水温控制器设计毕业设计论文.doc
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1、学生毕业设计(论文)题 目水温控制器设计作 者院 (系)专 业测控技术与仪器指导教师答辩日期毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按
2、照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 毕业设计(论文)诚信责任书本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文),是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业设计(论文)中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中
3、以明确方式标明。本人毕业设计(论文)与资料若有不实,愿意承担一切相关的法律责任。 论文作者签名: 年 月 日摘 要水温控制无论是在工业生产中,还是在日常生活中都起着非常重要的作用。过低的温度或过高的温度都会使水资源失去应有的作用,从而造成水资源的巨大浪费,给生活和生产带来许多不利因素。本文以单片机技术和温度传感器技术为基础,制定出一套以硬件和软件相结合的方式完成水温控制器设计的方案。硬件方面,利用AT89S52单片机作为核心控制器件,结合外围的晶振电路、复位电路、报警电路、显示电路和测温电路组成水温控制器系统。软件方面,给出了系统的软件流程图,并采用C语言作为编程语言进行程序设计,使系统可以显
4、示温度等信息。水温控制器系统可以广泛地应用于电器、汽车、材料、生物工程等领域。该系统操作简单、功率消耗低、准确率高,具有较好的适用性和推广价值。关键词:DS18B20;AT89S52;水温控制;C语言The Design of Water Temperature Controller ABSTRACTTemperature control in industrial production plays a very important role in our daily life. Low temperature or high temperature will cause the water
5、to lose its proper role, resulting in a huge waste of water resources, bring many negative factors to the life and production.This paper based on the single chip computer technology and sensor technology, develops a set of solution of hardware and software combination to complete temperature control
6、ler design. In terms of hardware, this paper uses AT89S52 microcontroller as the core control device, combines with crystal circuit, reset circuit, alarm circuit, display circuit and peripheral temperature measurement circuit temperature controller system. In terms of software, the software flow cha
7、rt of the system is given. This paper uses C language as a programming language design and the system can display the temperature and other information.The water temperature controller system can be widely used in electrical appliances, vehicles, materials, bio-engineering and other fields. The syst
8、em is simple, low power consumption, high accuracy, and has good applicability and promotional value.Key words: DS18B20;AT89S52;Water temperature control;C language目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 水温控制器的介绍11.2 本设计的要求12 主要器件介绍32.1 单片机的选择32.1.1 AT89C52单片机性能简介32.1.2 AT89C52单片机引脚功能说明32.2 传感器的选择52.2.1 DS18B20的简
9、介52.2.2 DS18B20的引脚功能说明62.3 驱动芯片的选择72.3.1 74LS245的简介72.3.2 74LS245的引脚说明72.4 显示器的选择82.4.1 数码管的简介82.4.2 数码管驱动方式82.4.3 数码管的引脚功能说明93 系统硬件构成113.1 设计原理113.2 外围电路113.2.1 电源电路113.2.2 晶振电路123.2.3 复位电路133.2.4 报警电路133.2.5 加热控制电路143.2.6 测温电路143.2.7 显示电路154 系统软件设计175 软件调试及仿真195.1 软件编译195.1.1 工程的创建195.1.2 AT89C52单
10、片机的选择195.1.3 程序的编译205.2 系统仿真测试216 结论25参考文献27致 谢29附录A31附录B331 绪论1.1 水温控制器的介绍水是生命之源,自从生命在水中形成的第一天起,水在生命体中所起的作用就没有发生过改变,无论日常生活还是生产过程中都离不开水,水温控制器广泛应用于社会生产、生活中的各个领域,如家用电器、汽车、材料、生物工程中等,都起着重要作用,温度过低或过高都会使水资源失去应有的作用,降低水资源的利用率,而且会造成水资源的巨大浪费,造成不必要的损失,给生活生产带来多不利因素,并且不符合当代社会的可持续发展。本系统的设计可以用于水温控制,它以单片机AT89S52为核心
