温度控制器 毕业设计

温度控制器摘要随着科技的不断进步，在工业生产中温度是常用的被控参数，而采用单片机来对这些被控参数进行控制已成为当今的主流。

本文介绍了数字温度测量及自动控制系统的设计，采用单片机来实现对温度的控制。

其主要组成部分有：AT89S51单片机、温度传感器、键盘与显示电路、温度控制电路、声光报警电路。

它可以实时的显示和设定温度，实现对温度的自动控制。

通过测试表明，本设计对温度的控制有方便、简单的特点，从而大幅提高了被控温度的技术指标。

[关键词]: 单片机温度传感器温度控制目录摘要 (1)目录 (2)第一章前言 (3)1.1概述 (3)1.2 总体系统框图 (4)1.３技术指标 (4)第二章系统硬件 (5)2.1单片机 (5)2.1.1采用AT89S51单片机 (5)2.1.2 AT89S51单片机简介 (5)2.1.3单片机最小系统的设计 (6)2.2测温电路的选择与设计 (7)2.2.1 采用模拟集成温度传感器 (7)2.2.2 采用智能温度传感器 (8)2.2.3温度传感电路设计 (9)2.3 温度控制电路的设计 (11)2.3.1温控电路及报警电路的控制 (11)2.4键盘电路的设计 (12)2.5显示器的选择 (14)2.5.1 LED显示器 (14)2.5.2 LCD液晶显示器 (14)2.5.3 液晶电路设计 (14)第三章系统的软件设计 (16)3.1 系统的主程序设计 (16)3.2 中断程序的设计 (17)第四章总结 (18)第五章参考文献 (19)第六章致谢 (20)附录I 程序 (21)附录Ⅱ电路图 (31)第一章前言1.1概述现代信息技术的三大基础是信息采集控制(即温度控制器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。

温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度控制器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量日渐上升。

温度控制器是基于单片机开发的温度控制装置。

其主要功能是，根据用户设定温度与实际温度的差值来控制加热器等执行机构，从而改变温度至用户所需。

近些年来，因为温度控制器环节已经被纳入为分布式控制系统（DCS），个人电脑（PC）和可编程逻辑控制器（PLC），全球工业电子温度控制器市场增长缓慢。

随着我国电子温度控制器市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。

了解国内外电子温度控制器生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。

目前主要有模拟、集成机械式温度控制器和智能电子式温度控制器两大系列。

且国际上新型温度控制器正从模拟式向数字式、电子式；从集成化向智能化、网络化的方向发展。

在当今电子信息时代，电子自动化、信息采集控制在任何行业都是不可逆转的潮流。

温度控制器发展初期是机械式温度控制器，这类温度控制器采用双金属片或充气膜盒感测室内温度，使用波段开关直接调整风速。

双金属片温度控制器现基本已淘汰，只使用在一些要求不高较低档场合；充气膜盒温度控制器当前较流行，但总体来讲机械式温度控制器缺点十分明显：1.机械式温度控制器外观陈旧呆板；2.机械式温度控制器控温精度差；3.容易打火（直接切换强电）；4.极易在一个极小温差范围内频繁开关水阀（风阀）；5.功能比较单一。

鉴于这些，智能电子式温度控制器全面取代机械式温度控制器将是不可逆转的潮流。

本文将介绍一款以单片机为核心,具有智能、可编程、环保和节能等特点的温度控制系统的设计。

本设计的温度控制器是以单片机为核心的。

单片微型机简称单片机，它是在一片芯片上集成了中央处理部件，存储器、定时器/计数器和各种输入输出设备等接口部件。

单片机是微机发展的一个重要的分支，自问世以来，性能不断地改善和提高，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗小、使用方便、性能可靠、价格便宜等优点，故在工业控制、数据采集和处理、通信系统、家用电器等领域的应用日益广泛。

国内虽然起步较晚，但单片机的潜力越来越被人们所重视，尤其在工业控制、自动化仪器仪表、计算机系统接口、智能化外设等应用领域发展很快。

它的应用对于产品升级换代、机电一体化都具有重要的意义。

在工业生产中，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。

其中，温度控制也越来越重要。

在工业生产的很多领域中，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。

采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、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，从而能够大大的提高产品的质量和数量。

