单片机的温度控制系统毕业汇报资料
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综观上述两种方案的论证与比较,我们采用温度芯片DS18B20作为主控模块芯片。
方案一:矩阵式按键，将键值显示在七节显示器上的单片机源码。把每个键都分成水平和垂直的两端接入，比如说扫描码是从垂直的入，那就代表那一行所接收到的扫描码是同一个bit，而读入扫描码的则是水平，扫描的动作是先输入扫描码，再去读取输入的值，比对之后就可知道是哪个键被按下。
本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。
近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段；(1)传统的矩阵式温度传感器；(2)模拟集成温度传感器／控制器；(3)智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。
Key words:Single chip microcomputerTemperaturecontrolSSR
绪论
随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。
题 目基于单片机的温度控制系统
英文题目Temperature control system based
on single chip
学生姓名：
学 号：
专 业：
指导老师:职称
系 别：机械与电子工程系
2012年5月1日
摘
温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还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。因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。
方案二：LED显示器是单片机应用系统中常见的输出器件，而在单片机的应用上也是被广泛运用的。如果需要显示的内容只有数码和某些字母，使用LED数码管是一种较好的选择。LED数码管显示清晰、成本低廉、配置灵活，与单片机接口简单易行。体积更小，重量更轻、相对显示面积更大、零辐射，无闪烁、 功耗小，抗干扰能力强、画面质量更高。 使用功能更为智能化。
ABSTRACT
The temperature is constantly in the daily life of physical and temperature controls in various fields have a positive meaning. A lot of businesses have a lot of power heating equipment, such as that used for the heat treatment furnace, for melting metal crucible resistance heaters and the various uses of temperature bins, SCM using their right to control not only easy to control, simple, such as the characteristics of flexibility, but can also significantly increase the temperature was charged with the technical indicators, which can greatly enhance the quality of the products. Therefore, intelligent temperature control technology is being widely adopted.
The temperature was designed with the now popular AT89S51 SCM, and with DS18B20 digital temperature sensor, The temperature sensor can set up their own temperature collars. SCM will detect that the temperature of the input signal and temperature, the lower comparisons this judgment whether to activate the relay to open the equipment.
随着科学技术日益迅速的发展，数字监控系统已经深入到生活的各个方面。温度计作为测温器件，不仅在日常生活中而且在工农业(例如粮食储藏)技术中应用十分广泛。但是常用的温度计多为管式温度计，不仅读数很不方便，还容易损坏。因此在DS18B20数字温度传感器技术的基础上制作的数字温度计，由于能够数码管直接显示温度，读数方便快易，而且电路简单、安全可靠而被大量应用于温检和温控系统中。DS18B20是DALLAS公司继DS1820之后推出的增强型单线数字温度传感器。它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。属于新一代适配微处理器的智能温度传感器，可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。
1、温度设定在40-900C，最小区分度为10C，标定温差≤10C
2、环境温度降低（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差≤10C
3、用十进制数码显示水的实际温度
2)课题内容：
采用单片机AT89C51为核心。采用了温度传感器DS18B20采集温度变化信号，并通过单片机处理后去控制温度，使其达到稳定。使用单片机具有编程灵活，控制简单的优点，使系统能简单的实现温度的控制及显示，并且通过软件编程能实现控制使系统还具有控制精度高的特点。
方案二:独立式按键,每个按键实现一个功能,易于控制且编写程序简单,容易理解，虽然会占用一定的单片机I/O口资源,但是题目中要求使用的按键要尽量少。
通过以上两种方案比较，采用方案一。
系统硬件设计是进行系统设计的最重要、最关键的一步。总体方案的好坏，直接影响整个控制系统调节品质及实施细则。硬件系统也是由不同模块组成的，但各个模块是协调工作的，例如显示部分是系统和人类交互的窗口，没有这部分A/D转换精度再高控制效果再好，我们无法得知，所以每一部分都很重要。
单片机在测控领域中具有十分广泛的应用，它既可以测量电信号，又可测量湿度、温度等非电信号。由单片机构成的温度检测和温度控制系统可广泛应用于很多领域。在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度。因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效方案，新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果。
本温度设计采用现在流行的AT89S51单片机，配以DS18B20数字温度传输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否启动继电器以开启设备。
本设计还加入了常用的数码管显示及状态灯显示灯常用电路，使得整个设计更加完整，更加灵活。
关键字：单片机 温度控制 继电器
随着电子器件的发展,控制电路的形式也多种多样,无论是神经网络,模糊控制还是遗传算法,都属于人工智能领域,同PID结合以调节PID参数,可以适应温控系统非线性、干扰多、时延长、时变和分布变化的特点，可以实现温控系统的参数自调整,将线性控制与非线性相结合,从而达到更好的控制效果。
1.3
(1)课题设计要求：
The design also includes commonly used digital display and control state lights commonly used circuit, making the whole design more complete, more flexible.
