毕业设计(论文)基于单片机的恒温箱控制器的软件设计.doc
《毕业设计(论文)基于单片机的恒温箱控制器的软件设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计(论文)基于单片机的恒温箱控制器的软件设计.doc(44页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、摘 要随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用,以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度信号的控制水平。能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低,但需后续信号处理电路,而且可靠性相对较差,测温准确度低,检测系统也有一定的误差。与传统的温度计相比,这里设计的数字温度计具有读数方便,测温范围广,测温精确,数字显示,适用范围宽等特点。本设计论述了一种以AT89S52单片机为主控制单元,以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。系统设计了相关
2、的硬件电路和相关应用程序。硬件电路主要包括AT89S52单片机最小系统,测温电路、实时时钟电路、LED数码管显示电路等。系统程序主要包括主程序,读出温度子程序,计算温度子程序、按键处理程序、LED显示程序以及数据存储程序等。关键词:AT89S52单片机 DS18B20 显示电路 AbstractAlong with the computer measurement and control technology is developed rapidly and widely used, microcontroller as the core temperature acquisition and
3、 control system development and application has greatly improved the production life of the temperature signal to the control level. Able to work independently of the temperature detection and display system for use in many areas. The traditional temperature measurement using thermistor as a tempera
4、ture sensitive element. The thermistor is low in cost, but the subsequent signal processing circuit, and relatively poor reliability, measurement accuracy is low, also have certain error detection system. Compared with the traditional thermometer, the digital thermometer with reading convenience, a
5、wide range of temperature measurement, accurate temperature measurement, digital display, wide application range etc.This design presents a AT89S52 microcontroller as the main control unit, taking DS18B20as the temperature sensor temperature control system. The control system can real time storage t
6、emperature related data and recording the current time. The system design of the hardware circuit and the related applications. The hardware circuit including AT89S52MCU minimum system, a temperature measurement circuit, clock circuit, the LED digital tube display circuit. System program, including
7、the main program, the read-out temperature subroutine, the calculated temperature subroutine, key processing program, LED display program and data storage program.Key words: AT89S52 microcontroller DS18B20 display circuit目 录摘要IAbstractII绪论11 恒温箱控制器系统组成及工作原理21.1 恒温箱系统的组成21.2 恒温箱系统的工作原理22 芯片介绍42.1 AT8
