专业基础学科训练设计报告-单片机大棚温湿度控制系统
38页1、枣庄学院专业基础学科训练设计报告 题 目 单片机大棚温湿度控制系统 院 部 机电工程学院 专业及班级 机电一体化技术专业2014级专一班 设 计 人 学 号 基于单片机的温度控制系统设计 【摘 要】温度是工业控制中主要的被控参数之一,在日常生活中也经常要用到温度的检测及控制。本文介绍了一种以AT89C51单片机为核心的控制器,以DS18B20为温度传感器的温度控制器。首先,通过对元器件的选择,设计控制器的硬件电路;然后,设计相关应用程序;最后,通过仿真,对整个系统进行调试、分析。最终实现温度采集、显示、控制等功能。仿真结果表明,所设计的控制器能够完成所需功能,并且具有测量精准高、实时性好、使用方便等特点。【关键词】:温度控制;AT89C51;温度显示;DS18B20 目 录1 绪 论11.1课题背景及意义11.2课题研究的内容11.3.温度控制器的选择22. 温度控制器的硬件电路设计32.1 温度传感器的选择32.1.1 数字温度传感器32.1.2 热电阻温度传感器42.1.3 方案选择42.2 温度采集模块电路的设计42.2.1 DS18B20介绍42.2.2 温度传感器工作原理52
2、.2.3 DS18B20工作原理介绍72.2.4 DS18B20使用中的注意事项82.2.5 DS18B20和AT89C51单片机连接电路92.3 显示模块设计102.3.1 LCD液晶显示器简介102.3.2 液晶模块简介112.3.3 液晶显示部分与STC89C51单片机的接口132.4 按键电路的设计142.4.1 单片机检测按键的原理142.4.2 矩阵键盘的设计153. 系统软件设计163.1 主程序的设计163.2 DS18B20初始化程序173.3 LCD初始化程序的设计193.4 继电器控制的程序204. 仿真结果及分析264.1 系统仿真264.2 仿真分析275. 总结28参考文献29附 录30致谢361 绪 论1.1课题背景及意义日常生活中温度控制在各行各业中都起着重要的作用,因此能够检测温度变化的温度检测设备出现在人们的视线中。它能使人们能及时看到温度变化的第一手资料,提示温度变化情况,协助人们及时调整,并有温度报警作用,让温度控制更好的服务于整个社会和人们的生活。21世纪是电子技术飞速发展的时代,人类的生活发生了质的变化,特别是随着大规模集成电路的出现微型计算
3、机应运而生,让人类社会进入了一个新的时代。虽然微机可以完成各种各样的工程控制,但是微机价格高,对于大多数的工业控制来说,并不是最佳选择。于是单片机就出现在了人们的视野中。它是一个简化的微机,将微机的中央处理器,存储单元,I/O接口,定时器/计数器等集成在一片芯片上。和微机比较,单片机价格低廉,适合应用在工业的控制场合以降低成本。另外,单片机可靠性高,性能稳定。可在复杂的工业环境下运行。单片机依靠其高性价比,在工业控制,工业生产,家用电器制造等方面得到了广泛的应用。温度是表征物体冷热程度的物理量,工农业生产过程中温度是一个重要的参数。温度测量在产品生产,工业设计,能源节约中起到了关键性的作用。随着科学技术的进步和生产的需要,温度传感器不断更新丰富起来。温度作为一个模拟量,如果采用合适的技术和元件,将模拟的温度量转化为数字量虽说不难,但电路也很复杂,成本也很高。温度测量中测量温度是重点,本设计中单片机温度测量同样如此。1.2课题研究的内容本设计研究的主要课题是基于单片机的水温控制系统,介绍了对炉内温度的显示、控制和报警,实现了温度的实时显示及控制。其中炉内温度控制中,采用AT89C51单片
4、机、DS18B20、和LCD的硬件电路检测和显示实时水温,采用DS18B20与单片机相接再由硬件与软件电路组合来实现对加热电阻丝的控制和超出规定的上下限温度的报警。1.3.温度控制器的选择 温度控制器选择基于51单片机的温度控制器,图2-1是基于51单片机的温度控制器框图。该控制器由温度采集模块、控制模块、显示模块、报警模块以及电源模块等组成。基于单片机的温度控制器框图如图2-1所示。图1-1 基于单片机温度控制器框图51单片机是控制器的控制核心,因此单片机的选择,对所设计系统的实现以及功能的扩展有着很大的影响。单片机种类很多,在众多51系列单片机中,较为常用的是ATMEL 公司的AT89C51和AT89S52单片机,AT89C51片内4KROM是Flash工艺的,使用专用的编程器自己就可以随时对单片机进行电擦除和改写,片内有128字节的RAM。而AT89S52含有在系统可编程的Flash存储器,片内有8K闪存,RAM的容量也较AT89C51大,为256字节。显然这种单片机优点更多,开发时间也大为缩短。2. 温度控制器的硬件电路设计2.1 温度传感器的选择温度是表征物体冷热程度的物理量
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