基于51单片机的温度控制系统的设计
基于51单片机的温度控制系统
基于51单片机的温度控制系统0引言在现代化的工业生产中，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。
例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，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MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态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，从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。
本文以它为例进行介绍，希望能收到举一反三和触类旁通的效果。
1硬件电路设计以热电偶为检测元件的单片机温度控制系统电路原理图如图1所示。
1.1 温度检测和变送器温度检测元件和变送器的类型选择与被控温度的范围和精度等级有关。
镍铬/镍铝热电偶适用于0℃-1000℃的温度检测范围，相应输出电压为0mV-41.32mV。
变送器由毫伏变送器和电流/电压变送器组成：毫伏变送器用于把热电偶输出的0mV-41.32mV变换成4mA-20mA的电流；电流/电压变送器用于把毫伏变送器输出的4mA-20mA电流变换成0-5V的电压。
为了提高测量精度，变送器可以进行零点迁移。
例如：若温度测量范围为500℃-1000℃，则热电偶输出为20.6mV-41.32mV，毫伏变送器零点迁移后输出4mA-20mA范围电流。
这样，采用8位A/D转换器就可使量化温度达到1.96℃以内。
1.2接口电路接口电路采用MCS-51系列单片机8031，外围扩展并行接口8155，程序存储器EPROM2764，模数转换器ADC0809等芯片。
由图1可见，在P2.0=0和P2.1=0时，8155选中它内部的RAM工作；在P2.0=1和P2.1=0时，8155选中它内部的三个I/O端口工作。
相应的地址分配为：0000H - 00FFH 8155内部RAM0100H 命令/状态口0101H A 口0102H B 口0103H C 口0104H 定时器低8位口0105H 定时器高8位口8155用作键盘/LED显示器接口电路。
基于51单片机的温度报警系统设计
基于51单片机的温度报警系统设计温度报警系统是一种常见的安全监控系统，它可以监测环境温度，并在温度达到设定阈值时发出警报。
本文将介绍一个基于51单片机的温度报警系统的设计。
一、系统设计目标和功能本系统的设计目标是实时监测环境温度，并在温度达到预设阈值时发出警报。
具体功能包括：1.温度采集：通过温度传感器实时采集环境温度。
2.温度显示：将采集到的温度值通过数码管显示出来。
3.温度比较：将采集到的温度值与预设的阈值进行比较。
4.报警控制：当温度超过预设的阈值时，触发警报控制器。
5.报警指示：通过蜂鸣器或者LED灯等方式进行报警提示。
二、硬件设计本系统的硬件设计包括主控部分和外围部分。
1. 主控部分：使用51单片机作为主控芯片，通过AD转换器和温度传感器实现温度数据采集。
采用片内RAM和Flash存储器对数据进行处理和存储。
2.外围部分：包括数码管显示和报警指示。
使用数码管模块将温度值进行显示，使用LED灯或者蜂鸣器进行报警指示。
三、软件设计本系统的软件设计包括程序的编写和算法的设计。
1.程序编写：使用C语言编写单片机的程序。
程序主要包括温度采集、温度比较、报警控制和报警指示等功能。
2.算法设计：根据采集到的温度值与预设阈值进行比较，判断是否触发警报控制器。
同时，根据警报控制器的状态，控制报警指示的开关。
四、系统测试完成硬件和软件设计后，需要进行系统测试以验证系统的正确性和稳定性。
1.硬件测试：对硬件电路进行测试，包括电源、信号传输和外围器件等方面。
测试时需要注意电源的稳定性，信号的准确性和外围部件的工作状态。
2.软件测试：进行程序的运行测试，检查各功能是否正常运行。
特别关注温度采集和比较、报警控制和报警指示等功能。
五、系统性能分析对系统的性能进行分析，包括温度采集的准确性、报警控制的响应时间和报警指示的稳定性等方面。
1.温度采集准确性：主要受温度传感器的精度和ADC转换的准确性影响。
在设计中要选择合适的传感器和ADC。
《2024年基于51单片机的温度控制系统设计与实现》范文
《基于51单片机的温度控制系统设计与实现》篇一一、引言在现代工业控制领域，温度控制系统的设计与实现至关重要。
为了满足不同场景下对温度精确控制的需求，本文提出了一种基于51单片机的温度控制系统设计与实现方案。
该系统通过51单片机作为核心控制器，结合温度传感器与执行机构，实现了对环境温度的实时监测与精确控制。
二、系统设计1. 硬件设计本系统以51单片机为核心控制器，其具备成本低、开发简单、性能稳定等优点。
硬件部分主要包括51单片机、温度传感器、执行机构（如加热器、制冷器等）、电源模块等。
其中，温度传感器负责实时监测环境温度，将温度信号转换为电信号；执行机构根据控制器的指令进行工作，以实现对环境温度的调节；电源模块为整个系统提供稳定的供电。
2. 软件设计软件部分主要包括单片机程序与上位机监控软件。