8、9S52单片机介绍42.1.1 AT89S52单片机简介42.1.2 AT89S52单片机时序42.1.3 AT89S52单片机引脚介绍52.2 温度传感器DS18B20介绍72.2.1 温度传感器DS18B20简介72.2.2 温度传感器DS18B20的主要性能特点82.2.3 DS18B20的引脚及功能介绍82.3 七段LED数码管介绍93 硬件电路设计103.1 硬件电路框图103.2 硬件电路图103.2.1 系统硬件电路图103.2.2 DS18B20温度传感器电路113.2.3 加热模块电路114 系统软件设计124.1 系统程序流程124.2 读温度子程序124.2.1 读温度流
9、程图124.2.2 读温度子程序134.3 计算温度度子程序144.3.1 计算温度流程图144.3.2 计算温度子程序154.4 按键处理子程序164.4.1 按键程序流程图164.4.2 按键子程序175 系统软件调试21结论23致谢25参考文献26附录27绪 论二十一世纪是科技高速发展的信息时代,电子技术、微型单片机技术的应用更是空前广泛,是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的。由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点,所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、军事装置、机器人、工业控制等诸多领域,使产品小型化。智能化,既提高了产品的功能和质量,又降低了成本,简化了设计。它迅猛的发展
10、到了各个领域,人们也越来越感到应用单片机技术的优越性,因而单片机也得到了广泛的应用。同时,它也不断地完善和发展1。智能恒温箱的温度是医疗、工业生产和食品加工等领域的关键,因此对温度的测量及控制始终占据着重要的地位。市场上常见的温度传感器以电压输出为主要形式,不同的的传感器其非线性曲线也各不相同,缺乏一个产品应具备的通用性和互换性。温度传感器应用范围很广、使用数量很大,但是在常规的环境参数中由于温度受其它因素影响较大,而且难以校准,因此,温度也是最难准确测量的一个参数。常规方法测量温度误差大、准确度低、测量滞后的时间长。今年来,国内传感器正向着集成化、智能化、网络化和单片机的方向发展,为开发新一
11、代温度测量系统创造了有利条件。在智能恒温箱控制系统的设计中,用数字传感器将温度信号以数字信号的方式传送给单片机,经单片机处理后的温度数值,一方面送数码管显示;另一方面与给定值进行比较,判断温度高低,从而采取相应的措施:加热或者制冷。使温度达到设定值。智能恒温箱主要是用来控制温度,它为农业研究、生物技术、测试提供所需的各种环境模拟条件,因此可广泛适用于药物、纺织、食品加工等无菌试验、稳定性检查以及工业产品的原料性能、产品包装、产品寿命等测试。随着单片机技术的飞速发展,通过单片机对被控制对象控制日益广泛,具有体积小、功能强、性价比高等特点,把单片机应用于温度控制系统中可以起到更好的控温作用,智能恒
12、温箱是使用单片机进行温度控制的典型应用,采用单片机做主控单元可完成对温度的采集和控制等要求。1 恒温箱控制器系统组成及工作原理1.1 恒温箱系统的组成本系统主要由控制器、显示电路、温度检测传感器、加热控制电路、按键电路等组成。硬件结构图如图1-1所示:图1-1 恒温箱控制器硬件框图各部分功能为:(1) 传感器:本次设计所使用的传感器是指的温度传感器,即DS18B20数字温度传感器。用于对恒温箱内的空气温度信号进行收集,并传送至单片机进行处理;(2) 加热:设计所采用的加热电路为AC220V加热电路,光电开关的开通和关断来对恒温箱内的空气进行加热和停止,使恒温箱内达到我们所需要的温度值;(3)
13、按键:这部分由三个按键来完成相应的功能,分别实现温度设定上调、温度设定下调、温度设定确认的功能;(4) 显示:实现当前温度数值的显示;(5) 单片机:处理传感器和按键传传送过来的信号,控制显示、测温和加热电路的运行。1.2 恒温箱系统的工作原理本系统是借用单片机采用模块化设计的智能恒温箱,包括温度设定按钮,温度显示,温度调节,实时温度显示和预定温度显示转换按钮,温度采集等(根据需要也可另设或者多设相关功能)。显示系统除了显示实时的温度还能显示设定的温度,也就是人们想要保持的温度。系统上电使用时可以自行根据需要来调节预期的恒温温度,调节温度范围为099。调节好后系统会开始自动运行。系统会将采集来
14、的实时温度与设定的预期温度进行比较,并且如果实时温度比设定温度要高的话会就断开加热设备,停止对恒温箱内的空气进行加热,直到恒温箱内的温度下降到与设定温度值相等;如果实时温度比预期温度要低的话就开启加热设备,开始对恒温箱内的空气进行加热,直到恒温箱内的温度升高到与设定温度值相等。如果温度一样则不开启加热或制冷设备。在显示电路上通常显示的是实时的温度,即传感器采集来的恒温箱控制器内的即时温度,如果想要显示人们设定的预期温度可以按显示切换键,这时显示器上就会显示预期温度,几秒钟后跳回,显示实时温度。显示实时温度时,表示显示的是实时温度的发光二极管点亮。而显示预期温度的时候,表示显示的是预期温度的发光
