基于单片机温度控制系统设计

基于单片机温度控制系统设计

中文摘要

摘要

近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及具体应用对象特点的软件结合，以作完善。

本文从硬件和软件两方面来讲述水温自动控制过程,在控制过程中主要应用AT89C51、ADC0809、LED显示器、LM324比较器，而主要是通过DS18B20数字温度传感器采集环境温度，以单片机为核心控制部件，并通过四位数码管显示实时温度的一种数字温度计。软件方面采用汇编语言来进行程序设计，使指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，使硬件在软件的控制下协调运作。

而系统的过程则是：首先,通过设置按键,设定恒温运行时的温度值，并且用数码管显示这个温度值.然后,在运行过程中将采样的温度模拟量送入A/D 转换器中进行模拟-数字转换，再将转换后的数字量用数码管进行显示，最后用单片机来控制加热器,进行加热或停止加热，直到能在规定的温度下恒温加热。

关键词：单片机系统；传感器；数据采集；模数转换器；温度

I

英文摘要

Abstract

In recent years, with the computer penetration in the social field, the application of SCM is to keep at the same time, traditional control testing update on Crescent benefits. In real-time detection and automatic control system of single-chip applications, often as a single-chip core component to use only single-chip is not enough knowledge, but also the specific hardware structure and the specific features of application software objects combine to make perfect.

In this paper, both hardware and software for automatic control of water temperature on the process, in the control of the main application of the process of AT89C51, ADC0809, LED display, LM324 comparator, but mainly through the digital temperature sensor DS18B20 collecting ambient temperature to single-chip microcomputer as the core control components, and through four real-time digital display of a digital thermometer temperature. Software using assembly language for programming, so that the implementation of Directive speed, to save storage space. In order to facilitate the expansion and changes to the design of modular software structure, so that the logic of the relationship between program design more concise,Hardware software co-operation under the control of it.

And systematic process is: First of all, by setting the button, set the thermostat temperature at the time of operation, and digital display of the temperature. Then, in the running temperature of the process of sampling analog into the A / D converter in the simulation - digital converter, and then converted digital control with digital display, the last single-chip microcomputer to control the heater used for heating or stop heating until the temperature in the provisions under the constant temperature heating.

Key words：Single-chip microcomputer system ；Sensor；Data Acquisition；ADC；Temperature

I

英文摘要

I

目录

目录

第1章绪论 (1)

1.1课题的背景及其意义 (1)

1.2课题研究的内容及要求 (2)

1.3课题的研究方案 (3)

第2章设计理论基础 (6)

2.1单片机的发展概况 (6)

2.2 AT89C51系列单片机介绍 (7)

2.2.1 AT89C51系列基本组成及特性 (7)

2.2.2 AT89C51系列引脚功能 (8)

2.2.3 AT89C51系列单片机的功能单元 (11)

2.3 ADC0809模数转换器 (14)

2.4运算放大器LM324 (16)

2.5移位寄存器74LS164 (18)

2.6数码显示管LED (19)

2.7数字温度计DS18S20 (20)

第3章硬件电路设计 (21)

3.1单片机控制单元 (21)

3.2温度采样部分 (21)

3.3模数转换部分 (23)

3.3.1模数转换技术 (23)

3.3.2积分型模数转换器 (24)

3.4显示部分 (24)

3.5调节执行单元 (25)

第4章软件设计 (28)

i

目录

4.1主程序流程图 (28)

4.2中断子程序流程图 (29)

4.3按键流程图 (30)

4.4显示流程图 (31)

第5章系统调试及结论分析 (32)

5.1硬件调试 (32)

5.1.1硬件电路故障及解决方法 (32)

5.1.2硬件调试方法 (33)

5.2软件调试 (33)

5.2.1软件电路故障及解决方法 (33)

5.2.2软件调试方法 (34)

5.3结论分析 (35)

第6章总结与展望 (36)

6.1总结 (36)

6.2展望 (37)

参考文献 (38)

致谢 (39)

附录 (40)

1．系统总程序清单 (40)

2．系统的原理图 (49)

3．外文资料原文 (50)

4．外文资料译文 (54)

i

第1章绪论

第1章绪论

1.1课题的背景及其意义

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，伴随着科学技术和生产的不断发展，需要对各种参数进行温度测量。因此温度一词在生产生活之中出现的频率日益增多，与之相对应的，温度控制和测量也成为了生活生产中频繁使用的词语，同时它们在各行各业中也发挥着重要的作用。如在日趋发达的工业之中，利用测量与控制温度来保证生产的正常运行。在农业中，用于保证蔬菜大棚的恒温保产等。

温度是表征物体冷热程度的物理量，温度测量则是工农业生产过程中一个很重要而普遍的参数。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位。而且随着科学技术和生产的不断发展，温度传感器的种类还是在不断增加丰富来满足生产生活中的需要。

在单片机温度测量系统中的关键是测量温度、控制温度和保持温度，温度测量是工业对象中主要的被控参数之一。因此，单片机温度测量则是对温度进行有效的测量，并且能够在工业生产中得到了广泛的应用，尤其在电力工程、化工生产、机械制造、冶金工业等重要工业领域中，担负着重要的测量任务。在日常生活中，也可广泛实用于地热、空调器、电加热器等各种家庭室温测量及工业设备温度测量场合。但温度是一个模拟量，如果采用适当的技术和元件，将模拟的温度量转化为数字量虽不困难，但电路较复杂，成本较高。

1