单片机程序负责实时采集温度传感器的数据，根据设定的温度阈值，输出控制信号给执行机构，以实现对环境温度的精确控制。
上位机监控软件则负责与单片机进行通信，实时显示环境温度及控制状态，方便用户进行监控与操作。
三、系统实现1. 硬件连接将温度传感器、执行机构等硬件设备与51单片机进行连接。
具体连接方式根据硬件设备的接口类型而定，一般采用串口、并口或GPIO口进行连接。
连接完成后，需进行硬件设备的调试与测试，确保各部分正常工作。
2. 软件编程编写51单片机的程序，实现温度的实时采集、数据处理、控制输出等功能。
程序采用C语言编写，易于阅读与维护。
同时，需编写上位机监控软件，实现与单片机的通信、数据展示、控制指令发送等功能。
3. 系统调试在完成硬件连接与软件编程后，需对整个系统进行调试。
首先，对单片机程序进行调试，确保其能够正确采集温度数据、输出控制信号。
其次，对上位机监控软件进行调试，确保其能够与单片机正常通信、实时显示环境温度及控制状态。
最后，对整个系统进行联调，测试其在实际应用中的性能表现。
四、实验结果与分析通过实验测试，本系统能够实现对环境温度的实时监测与精确控制。
基于51单片机的温度控制系统设计
基于51单片机的温度控制系统设计引言：随着科技的不断进步，温度控制系统在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
特别是在一些需要精确控制温度的场合，如实验室、医疗设备和工业生产等领域，温度控制系统的设计和应用具有重要意义。
本文将以基于51单片机的温度控制系统设计为主题，探讨其原理、设计要点和实现方法。
一、温度控制系统的原理温度控制系统的基本原理是通过传感器感知环境温度，然后将温度值与设定值进行比较，根据比较结果控制执行器实现温度的调节。
基于51单片机的温度控制系统可以分为三个主要模块：温度传感器模块、控制模块和执行器模块。
1. 温度传感器模块温度传感器模块主要用于感知环境的温度，并将温度值转换成电信号。
常用的温度传感器有热敏电阻、热敏电偶和数字温度传感器等，其中热敏电阻是最常用的一种。
2. 控制模块控制模块是整个温度控制系统的核心，它负责接收传感器传来的温度信号，并与设定值进行比较。
根据比较结果，控制模块会输出相应的控制信号，控制执行器的工作状态。
51单片机作为一种常用的嵌入式控制器，可以实现控制模块的功能。
3. 执行器模块执行器模块根据控制模块输出的控制信号，控制相关设备的工作状态，以实现对温度的调节。
常用的执行器有继电器、电磁阀和电动机等。
二、温度控制系统的设计要点在设计基于51单片机的温度控制系统时，需要考虑以下几个要点：1. 温度传感器的选择根据具体的应用场景和要求，选择合适的温度传感器。
考虑传感器的测量范围、精度、响应时间等因素，并确保传感器与控制模块的兼容性。
2. 控制算法的设计根据温度控制系统的具体要求，设计合适的控制算法。
常用的控制算法有比例控制、比例积分控制和模糊控制等，可以根据实际情况选择适合的算法。
3. 控制信号的输出根据控制算法的结果，设计合适的控制信号输出电路。
控制信号的输出电路需要考虑到执行器的工作电压、电流等参数，确保信号能够正常控制执行器的工作状态。
4. 系统的稳定性和鲁棒性在设计过程中，需要考虑系统的稳定性和鲁棒性。
单片机基于51单片机温度控制设计简介
单片机基于51单片机温度控制设计简介一、引言本文将介绍基于51单片机的温度控制设计，其中包括硬件设计和软件设计两个部分。
温度控制是工业自动化中非常重要的一部分，其应用范围非常广泛，如冷库、温室、恒温水槽等。
本文所介绍的温度控制设计可广泛应用于各种场合。
二、硬件设计1.传感器部分本设计采用DS18B20数字温度传感器，其具有精度高、抗干扰能力强等优点。
传感器的输出信号为数字信号，与51单片机通信采用单总线方式。
2.控制部分本设计采用继电器控制加热器的开关，继电器的控制信号由51单片机输出。
同时，为了保证控制精度，本设计采用PID控制算法，其中P、I、D系数均可根据实际情况进行调整。
3.显示部分本设计采用LCD1602液晶显示屏，可显示当前温度和设定温度。
4.电源部分本设计采用12V直流电源供电，其中需要注意的是，由于继电器的电流较大，因此需要采用稳压电源。
三、软件设计1.初始化在程序开始运行时，需要对各个模块进行初始化，包括DS18B20传感器、LCD1602液晶显示屏和PID控制器等。
2.采集温度程序需要不断地采集温度，通过DS18B20传感器获取当前温度值，并将其显示在LCD1602液晶显示屏上。
3.控制加热器根据当前温度和设定温度的差值，通过PID控制算法计算出控制信号，控制继电器的开关，从而控制加热器的加热功率。
4.调整PID参数为了保证控制精度，需要不断地调整PID控制算法中的P、I、D系数，以达到最优控制效果。
四、总结基于51单片机的温度控制设计，可以实现对温度的精确控制，具有应用广泛、控制精度高等优点。
本文所介绍的硬件设计和软件设计，可供读者参考和借鉴，同时也需要根据实际情况进行调整和改进。
基于51单片机的温度报警控制系统报告
