毕业设计(论文)基于89S52单片机的多点温度监控系统的设计.doc
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1、学号10212408102毕 业 设 计(论 文)多点温度监控系统的设计教 学 系: 信息工程系 指导教师: 专业班级: 自动化1081 学生姓名: 二一二年六月毕业设计(论文)任务书学生姓名专业班级自动化1081指导教师工作单位华夏学院信息系设计(论文)题目多点温度监控系统的设计设计(论文)主要内容:1) 查阅相关资料,了解课题的相关背景,应用以及研究的意义和目的.2) 多点温度监控系统的设计方案的确定与论证,画出系统的整体框图。3) 控制系统原理图的硬件设计。4) 系统软件框图设计。5) 撰写符合学校相关要求(字数、格式、图表)的毕业论文。要求完成的主要任务及其时间安排:1)主要任务: 设
2、计一种单片机电气控制系统,实现多点温度监控的功能。 2)时间安排:第1-2周:毕业实习,下达毕业设计任务书,查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需元件的规格及其价格;第3周:确定方案,完成开题报告;第4-6周:完成系统硬件电路的设计。第7-10周:系统各组成部分的选型;第1112周:系统软件框图设计。第1315周:完成并修改毕业论文。第15周: 准备论文答辩。必读参考资料:1 陈明萤8051单片机课程设计实训教材M北京:清华大学出版社,20042 房小翠单片微型计算机与机电接口技术M国防工业出版社,20023 张新荣基于单片机的多路温度监控测系统设计J工业控制计算机,2010(07)4
3、王哲基于单片机的温度控制系统设计J机械研究与应用,2010(04)5 陈元莉.基于单片机的温度采集监控系统J宜宾学院学报,2011(06) 指导教师签名: 教研室主任签名: 毕业设计(论文)开题报告题目多点温度监控系统的设计1目的及意义(含国内外的研究现状分析):温度控制系统在工业生产,科学研究和人们的生活领域中得到了广泛的应用,工业生产过程中,很多时候都需要对温度进行严格的监控以使得生产能够顺利进行,使用自动化温度控制系统;可以对生产环境的温度进行自动控制保证生产的自动化智能化能够顺利安全进行,从而提高企业的安全效率仓库储存领域必须对温度和湿度进行检测和控制,国家的储备粮仓库对温度的控制更是
4、严格的。在农业生产中,随着大棚技术的不断普及,温室大棚的数量不断的增多,对于现在的蔬菜大棚来说最重要的一个管理因素就是温度控制,温度太低,蔬菜就会被冻死,湿度太低,蔬菜就会停止生长,所以要将温度控制在适合蔬菜生长的范围内。传统的温度控制是在温室大棚内部悬挂一个温度计,由人读取的温度值来调节大棚内的温度。如果仅仅依靠人工来控制,既耗人力,又容易出差错。现在随着农业产业规模的不断扩大,传统的方法就会显现很大的局限性。因此在现代化的蔬菜大棚管理中,通常有温度自动控制系统,来控制大棚温度,适应生产需要。在规模化、集约化饲养条件下,环境对养猪生产水平的制约作用日益显著,环境的控制水平已成为养猪现代化的重
5、要标志,而诸多环境因素中,温度对养猪生产的影响最大。大部分猪场十分简陋,猪舍的温度随着外界环境的变化而变化,生产成绩起伏不定,时好时坏,出现这种情况的主要原因,一是观念陈旧,用传统的方法饲养现代的猪;二是资金投入不足;三是对温度的重要性认识不足。温度控制在养猪生产各个阶段的重要性可见一斑。在工业生产中,温度是分子平均功能的标志,它决定一个系统是否与其它系统处于热平衡的物理量,它的基本特征在于一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。如当温度较低时,分子、原子振动的速度很小,无法挣脱分子、原子也变小,分子之间距离就较大,此时物质为液态。但随着温度的不断升高,分子运动十分激烈,分子间的距离也变大,此时
6、物质为气体。整个世界这么精彩就是因为这些不同的分子,原子在不同的温度下变化而来的。所以在各个参数标准下,控制温度在工业生产中尤为重要。在我们的生活当中,随着生活水平的提高,人们对家居需求由面积需求变为舒适需求。地板采暖采用辐射方式供暖,符合人体生理需求曲线,如果控制系统选取得当,不仅可以提高房间舒适度,更可以使系统运行费用降低许多。如今一般是在典型位置安装一个温控装置,温控器根据室温和温度设定直接控制温度。2基本内容和技术方案: 基本内容: 利用单片机串口通信组成测控网络,各个从机与主机进行通信交换信息,主机将采集到的温度统一实行显示,管理者可根据实时温度发出控制命令,由主机向从机通过串口通信
7、网络传达决策,再由各从机对温度实施控制。 本设计主要研究内容如下:(1) 利用单片机搭建RS-485通信网络; (2) 利用温度传感器实施温度实时监控;(3) 利用通信网络实现主机向从机下达控制任务; (4) 实现温度控制,在控制中结合具体的控制算法进行; 技术方案:系统设计方案如下:本系统最核心就是实现主机与从机间的通信,通信使用串口实现主机“一对多的控制”。为了实现操作者对其控制就必须建立良好的人机交互界面,故本机将采用12864液晶实施信号显示,采用键盘读入控制信息,确保本机具有良好的人机交互界面。温度采集使用DS18B20,优点是:单总线,降低系统成本,输出是数字量,易于单片机接口。由