比如说扫描码送入01111111，前面的0111是代表扫描第一行P1.0列，而后面的1111是让读取的4行接脚先设為VDD，若第一行的第三列按键被按下，那读取的结果就会变成01111101(注意1111变成1101)，其中LSB的第三个bit会由1变成0，这是因為这个按键被按下之后，被垂直的扫描码电位short，而把读取的LSB的bit电位拉到0，此即為扫描原理。由於这种按键是机械式的开关，当按键被按下时，键会震动一小段时间才稳定，為了避免让8051误判為多次输入同一按键，我们必须在侦测到有按键被按下，就Delay一小段时间，使键盘以达稳定状态，再去判读所按下的键，就可以让键盘的输入稳定。用来对温度报警由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。
综观上述两种方案的论证与比较,我们采用AT89C51作为主控模块芯片。
方案一：采用LCD显示器，LCD是液晶显示屏的全称，主要有TFT、UFB、TFD、STN等几种类型的液晶显示屏。电脑液晶显示屏常用的是TFT。TFT屏幕是薄膜晶体管，是有源矩阵类型液晶显示器，在其背部设置特殊光管，可以主动对屏幕上的各个独立的像素进行控制，这也是所谓的主动矩阵TFT的来历,这样可以大的提高响应时间，约为80毫秒，有效改善了STN（STN响应时间为200毫秒）闪烁模糊的现象，有效的提高了播放动态画面的能力。和STN相比，TFT有出色的色彩饱和度,还原能力和更高的对比度,太阳下依然看的非常清楚,但是缺点是比较耗电,而且成本也较高。
方案一:采用8031作为控制核心,以使用最为普遍的器件ADC0809作模数转换,控制上使用对电阻丝加电使其升温和开动风扇使其降温。此方案简易可行,器件的价格便宜,但8031内部没有程序存储器,需要扩展,增加了电路的复杂性,且ADC0809是8位的模数转换,不能满足本题目的精度要求。
方案二:采用AT89C51单片机，AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。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，AT89C2051是它的一种精简版本。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。
经过二种方案的比较，排除了前一种方案之后，最后选择方案二：LED数码管动态扫描显示
方案一：采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度，重复性，可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不适合用的。而且使用热敏电阻需要用到十分复杂的算法，一定程度增加了软件实施的难度。
方案二：采用温度芯片DS18B20测量温度，该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测量元件，且此元件线性较好。在0-100摄氏度时，最大线性偏差小于1摄氏度。该芯片直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。本制作的做大特点之一就是直接采用温度芯片对温度进行测量，使数据传输和处理简单化。此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。
方案一:矩阵式按键，将键值显示在七节显示器上的单片机源码。把每个键都分成水平和垂直的两端接入，比如说扫描码是从垂直的入，那就代表那一行所接收到的扫描码是同一个bit，而读入扫描码的则是水平，扫描的动作是先输入扫描码，再去读取输入的值，比对之后就可知道是哪个键被按下。
本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。
近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段；(1)传统的矩阵式温度传感器；(2)模拟集成温度传感器／控制器；(3)智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。
Key words:Single chip microcomputerTemperaturecontrolSSR
绪论
随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。
题 目基于单片机的温度控制系统
英文题目Temperature control system based
on single chip
学生姓名：
学 号：
专 业：
指导老师:职称
系 别：机械与电子工程系
2012年5月1日
摘
温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还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。因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。
方案二：LED显示器是单片机应用系统中常见的输出器件，而在单片机的应用上也是被广泛运用的。如果需要显示的内容只有数码和某些字母，使用LED数码管是一种较好的选择。LED数码管显示清晰、成本低廉、配置灵活，与单片机接口简单易行。体积更小，重量更轻、相对显示面积更大、零辐射，无闪烁、 功耗小，抗干扰能力强、画面质量更高。 使用功能更为智能化。
ABSTRACT
The temperature is constantly in the daily life of physical and temperature controls in various fields have a positive meaning. A lot of businesses have a lot of power heating equipment, such as that used for the heat treatment furnace, for melting metal crucible resistance heaters and the various uses of temperature bins, SCM using their right to control not only easy to control, simple, such as the characteristics of flexibility, but can also significantly increase the temperature was charged with the technical indicators, which can greatly enhance the quality of the products. Therefore, intelligent temperature control technology is being widely adopted.
The temperature was designed with the now popular AT89S51 SCM, and with DS18B20 digital temperature sensor, The temperature sensor can set up their own temperature collars. SCM will detect that the temperature of the input signal and temperature, the lower comparisons this judgment whether to activate the relay to open the equipment.