报告评分批改老师《现代电子综合实验》课程设计报告基于单片机的温度检测控制系统设计学生姓名 学 号专 业 班 级同组学生 提交日期 年 月 日指导教师目录2一、实验目的 .....................................................................................2二、实验要求 .....................................................................................2三、实验开发环境及工具 ...........................................................................2四、按键扫描和液晶显示功能实现 ...................................................................24.1矩阵键盘电路 ...............................................................................4.1.1矩阵键盘电路简介 .....................................................................224.1.2矩阵式按键扫描原理 ...................................................................24.1.3 按键扫描子程序设计思想及流程图 ......................................................34.2 LCD1602显示电路 ..........................................................................34.2.1 LCD1602模块简介 ....................................................................34.2.2 LCD1602模块引脚说明 .................................................................4.2.3 LCD1602控制方式及指令 ..............................................................344.2.4 LCD1602液晶显示子程序设计思想及流程图 ..............................................5五、基于单片机的温度检测控制系统设计过程 .........................................................55.1 系统整体电路框图及功能说明 ................................................................55.2 DS18B20数字温度传感器电路 ..............................................................55.2.1 单总线通信方式简介 ..................................................................65.2.2 DS18B20简介 ......................................................................5.2.3 DS18B20读写操作 ..................................................................665.3 声光报警及控制电路 ........................................................................75.4 软件设计 ..................................................................................5.4.1 主程序设计流程图 ....................................................................775.4.2 DS18B20子程序设计思想及流程图 ...................................................85.4.3 声光报警子程序设计思想及流程图 .....................................................9七、 实验过程及实验结果 ...........................................................................9八、实验中遇到的问题及解决方法 ...................................................................10附件 ............................................................................................一、实验目的(1). 掌握单片机应用系统的设计方法与步骤；(2)．掌握硬件电路各功能模块的工作原理、应用电路与编程方法；(3)．熟练掌握单总线的应用及编程；(4). 掌握基于单片机的温度检测控制系统的设计与实现。