8、于本系统要实现多机通信,应尽量使用同型号单片机,考虑成本采用AT89S52单片机。方案具体框图如下图1所示:单片机AT89S52一号从机二号从机RS_485RS-48512864液晶显示实时温度键盘输入温控设备温控设备 图1 方案具体框图 系统软件设计方案如下:C语言是一种通用的计算机程序设计语言,在国际上十分流行,它既可用来编写计算机的系统程序,也可用来编写一般的应用程序。C51编译器可以直接对8051单片机的内部特殊功能寄存器和I/O口进行操作,直接访问片内或片外存储器,还可以进行各种位操作,能产生简洁、高效率的程序代码,在代码质量上可以与汇编语言相媲美。因此系统在设计中多数的程序使用了C
9、语言进行设计,少数的一些程序用汇编语言编写,用C语言进行调用。主程序主要完成系统初始化,显示刷新,串口通信,键盘监控等任务,开机后我们首先实现数据,液晶及串口的初始化,接下来我们进入主循环让主机与各分机轮流进行通信,更新实现温度,刷新显示,并监控键盘是否有按键设置动作,如有进入设置状态,进行设置提示,采集设置数据,对数据进行保存,对控制信息进行编码,并通过通信网络向从机发出温度控制命令。控制信息编码格式是:第一位为机号,第二位至第八位为目标温度。各从机根据编码格式解码。主机主程序流程图如下图2:初始化显示初始化数据初始化串口轮流与各从机进行通信是否通信成功更新显示数据扫描键盘更新温控设置否是开
10、始图2 主机主程序流程图3进度安排:1 2周 查阅相关文献,毕业实习;3 周 学习了解相关知识,写开题报告;4 5周 设计单片机系统的整体硬件电路;6 8周 系统各个组成部分的选型;910周 系统软件框图的设计;11-12周 调试基本硬件电路,测试完善工作;13 周 撰写论文;14 周 根据指导老师和答辩小组评阅的意见修改论文; 15 周 参加毕业论文答辩。4指导老师意见:指导教师签名: 年 月 日郑 重 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,本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声
11、明的法律后果由本人承担。 本人签名: 日期: 目录摘 要1Abstract21 绪论31.1 研究背景31.2本设计的主要工作和结构安排32 温度监控系统的总体方案选择52.1 方案一52.2 方案二53 硬件设计73.1 主机模块73.2 通信网络模块83.3 人机交互模块93.4 传感器模块103.5 继电器控制模块114 软件设计124.1 主体程序部分设计124.2 通信程序设计134.3 人机接口程序134.4 控制算法软件设计145 系统调试165.1 硬件调试165.2 软件调试16结 论17参考文献18附 录 A 元器件清单19附 录 B 总硬件图20附 录 C 源程序21主机
12、程序21从机程序41致 谢46摘 要本设计主要从硬件和部分软件介绍了单片机温度控制系统的设计思路,简单说明如何实现对温度的控制,并对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。还介绍了在单片机控制系统的软硬件设计中的一些主要技术关键环节,该系统主要以AT89S52单片机为核心, 同时利用DS18B20温度传感器采集温度,实现对本系统人工温度的设置,采用12864液晶实施信息显示。AT89S52单片机设计的温度检测电路是本次设计的主要内容,是整个单片机温度控制系统设计中不可缺少的一部分,该系统对温度进行实时采集与检测。本设计介绍的单片机自动控制系统的主要内容包括:系统方案、元器件选择、系统理论分析、硬件
13、设计、部分软件设计及主要技术性能参数。本文的1、2章分析了单片机温度控制系统的研究现状和意义,叙述了系统的设计方案和工作原理,之后在论文的3、4章中,分别对系统的硬件电路、软件程序进行了详细的原理介绍,并对各模块进行了设计。并对系统的部分模块进行了调试。在论文的第5章中,记录了对系统部分模块调试中遇到的问题与自己的调试体会。关键词:单片机AT89S52;温度传感器DS18B20;温度检测;温度控制ABSTRACTThe design of single-chips temperature control system is introduced from hardware and some s
14、oftware,and simply explains how to actualize the temperature control.The hardware principle and software case fig are described.Some important techniques in a design scheme of the hardware and the software of the temperature control by single-chip microcomputer are introduced.The system mostly takes
