基于stc89c51单片机温控系统设计与制作学位论文

commonly used circuit, makes the whole design is more complete, more flexible. Keywords: DS18B20; STC89C51; MCU; control; simulation

1.绪论

1.1 温度控制系统设计的背景及意义

随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。

温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测量和控制是非常重要的。

单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。

1.2 饮水机温度控制系统的目的

饮水机的温度控制系统，能有效的利用水资源和电源。过低的温度或者过高的温度都会使水资源造成浪费，在全球水资源缺乏的今日，我们更应该掌握好水温的控制。本设计为一个单片机的饮水机的温度控制系统，此系统可以实时检测饮水的水温，并且可以通过液晶管显示饮水机的温度，可以通过键盘对饮水机的水进行加热，当低于设定的温度下限时进行加热，本设计是对温度进行实时监测与控制，设计的系统主要实现了以下功能：

1.在液晶显示当前温度的大小，精度为四分之一度，并显示温度控制的上限值和下限值。

2.单位转换，把显示温度的单位从摄氏温标与华氏温标进行互换。

3.温度控制，当温度超出上限值就关闭继电器，当温度低于下限值就启动继电器。

4.温度控制的上限和下限的设置，通过矩阵键盘的输入修改上限值和下限值。

5.蜂鸣器报警，当温度超出上限值蜂鸣器进行报警。

1.3 系统总体设计思想

方案一：使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电

路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。

方案二：使用温度传感器，结合单片机电路设计，采用一只DS18B20温度传感器，温度传感器中DS18B20因为体积小、抗干扰能力强和精度高等特点，更适合要求，电路也不复杂，容易读取温度，进行转换。

比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现，而且优越性更高，使用更方便。故实际设计中拟采用方案二。

2.系统的硬件组成

2.1系统的电路设计方框图

本系统的电路总体设计框图如图2-1所示，它由三部分组成:①控制部分主芯片采用单片机STC89C51；②显示部分采用LCD1602实现温度显示；③温度采集部分采用DS18B20温度传感器。

图2-1总体设计框图

2.2控制部分

一、主要功能特性

单片机STC89C51，它是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内2个16位定时器/计数器、8KBROM/EPROM 、256B RAM 、6个中断源等，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STC89C51可为许多嵌入式控制应用系统供给高性价比的解决方案。

二、STC89C51具有如下特点： （1）、兼容MCS51指令系统

（2）8k 可反复擦写(大于1000次）Flash ROM ； （3）32个双向I/O 口； （4）256x8bit 内部RAM ；

（5）2个16位可编程定时/计数器中断； （6）时钟频率0-24MHz ；

（7）2个串行中断，可编程UART 串行通道； （8）2个外部中断源，共8个中断源； （9）2个读写中断口线，3级加密位；

单 片

机

DS18B20

LCD 显示

蜂鸣器

继电器

（10）低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；

（11）有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等几种封装形式，以适应不同产品的需求引脚功能及管脚电压。

三、STC89C51为8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，单片机电路用的是单片机最小系统，单片机的P3.7接DS18B20的2号引脚，P1口接矩阵键盘，P2.0控制加热器继电器，P2.7,P2.6,P2.5和P0接LCD显示。

图2-2 STC89C51引脚图

2.3 显示部分

显示用1602液晶显示器，如图2-3所示。优点是显示质量高、数字式接口、体积小、重量轻、功耗低。液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，使其根据输入信号显示相应的内容。

图2-3 1602液晶显示器