1.2 总体系统框图本次毕业设计的温度控制系统采用AT89S51八位机作为微处理单元进行控制。

采用4X4键盘把设定温度的最高值和最低值存入单片机的数据存储器，还可以通过键盘完成温度检测功能的转换。

温度传感器把采集的信号与单片机里的数据相比较来控制温度控制器。

温度传感器从设备环境的不同位置采集温度，单片机 AT89S51 获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。

当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管开启降温设备 (制冷器) ，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管开启升温设备 (加热器) 。

当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声。

图1系统框图1.３技术指标1、当前温度显示功能温度显示范围理论值为-55℃— +125℃2、键盘设定温度上下限3、温度范围控制受制冷器的影响温度控制范围为21℃—120℃4、超温声光报警功能当前环境温度高于设置温度上限或者低于设置温度下限时会发出声光信号第二章系统硬件2.1单片机2.1.1采用AT89S51单片机由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生产厂家相继推出了各种类型的单片机，在单片机家族的众多成员中，MCS-51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，成为国内单片机应用领域中的主流。

单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两个分支。

通用计算机系统主要用于海量高速数值运算，不必兼顾控制功能，其数据总线的宽度不断更新，从8位、16位迅速过渡到32位、64位，并且不断提高运算速度和完善通用操作系统，以突出其高速海量数值运算的能力，在数据处理、模拟仿真、人工智能、图像处理、多媒体、网络通信中得到了广泛应用；单片机作为最典型的嵌入式系统，由于其微小的体积和极低的成本，广泛应用于家用电器、机器人、仪器仪表、工业控制单元、办公自动化设备以及通信产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。

因此，单片机的出现大大促进了现代计算机技术的飞速发展，成为近代计算机技术发展史上一个重要里程碑。

由于MCS系列单片机集成了几乎完善的中央处理单元，处理功能强，中央处理单元中集成了方便灵活的专用寄存器，这给我们利用单片机提供了极大的便利。

单片机把微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上，使得数据传送距离大大缩短，运行速度更快，可靠性更高，抗干扰能力更强。

由于属于芯片化的微型计算机，各功能部件在芯片中的布局和结构达到最优化，工作也相对稳定。

51的优点是价钱便宜,I/O口多,程序空间大。

因此，测控系统中，使用51单片机是最理想的选择。

单片机属于典型的嵌入式系统，所以它是低端控制系统最佳器件。

单片机的开发环境要求较低，软件资源十分丰富，开发工具和语言也大大简化。

单片机的典型代表是Intel公司在20世纪80年代初研制出来的MCS51系列单片机。

MCS51单片机很快在我国得到广泛的推广应用，成为电子系统中最普遍的应用手段，并在工业控制、交通运输、家用电器、仪器仪表等领域取得了大量应用成果。

以MCS-51技术核心为主导的单片机已成为许多厂家、电气公司竞相选用的对象，并以此为基核，推出许多与MCS51有极好兼容性的CHMOS单片机，同时增加了一些新的功能,本次设计的控制系统采用 AT89S51单片机。

2.1.2 AT89S51单片机简介AT89S51 是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k BytesISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。

空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。

同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

由于系统控制方案简单 ,数据量也不大 ,考虑到电路的简单和成本等因素 ,因此在本设计中选用 A TMEL 公司的 A T89S51单片机作为主控芯片。

主控模块采用单片机最小系统是由于 A T89S51芯片内含有4 kB的 E2PROM ,无需外扩存储器 ,电路简单可靠 ,其时钟频率为 0～24 MHz ,并且价格低廉 ,批量价在 10元以内。

其主要功能特性：兼容MCS-51指令系统 k可反复擦写(>1000次）ISP Flash ROM32个双向I/O口 4.5-5.5V工作电压2个16位可编程定时/计数器时钟频率0-33MHz全双工UART串行中断口线 128x8 bit内部RAM 2个外部中断源低功耗空闲和省电模式中断唤醒省电模式 3级加密位看门狗（WDT）电路软件设置空闲和省电功能灵活的ISP字节和分页编程双数据寄存器指针可以看出AT89S51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个16位定时器/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟。