT89C52 实现室内温度的测量,利用 DS18B20 读出室温,而且能够将温度显示在我们的四位一体共阳极数码管上。能实现温度的上、下限报警,且当温度低于设定的下限温度时,可开启加热装置,进行加热;而当温度高于设定的上限温度时,启动降温装置,利用最简单的上、下限控制方法对温度进行控制。1.3 系统功能插上电源即可显示开机初始化等待画面,稍后就会显示 DS18B20 检测到的室内温度。本设计的温度测量范围为 0~99.9 摄氏度,可设置上限报警温度、下限报警温度贵州大学科技学院本科毕业论文 (设计) 第 3 页(即高于上限值或者低于下限值时蜂鸣器报警) ,默认上限报警温度为 38℃、默认下限报警温度为 5℃。报警值可设置范围:最低上限报警值等于当前下限报警值,最高下限报警值等于当前上限报警值。将下限报警值调为 0 时为关闭下限报警功能。同时具备加热和降温辅助电路。 查看温度报警值:按 K3 键,即可进入查看温度报警值状态,此时数码管上显示的是程序中设定的高温报警值“H38C” ;再次按下 K3 键显示的是程序中设定的低温报警值“L05C”,第三次按下 K3 键显示的是此时的室内温度 “XX.XC”。 设定温度报警值:在查看温度报警值状态下即可重新设定高低温报警值,进入设定温度报警值状态,此时的 K1 键为设定值减少键, K2 键为设定值增加键,此时按下K3 键即可退出设定温度报警值状态。 报警状态显示标志:当实际温度大于报警上限的设定值时,蜂鸣器响起,表示实际温度超过了设定的温度报警上限值;同时启动降温装置,直到脱离上限。当实际温度小于温度下限的设定值时,此时蜂鸣器也会响起,表示实际温低于设定的温度报警下限值;同时启动加热装置。当实际温度小于设定的报警温度上限值,而高于设定的报警温度下限值时,蜂鸣器不响,此时显示的是室内温度的值。 1.4 系统设备 温度测量与报警系统试验板 ; DS18B20 数字温度传感器(集成了 A/D 转换功能);  四位一体共阳极数码管;贵州大学科技学院本科毕业论文 (设计) 第 4 页第二章 芯片介绍2.1 DS18B20 概述DS18B20 是 Dallas 公司继 DS1820 后推出的一种改进型智能数字温度传感器。与传统的热敏电阻相比,只需一根线就能直接读出被测温度值,并可根据实际需求来编程实现 9~12 位数字值的读数方式 [2]。2.1.1 DS18B20 封装形式及引脚功能如图 2.1 所示,DS18B20 的外形如一只三极管,引脚名称及作用如下:图 2.1 DS18B20 封装形式和引脚功能 GND:接地端。 DQ:数据输入/输出脚,与 TTL 电平兼容。 VDD:可接电源,也可接地。因为每只 DS18B20 都可以设置成两种供电方式,即数据总线供电方式和外部供电方式。采用数据总线供电方式时 VDD 接地,可以节省一根传输线,但完成数据测量的时间较长;采用外部供电方式则 VDD 接+5V ,多用一根导线,但测量速度较快。贵州大学科技学院本科毕业论文 (设计) 第 5 页2.1.2 DS18B20 内部结构图 2.2 中出示了 DS18B20 的主要内部部件,下面对 DS18B20 内部部分进行简单的描述:64位 ROM和单线接口存储和控制逻辑高速缓存器温度传感器高温触发器TH低温触发器TL匹配寄存器8 位 CRC发生器电源检 测CDQVDD内部电源VDD图 2.2 DS18B20 内部结 64 位 ROM。64 位 ROM 是由厂家使用激光刻录的一个 64 位二进制 ROM 代码,是该芯片的标识号。第 1 个 8 位表示产品分类编号,DS18B20 的分类号为 10H;接着为 48 位序列号。它是一个大于 281*1012 的十进制编码,作为该芯片的唯一标示代码;最后 8 位为前 56 位的 CRC 循环冗余校验码,由于每个芯片的 64 位 ROM 代码不同,因此在单总线上能够并接多个 DS18B20 进行多点温度实习检验。 温度传感器。温度传感器是 DS18B20 的核心部分,该功能部件可完成对温度的测量通过软件编程可将-55~125 ℃范围内的温度值按 9 位、10 位、11 位、12 位的分辨率进行量化,以上的分辨率都包括一个符号位,因此对应的温度量化值分别为 0.5℃、0.25℃、 0.125℃、0.0625℃,即最高分辨率为 0.0625℃。芯片出厂时默认为 12 位的转换精度。当接收到温度转换命令(44H)后,开始转换,转换完成后的温度以 16 位带符号扩展的的二进制补码形式表示,存储在高速缓存器 RAM 的第 0,1 字节中,二进制数的前 5 位是符号位。如果测得的温度大于 0,这 5 位为 0,只要将测得的数值乘上0.0625 即可得到实际温度;如果温度小于 0,这 5 位为 1,测得的数值需要取反加 1 再
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