毕业设计(论文)基于单片机温度自动控制系统的设计.doc
《毕业设计(论文)基于单片机温度自动控制系统的设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计(论文)基于单片机温度自动控制系统的设计.doc(19页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、目 录摘 要(1)Abstract(1)前言(2)1 基于AT89C51单片机的温度自动控制系统的设计方案(2)1.1 任务分析(2)1 分析基于Proteus进行设计的特点。(2)1.2 设计方案(2)1.2.1 硬件设计(3)1.2.2 软件设计(4)2 电路图设计和介绍(4)2.1 主控电路(4)2.2 外围接口电路(6)2.2.1 上拉电阻电路(6)2.2.2 内部时钟电路(7)2.2.3 控制指示灯电路(7)2.2.4 DS18B20温度传感器(8)2.2.5 数码管显示(9)2.3 温度自动控制总电路(10)3 软件实现(11)3.1 编程Keil环境介绍(11)3.2 程序流程图
2、(11)4 硬件仿真(14)4.1 Proteus软件介绍(14)4.2 基于Proteus软件仿真的特点(14)4.3 电路仿真(15)附录(16)致谢(18)参考文献(19)基于单片机温度自动控制系统的设计学生:指导教师:电气信息与工程学院摘 要:本系统严格按照毕业设计中所定参数及要求,构建了一个以AT89C51单片机为控制核心的温度自动控制系统。该系统用DS18B20作为温度传感器,以一个开关量来代表开启一个加热器等来实现闭环控制,单片机通过DS18B20得出实时温度并与预设温度值相比较,然后通过开关量来模拟调节温度的增加和减少,达到自动控温的目的。本系统制冷(加热)效果明显,效率高,界
3、面友好,能够满足毕业设计中所定各项要求。关键词:AT89C51;DS18B20;开关量Based on single chip microcomputer temperature automatic control system design Student: Teacher: Abstract:This system in strict accordance with the graduation design decision parameters and demand of constructing a AT89C51 single-chip microcomputer to contr
4、ol core temperature automatic control system. In this system, the temperature sensor DS18B20 as, with a switch quantity to represent open a heater, etc. To realize closed loop control, single chip DS18B20 real-time temperature and obtained through compared with the default value, and then through th
5、e switch quantity to simulate the increase and decrease of temperature adjustment, to achieve the purpose of automatic temperature control. This system refrigeration (heating) obvious effect, high efficiency, friendly interface, can satisfy the graduation design of the requirements set.Key words:AT8
6、9C51; DS18B20; Switch quantity前言 在现代化的工业生产中,电流,电压,温度,压力,流量,流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如:在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中,人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机来对温度进行控制,不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点,而且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和数量,并能在一些人为不能操作的场合达到控制温度的目的。因此,单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题,以单片机为主要核心的应用技术已成为一项新的
7、工程应用技术。单片机以其集成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低廉等优势,在过程控制系统、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到了广泛的应用。温度是工业生产过程中重要的被控参数之一,在冶金、机械、食品、化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉,对工件的处理温度等均需要对温度严格控制。利用单片机、温度传感器实现对温度的自动控制,具有体积小、编程简单、价格低的优点,在发电厂、纺织、食品、医药、仓库等许多领域得到了很快的应用、因此具有很好的发展前景和可靠的使用价值。1 基于AT89C51单片机的温度自动控制系统的设计方案1.1 任务分析 1 分析
8、基于Proteus进行设计的特点。 2 分析进行温度检测的特点,即重点分析怎样对温度信号进行采集和处理,输出可以以一个开关量来代表开启一个加热器等来实现闭环控制。 3 在设计过程中所要达到的目标要求。 实现相应的基本功能。 有一个输出界面显示模块 主控单元,单片机以AT89C51为主 模拟调节的过程。 实现基本目标,并能够实现相应的拓展功能,完善界面和仿真环境。1.2 设计方案本设计只能是模拟温度自动控制系统,之所以是模拟而非实际,原因一方面在于设计所基于的环境是Proteus仿真环境,另一方面在于设计中并未加上真正的升温与降温器件,而用指示灯来替代。1.2.1 硬件设计首先,测温元件及温度值