随着科学技术日益迅速的发展，数字监控系统已经深入到生活的各个方面。温度计作为测温器件，不仅在日常生活中而且在工农业(例如粮食储藏)技术中应用十分广泛。但是常用的温度计多为管式温度计，不仅读数很不方便，还容易损坏。因此在DS18B20数字温度传感器技术的基础上制作的数字温度计，由于能够数码管直接显示温度，读数方便快易，而且电路简单、安全可靠而被大量应用于温检和温控系统中。DS18B20是DALLAS公司继DS1820之后推出的增强型单线数字温度传感器。它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。属于新一代适配微处理器的智能温度传感器，可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。
1、温度设定在40-900C，最小区分度为10C，标定温差≤10C
2、环境温度降低（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差≤10C
3、用十进制数码显示水的实际温度
2)课题内容：
采用单片机AT89C51为核心。采用了温度传感器DS18B20采集温度变化信号，并通过单片机处理后去控制温度，使其达到稳定。使用单片机具有编程灵活，控制简单的优点，使系统能简单的实现温度的控制及显示，并且通过软件编程能实现控制使系统还具有控制精度高的特点。
方案二:独立式按键,每个按键实现一个功能,易于控制且编写程序简单,容易理解，虽然会占用一定的单片机I/O口资源,但是题目中要求使用的按键要尽量少。
通过以上两种方案比较，采用方案一。
系统硬件设计是进行系统设计的最重要、最关键的一步。总体方案的好坏，直接影响整个控制系统调节品质及实施细则。硬件系统也是由不同模块组成的，但各个模块是协调工作的，例如显示部分是系统和人类交互的窗口，没有这部分A/D转换精度再高控制效果再好，我们无法得知，所以每一部分都很重要。
单片机在测控领域中具有十分广泛的应用，它既可以测量电信号，又可测量湿度、温度等非电信号。由单片机构成的温度检测和温度控制系统可广泛应用于很多领域。在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度。因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效方案，新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果。
本温度设计采用现在流行的AT89S51单片机，配以DS18B20数字温度传输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否启动继电器以开启设备。
本设计还加入了常用的数码管显示及状态灯显示灯常用电路，使得整个设计更加完整，更加灵活。
关键字：单片机 温度控制 继电器
随着电子器件的发展,控制电路的形式也多种多样,无论是神经网络,模糊控制还是遗传算法,都属于人工智能领域,同PID结合以调节PID参数,可以适应温控系统非线性、干扰多、时延长、时变和分布变化的特点，可以实现温控系统的参数自调整,将线性控制与非线性相结合,从而达到更好的控制效果。
1.3
(1)课题设计要求：
The design also includes commonly used digital display and control state lights commonly used circuit, making the whole design more complete, more flexible.
比如说扫描码送入01111111，前面的0111是代表扫描第一行P1.0列，而后面的1111是让读取的4行接脚先设為VDD，若第一行的第三列按键被按下，那读取的结果就会变成01111101(注意1111变成1101)，其中LSB的第三个bit会由1变成0，这是因為这个按键被按下之后，被垂直的扫描码电位short，而把读取的LSB的bit电位拉到0，此即為扫描原理。由於这种按键是机械式的开关，当按键被按下时，键会震动一小段时间才稳定，為了避免让8051误判為多次输入同一按键，我们必须在侦测到有按键被按下，就Delay一小段时间，使键盘以达稳定状态，再去判读所按下的键，就可以让键盘的输入稳定。用来对温度报警由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。
综观上述两种方案的论证与比较,我们采用AT89C51作为主控模块芯片。
方案一：采用LCD显示器，LCD是液晶显示屏的全称，主要有TFT、UFB、TFD、STN等几种类型的液晶显示屏。电脑液晶显示屏常用的是TFT。TFT屏幕是薄膜晶体管，是有源矩阵类型液晶显示器，在其背部设置特殊光管，可以主动对屏幕上的各个独立的像素进行控制，这也是所谓的主动矩阵TFT的来历,这样可以大的提高响应时间，约为80毫秒，有效改善了STN（STN响应时间为200毫秒）闪烁模糊的现象，有效的提高了播放动态画面的能力。和STN相比，TFT有出色的色彩饱和度,还原能力和更高的对比度,太阳下依然看的非常清楚,但是缺点是比较耗电,而且成本也较高。
方案一:采用8031作为控制核心,以使用最为普遍的器件ADC0809作模数转换,控制上使用对电阻丝加电使其升温和开动风扇使其降温。此方案简易可行,器件的价格便宜,但8031内部没有程序存储器,需要扩展,增加了电路的复杂性,且ADC0809是8位的模数转换,不能满足本题目的精度要求。
方案二:采用AT89C51单片机，AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。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，AT89C2051是它的一种精简版本。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。
经过二种方案的比较，排除了前一种方案之后，最后选择方案二：LED数码管动态扫描显示
方案一：采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度，重复性，可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不适合用的。而且使用热敏电阻需要用到十分复杂的算法，一定程度增加了软件实施的难度。
方案二：采用温度芯片DS18B20测量温度，该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测量元件，且此元件线性较好。在0-100摄氏度时，最大线性偏差小于1摄氏度。该芯片直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。本制作的做大特点之一就是直接采用温度芯片对温度进行测量，使数据传输和处理简单化。此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。