15、 AT89S52 single-chip microcomputer as core, at the same time use the DS18B20 temperature sensor gathering temperature to this system artificial temperature establishment, the establishment value demonstrated on 12864. The main content of this design is temperature testing circuit that uses AT89S52 s
16、igle-chip microcomputer.It is a part of the whole design that cannot be lacked.The system is used to collect and control temperature in real time.The temperature automatic control system based on single-chip microcomputer is described in the article including system scheme, parts of an apparatus cho
17、ice,theoretical analysis,the design of hardware and some software, and main technical performance parameters.In this paper, I analyze the design of single-chip temperature system in Chapter 1 and 2. After a brief introduction of the system design and operating principle, I introduce the principle of
18、 the system hardware circuits, software program in detail. At the same time, I design the modules and simulate them in Chapter 3 and 4. Several part of the simulation results with the theoretical results is compared and analyzed . In the paper in Chapter 5, I record the problems encountered in testi
19、ng and my own experiences in detail, and gives the results of physical testing. Keywords: Single-ChipMicrocomputer AT89S52; Temperaturesensor DS18B20; Temperature collecting; Temperature controlling;1 绪论温度控制系统在工业生产,科学研究和人们的生活领域中得到了广泛的应用,工业生产过程中,很多时候都需要对温度进行严格的监控以使得生产能够顺利进行,使用自动化温度控制系统;可以对生产环境的温度进行自动
20、控制保证生产的自动化智能化能够顺利安全进行,从而提高企业的安全效率仓库储存领域必须对温度和湿度进行检测和控制,国家的储备粮仓库对温度的控制更是严格的。1.1 研究背景在农业生产中,随着大棚技术的不断普及,温室大棚的数量不断的增多,对于现在的蔬菜大棚来说最重要的一个管理因素就是温度控制,温度太低,蔬菜就会被冻死,湿度太低,蔬菜就会停止生长,所以要将温度控制在适合蔬菜生长的范围内。传统的温度控制是在温室大棚内部悬挂一个温度计,由人读取的温度值来调节大棚内的温度。如果仅仅依靠人工来控制,既耗人力,又容易出差错。现在随着农业产业规模的不断扩大,传统的方法就会显现很大的局限性。因此在现代化的蔬菜大棚管理
21、中,通常有温度自动控制系统,来控制大棚温度,适应生产需要。在规模化、集约化饲养条件下,环境对养猪生产水平的制约作用日益显著,环境的控制水平已成为养猪现代化的重要标志,而诸多环境因素中,温度对养猪生产的影响最大。大部分猪场十分简陋,猪舍的温度随着外界环境的变化而变化,生产成绩起伏不定,时好时坏,出现这种情况的主要原因,一是观念陈旧,用传统的方法饲养现代的猪;二是资金投入不足;三是对温度的重要性认识不足。温度控制在养猪生产各个阶段的重要性可见一斑。在工业生产中,温度是分子平均功能的标志,它决定一个系统是否与其它系统处于热平衡的物理量,它的基本特征在于一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。如当温度较
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