15、二极管点亮。单片机是整个恒温箱的核心,硬件电路平台搭建好以后的软件设计用汇编语言编写。它完成了温度参数设定,温度采集计算,温度显示,温度比较,温度调节等功能。2 芯片介绍 21 AT89S52单片机介绍2.1.1 AT89S52单片机简介目前,51系列单片机在工业检测领域中得到了广泛的应用,因此我们可以在许多单片机应用领域中,配接各种类型的语音接口,构成具有合成语音输出能力的综合应用系统,以增强人机对话的功能。AT89S52单片机在一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分。每一个单片机包括:一个8位的微型处理器CPU;一个512K的片内数据存储器RAM;4K片内程序存储器;四个8位并行的
16、I/O接口P0-P3,每个接口既可以输入,也可以输出;两个定时器/记数器;五个中断源的中断控制系统;一个全双工UART的串行I/O口;片内振荡器和时钟产生电路,但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率是12MHz。以上各个部分通过内部总线相连接2。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高
17、灵活、超有效的解决方案3。2.1.2 AT89S52单片机时序AT89S52单片机的一个执器周期由6个状态(s1s6)组成,每个状态又持续2个震荡周期,分为P1和P2两个节拍。这样,一个机器周期由12个振荡周期组成。若采用12MHz的晶体振荡器,则每个机器周期为1us,每个状态周期为16us;在一般情况下,算术和逻辑操作发生在N期间,而内部寄存器到寄存器的传输发生在P2期间。对于单周期指令,当指令操作码读入指令寄存器时,使从s1P2开始执行指令。如果是双字节指令,则在同一机器周期的s4读入第二字节。若为单字节指令,则在s1期间仍进行读操作,但所读入的字节操作码被忽略,且程序计数器也不加1。在加
18、结束时完成指令操作4。多数AT89S52指令周期为12个机器周期,只有乘法和除法指令需要两个以上机器周期的指令,它们需4个机器周期。 对于双字节单机器指令,通常是在一个机器周期内从程序存储器中读入两个字节,但Movx指令例外,Movx指令是访问外部数据存储器的单字节双机器周期指令,在执行Movx指令期间,外部数据存储器被访问且被选通时跳过两次取指操作5。2.1.3 AT89S52单片机引脚介绍AT89S52单片机的40个引脚中有2个专用于主电源引脚,2个外接晶振的引脚,4个控制或与其它电源复用的引脚,以及32条输入输出I/O引脚6。引脚图如图2-1所示。 图2-1 AT89S52引脚图下面按引
19、脚功能分为4个部分叙述个引脚的功能。(1) 电源引脚Vcc和接地引脚GND/Vss:Vcc(40脚):接+5V电源正端;GND(20脚):接地。 (2) 外接晶振引脚XTAL1和XTAL2:XTAL1(19脚):接外部石英晶体的一端。在单片机内部,它是一个反相放大器的输入端,这个放大器构成采用外部时钟时,对于HMOS单片机,该引脚接地;对于CHOMS单片机,该引脚作为外部振荡信号的输入端。XTAL2(18脚):接外部石英晶体的另一端。在单片机内部,接至片内振荡器的反相放大器的输出端。当采用外部时钟时,对于HMOS单片机,该引脚作为外部振荡信号的输入端。对于CHMOS芯片,该引脚悬空不接7。(3
20、) 控制信号或其他电源复用引脚: 控制信号或与其它电源复用引脚有RST/ VPD、ALE/P、PSEN和EA/ Vpp4种形式:RST/VPD(9脚):RST即为RESET,VPD为备用电源,所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时,该引脚上出现持续两个机器周期的高电平,就可实现复位操作,使单片机复位到初始状态。当VCC发生故障,降低到低电平规定值或掉电时,该引脚可接上备用电源VPD(+5V)为内部RAM供电,以保证RAM中的数据不丢失;ALE/ P (30脚):当访问外部存储器时,ALE(允许地址锁存信号)以每机器周期两次的信号输出,用于锁存出现在P0口的低电平;PSE
21、N(29脚):片外程序存储器读选通输出端,低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或常数期间,每个机器周期PESN两次有效,以通过数据总线口读回指令或常数。当访问外部数据存储器期间,PESN信号将不出现;EA/Vpp(31脚):EA为访问外部程序存储器控制信号,低电平有效。当EA端保持高电平时,单片机访问片内程序存储器4KB(MS52子系列为8KB)。若超出该范围时,自动转去执行外部程序存储器的程序。当EA端保持低电平时,无论片内有无程序存储器,均只访问外部程序存储器。对于片内含有EPROM的单片机,在EPROM编程期间,该引脚用于接21V的编程电源Vpp8。(4) 输入/输出(I/O)引脚P0
- 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 恒温箱 控制器 软件设计
链接地址:https://www.31ppt.com/p-3980614.html