9、转换方面的设计。虽然目前一些测温系统中有些是采用如热敏电阻或模拟电压输出的温度传感器等测温元件,但实际这样处理时,硬件电路上就必须增加A/D转换电路。DS18B20数字式温度传感器能自动将温度值转换成数字信息,且性价比比较高。为了减少硬件设计的成本,同时也为了减少硬件设计的难度,本设计采用DS18B20数字式温度传感器来作为温度采集电路元件。其次,温度设置电路方面的设计。温度设置前,电路的默认设置标准温度值是由后面的软件程序来给定的。如此一来,温度设置就只需指定是增加还是减少即可。也就是说,设置两个按键,一个为温度值增加按键,另一个为温度值减少按键。在后面的软件设计程序中设计每次按键分别增加或
10、减少的温度值。然后,温度值的显示方面的设计。温度值的显示分为两个部分,其一为实时温度值的显示,其二为设置的标准温度值的显示。因此,设计时采用多位7段数码管来分别显示两种温度值数据。由于显示温度值精确到1,且一般标准温度值都小于100,因此标准温度的显示采用两位一体的7段数码管来实现。由于DS18B20的温度测量范围为-55+125,本设计中假设显示数据不超过两位数,同时为了显用“C”来表示,因此,实时温度的显示通过6位一体的7段数码管来实现。6位一体7段数码管的第1位闲置,第2位为符号显示,第3、4位为温度值整数部分的十位和个位,第5位为温度值的小数部分,不过这里实际上等于固定显示0,最后一位
11、为单位显示,即显示“C”来表示。最后,单片机与各部分引脚连线设计方面。将单片机的P1.7引脚与DS18B20数据口相连,用以接收转换后的数字温度值。而将单片机的P0作为实时温度显示数码管和标准温度显示数码管之间公用的显示数据传送接口。为了控制数码管显示片的选择控制,通过单片机的P2.6、P2.7、P3.0、P3.1、P3.2引脚分别与实时温度显示数码管得26片选控制线相连,而将P1.5、P1.6与标准温度显示数码管的十位、个位显示片选控制线相连。因此,只要控制片选线上的信号,就可实现某一时刻哪片数码管上进行数据显示的要求了。标准温度增加和减少的按键分别连接到P1.0和P1.1上,升温与降温指示
12、灯则分别连接到单片机的P1.2和P1.3引脚上。按键无动作时,P1.0和P1.1上为高电平;有动作时线路上会有低电平送入,检测电平的变化即可进行是否做标准温度值变化的处理操作了。指示灯的负极连接于单片机引脚,而将其正极通过限流保护电阻接到正电源上,因此,要指示灯点亮,只需向其发送低电平即可。之所以如此连接,而不是用单片机引脚输出高电平来控制指示灯点亮,是因为考虑单片机引脚输出的高电平有可能不能驱动高亮度的LED正常点亮。当然,在仿真条件下,无论采用单片机引脚输出高电平来控制LED的正极,还是输出低电平来控制LED负极,两种方法都可实现。但在实际设计时就必须考虑LED型号的不同点亮性能要求了。1
13、.2.2 软件设计主程序中应对系统进行初始化,即开启中断,并另DS18B20启动温度检测及数值的转换,此时是将初始的温度值转换。然后,进行一个不停地自动检测、显示和检查标准温度按键动作的循环。即启动DS18B20温度值转换,然后延时一段时间,调用温度值显示子程序进行标准温度和实时温度的显示,显示完成后,调用标准温度设置子程序,以便检测按键的动作,之后再返回前面的温度检测。在温度值显示子程序中,一定要同时处理好实时温度值和标准温度值的分别控制显示工作。也就是说,先提取温度值的十位、个位和小数部分的显示数据,然后设置要显示的数码管片选线为低电平(显示器为共阴数码管),之后传送显示数据,延时一段时间
14、后(用于满足人眼的视觉停留效应)再将数码管的片选线为显示不允许,并开始下一位的显示。当各个温度值的显示位都显示完毕后,再开始检查实时温度值与标准温度值之间的大小关系,若标准温度大于实时温度,那么控制升温指示灯亮,降温指示灯灭;若标准温度小于实时温度,那么控制升温指示灯灭,降温指示灯亮;若标准温度等于实时温度,那么控制升温指示灯和降温指示灯都熄灭。本设计中默认设置标准温度为28。在标准温度设置子程序中,在消除按键抖动之后,若温度增加按键有动作,则将标准温度增加1;若温度减少按键有动作,则将标准温度减少1。2 电路图设计和介绍2.1 主控电路 主控电路采用AT89C51来控制 AT89C51是一可
15、编程可擦除只读存储器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压微处理器,俗称单片机。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。其引脚结构如上图1所示: 管脚说明: VCC供电电压。GND接地。P0口P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0
16、 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。 图1 AT89C51单片机 P1口P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。 P2口P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。
17、P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C52的一些特殊功能口,如下所示:P3.0RXD(串行输入口) P3.1TXD(串行输出口) P3.2
18、/INT0(外部中断0)P3.3/INT1(外部中断1)P3.4T0(记时器0外部输入)P3.5T1(记时器1外部输入) P3.6/WR(外部数据存储器写选通)P3.7/RD(外部数据存储器读选通) P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部
19、数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。/PSEN外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 基于 单片机 温度 自动控制系统 设计

链接地址:https://www.31ppt.com/p-3980357.html