11、,使用温度转换芯片DS18B20实时采集温度,通过数码管显示温度,并提供各种运行指示灯用来指示系统现在所处状态1。传统的温度采集电路相当复杂,需要经过温度采集、信号放大、滤波、AD转换等一系列工作才能得到温度的数字量,并且这种方式不仅电路复杂,元器件个数多,而且线性度和准确度都不理想,抗干扰能力弱。现在常用的温度传感器芯片不但功率消耗低、准确率高,而且比传统的温度传感器有更好的线性表现,最重要的一点是使用起来方便2。1.2 本设计的要求基于AT89S52单片机水温控制器晶振采用12MHz,具体要求如下:(1)初始温度设置为50。(2)越线报警温度设置为70。(3)控制精度为1。(4)控制范围为
12、环境温度室温到70。2 主要器件介绍2.1 单片机的选择本次设计单片机选用ATMEL公司的AT89S52单片机。 2.1.1 AT89C52单片机性能简介AT89C52单片机是美国爱特梅尔(Atmel)公司生产的51系列单片机的一个型号3。它是一个低电压、高性能CMOS 8位的单片机,片内含8k bytes的可反复檫写Flash只读程序存储器(PEROM)和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产,与标准的MCS-51指令系统和8052产品引脚兼容,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元4。AT89C52单片机的主要
13、性能特征如下5:(1)与标准的MCS-51指令系统和8052产品引脚兼容;(2)8k bytes的可反复檫写(1000)Flash只读程序存储器;(3)2568 bit内部RAM;(4)全静态操作:时钟频率024MHz;(5)32个可编程I/O口;(6)2个串行中断;(7)2个外部中断源;(8)6个中断源; (9)2个读写中断口线;(10)3个16位定时/计数器;(11)可编程UART串行通道。2.1.2 AT89C52单片机引脚功能说明AT89C52的引脚如图2-1所示。 图2-1 AT89C52的引脚图各引脚功能说明6:AT89C52单片机有4组8位可编程I/O口,分别为P0、P1、P2、
14、P3口,每个口有8位(8根引脚),共32根。其中P0口是一个漏极开路的8路准双向I/O端口,作输入口使用时要先写1,这就是准双向的含义。P0(P0.0P0.7)口:一组8位漏极开路型双向I/O 口,即地址/数据总线复用口。当作为输出口使用时,每位可以驱动8 个TTL逻辑门电路;当对端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入;当Flash 编程时,端口接收指令字节;当程序校验时,需要外接上拉电阻;当访问外部数据存储器或者程序存储器时,这组口线分时地转换低8 位地址和数据总线复用,在访问期间激活内部的上拉电阻。P1(P1.0P1.7)口:一组带内部上拉电阻的8位双向I/O 口,端口的输出缓冲级可驱动4个T
15、TL 逻辑门电路。当对端口写“1”时,可用作输入口;当作为输入口使用时,被外部信号拉低的引脚会输出电流IIL。此外,P1.0和P1.1还能分别作为定时/计数器2 的外部计数输入和输入。P2(P2.0P2.7)口:一组带内部上拉电阻的8 位双向I/O口,端口的输出缓冲级可驱动4个TTL 逻辑门电路。当对端口写“1”时,可用作输入口;当作为输入口使用时,被外部信号拉低的引脚由于内部存在上拉电阻会输出一个电流IIL;当Flash 编程或校验时,端口接收高8位地址字节和一些控制信号;当访问外部程序存储器或16 位地址的外部数据存储器时,端口送出高8 位地址数据;当访问8 位地址的外部数据存储器时,端口
16、输出P2 锁存器中的内容。P3(P3.0P3.7)口:一组带内部上拉电阻的8 位双向I/O口,端口输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。当对端口写“1”时,可用作输入口;当作为输入口使用时,被外部信号拉低的引脚由于内部存在上拉电阻会输出一个电流IIL。另外,P3口还具有第二功能如表2-1所示7。表2-1 P3口第二功能表引脚第二功能特性P3.0串行输入口RXDP3.1串行输出口TXDP3.2外中断0P3.3外中断1P3.4定时/计数器0 P3.5定时/计数器1 P3.6外部存储器写选通P3.7外部存储器读选通EA/VPP口:外部访问允许控制信号。要使CPU 仅访问外部程序存储器,EA 端必须保
17、持低电平(接地)。若EA端为高电平(接Vcc端),则CPU执行内部程序存储器中的指令。ALE/PROG口:地址锁存控制信号。当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。每当访问外部数据存储器时,跳过一个ALE 脉冲。RST:复位输入端口,外接电阻电容组成复位电路。当晶振工作时,RST引脚持续两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。XTAL1口:内部时钟发生器和振荡器反相放大器的输入端。XTAL2口:振荡器反相放大器的输出端。PSEN口:外部程序存储器的读选通信号。当单片机由外部程序存储器取指令时,每个机器周期输出两个脉冲;当访问外部数据存储器时,PSEN不被激
18、活8。2.2 传感器的选择本次设计选用的是单线数字传感器DS18B20。2.2.1 DS18B20的简介DS18B20是美国DALLAS半导体器件公司在其前代产品DS18B20的基础上推出的单线数字化智能集成温度传感器,其特点是9:(1)独特的单线接口,只需1个接口引脚即可通信。(2)不需要额外的外部元件搭建外围电路即可正常运行。(3)可用数据线供电,不需要备份电源。(4)测量范围为55125,增量值为0.5;等效的华氏温度范围是67257,增量值为0.9。(5)以912位数字值方式读出温度。(6)在1s典型值内把温度变换为数字。(7)用户可定义的非易失性的温度告警设置。主要的优点是:(1)D
19、S18B20可将被测温度直接转换成计算机能识别的数字信号输出。(2)DS18B20能提供912位温度读数,精密度高且其信息传输只需1根信号线,与计算机接口的连接十分简便,读写及温度变换的功率全部来自于数据线,因此,不需要额外的附加电源。(3)每一个DS18B20都含有一个唯一的序列号,这样的设计是为了允许多个DS18B20连接到同一总线上,因此,非常适合构建多点温度检测系统。(4)负压特性。DS1820的电源极性接反时,它虽然不能正常工作,但也不会因发热而烧毁。 2.2.2 DS18B20的引脚功能说明DS18B20全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。三端口分别是地线、数据
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