基于51单片机的温度控制系统设计
Ｓ Ｏ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ ＆Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ ０ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ
皿圆
基于 ５ １单 片机 的温 度 控 制 系统 设计
李先 利 张 家 为 ４ ０ １ ３１ １ ） （ 重温 度控 制 系统 的硬件 电路 设计 ． 总体 机 构 、 工作 原理 ， 键盘 显示 等硬件 电路 、 单 片机及 扩展 几 １ ３ ＇ 电路Ａ ／ Ｄ 转 换和 Ｄ ／ Ａ转换 电路 作 了详细的说 明和论述 。 关键 词 ： 单 片机 温度控 制 系统设计 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ ４ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ６ ７ ２ －３ ７ ９ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ （ ｅ ） － ０ １ ０ ５ － ０ １ 本 文 对 单 片 机 的 温 度 控 制 系 统 进 行 论 述的时候 ， 主 要 是 从 具 体 的 四 个 组 成 部 分 进行 ： 第一是输 入部分 ； 第 二 是 输 出部 分 ； 第 三 是按 键 部 分 ； 第 四是 显 示 部 分 。 温 度 控 制系 统通过 Ａ ＤＣ ０ ８ ０ ９ 进行 Ａ ／ Ｄ 转换 的形式 对温度传 感器的 实际温度 进行检测 ， 同 时 将检测送 到单片机 中 ， 如 果 检 测 到 的 值 同 设 定 值 在 比 较 的 时 候 出现 了 偏 差 ， 会 对 偏 差值进行修 正 ， 得 到 的 控 制 值 对 电机 转 速 进行 控 制 ， 实 现 温 度 的控 制 。 这个 公 式 中 ， Ａｍａ ｘ 代表 的 是 测 量范 围 中的 最 大值 ， 而 Ａｍｉ ｎ 代表 的是 测 量 范 围 中的 最 小值。 因此 ， 可以将相应的数值加入公式中 进行计算 。 比如ｎ 是８ 的时候 ， 而 Ｙ是 ３ 的 时 候， 就 可 以满 足 相 应 模 数 转 换 器 的 要 求 。 最 常 用 的 模 数 转 换 器 是 ＡＤＣ ０ ８ ０ ９ ， 这 个 转 换 器 的特 点是 价 格 比较 便 宜 ， 性能较好 ， 同时 有八个通 道 ， 并 且 可 以 对 同一 个 参 数 进 行 测定 ， 也 可 以 对 不 同 的 参 数进 行 测 定 。 本 次 设 计 中 是 通过 多 通 道 采集 的 方式 来 获取 温 度信号 ， 这 样 可 以 对 系 统 的 各 个 要 求 进 行 充 分 的满 足 。 因此 ， 本 次 设 计 中 的模 数转 换 所用 的 器件 选 择 用ＡＤＣ０ ８ ０ ９。 ２ ． ４ 人机 交互 的设 计 人 机 界 面 主要 是 通 过 人 与 机 器 进 行 充 分 的结 合 ， 从而对功能的选择、 控 制 参数 以 及 执行进 行设定 ， 同时 对 温 度 的 显 示 等 功 能 进行较好 的控制 。 在 单 片 机 的 应 用 系 统 中， 人 机 交 互 是 属 于 外 部 设备 构成 系统 。 这 个 设 计 是 通 过 应 用 系统 同相 应 的 操 作 人 员 进 行相互 的活动 ， 通 过 这 种 形 式 让 系 统 同 外 界进行相应 的联 系。 如 果 需 要 一 个 较 为 安全 的应用 系统 ， 应 该 拥 有 较 为 灵 活 和 方 便 的交互功 能。 这 个 系 统 不 但 能 够 将 系 统 运 行 的 状 态 较 好 地 展示 出 来 ， 同 时 又 可 以 进 行 恰 当的 人 工 干 预 。 ２． ５ 显示接 口的设计 在单片微机系统中 ， 常用的显示器有 ： 数码 管显示 器 ， 简称 Ｌ Ｅ Ｄ， 液 晶显 示 器 ， 简
基于C51单片机的温度控制系统应用系统设计(附程序)
基于C51单片机的温度控制系统应用系统设计（附程序）基于C51单片机的温度控制系统应用系统设计--------- 单片机原理及应用实践周设计报告姓名：班级：学号：同组成员：指导老师：成绩：时间：2011 年7 月3 日单片机温度控制系统摘要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。
本温度设计采用现在流行的AT89S51单片机，配以DS18B2数字温度传感器，上、下限进行比较，由此作出判断是否触发相应设备。
本设计还加入了常用的液晶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。
关键词：温度箱；AT89C52 LCD1602单片机；控制目录1引言11.1温度控制系统设计的背景、发展历史及意义11.2温度控制系统的目的11.3温度控制系统完成的功能12总体设计方案22.1方案一 22.2方案二 23DS18B20温度传感器简介73.1温度传感器的历史及简介73.2DS18B20的工作原理7DS18B20工作时序7ROM操作命令93.3DS18B20的测温原理98B20的测温原理：9DS18B20的测温流程104单片机接口设计124.1设计原则124.2引脚连接12晶振电路12串口引脚12其它引脚135系统整体设计145.1系统硬件电路设计14主板电路设计14各部分电路145.2系统软件设计16 系统软件设计整体思路系统程序流图176结束语2116附录22参考文献391引言1.1温度控制系统设计的背景、发展历史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。
基于51单片机温度控制系统设计毕业答辩ppt课件
系统的结构框图：
AD590 温度采集
ADC0809 A/D转换
控制电路
AT89C51
光电耦合 器可控硅SC源自 电热丝显示电路温度控制系统设计
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
系统的硬件设计
系统工作原理：
在温控部分，选用AT89C51单片机为中央处 理器，通过AD590温度传感器进行温度采集， 将采集到的温度信号通过A/D转换再传输给单 片机，再由单片机控制显示器和执行单元。
执行单元是由单片机发出一个触发信号，
通过光电耦合器和双向可控硅来控制电热 丝的加热与停止。
温度控制系统设计
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
A/D转换器 （ADC0809）
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
系统控制方案的选择： 这个方案是采用AT89C51单片机系统来实现的，
单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现 各种控制算法和逻辑控制。单片机系统可以用数码管 来显示水温的实际值，能用键盘输入设定值。本方案 选用的AT89C51芯片，不需要外扩展存储器，使系统 整体结构更为简单
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
基于51单片机的温控系统设计流程框图
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基于51单片机的温湿度控制系统设计
致 谢 ........................................................... 16
参考文献 ......................................................... 16
使用 8051 型单片机设计温湿度控制系统，可以及时、精确的反映室内的温度以及 湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒 温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室当中无疑为植被的 生长提供了更加适宜的环境。
1.3 植被栽培技术
植被 “设施栽培”，即“保护地栽培”。它是指在某种类型的保护设施内（如阳畦、温室、大 棚等），人为地创造适宜植被生长发育的最佳环境条件，在不同季节内，尤其是不利于植被生
2.1.2. 实施措施
· 实际环境温度与给定界限比较，执行加热/制冷措施。 · 实际环境湿度与给定界限比较，执行加湿/去湿措施。 · 越限报警：当温湿度越限时声光报警。 · 键盘显示：负责用户的输入及相关数据的显示，其中包括 LED 和 LCD 显示。
2.1.3.硬件系统设计
经过上面的总体方案和实施措施的讨论后可以开始着手硬件系统的设计，硬件系统是应 用系统的基础、软件系统设计的依据 主机与主要部件的选择： 根据总体功能和性价比及其运行速度等因素的考虑，选用 MCS-51 系列的 89C51 为主机，满足 上面的要求而且设计方便，不需要再存储扩展。
前种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技术，就必需 有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿 度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，它代表了一 类自动控制的方法。而且其应用十分广泛。
基于51单片机的温度控制系统设计与实现
基于51单片机的温度控制系统设计与实现摘要：温度控制系统是一种常见的自动控制系统，具有广泛的应用领域。
本文基于51单片机设计了一个温度控制系统，采用了传感器采集温度信息，通过对比设定温度和实际温度，控制加热或冷却装置以保持温度稳定。
实验结果表明，该系统能够有效地控制温度，具有较高的精度和响应速度。
关键词：温度控制；51单片机；传感器；加热；冷却1. 引言温度控制是工业生产和生活中常见的一项自动控制技术。
温度控制系统可以保持被控对象的温度在一个设定范围内，不仅可以提高生产效率，还可以保证产品质量。
目前，市场上有许多成熟的温度控制设备，但大多数价格较高，不适用于一些中小型企业和个人用户。
因此，本文设计了一种基于51单片机的温度控制系统，旨在提供一种简单、实用、成本低且性能稳定的温度控制系统。
2. 系统设计2.1 硬件设计该温度控制系统的硬件主要包括51单片机、温度传感器、继电器、加热器和LCD显示屏。
其中，51单片机作为控制核心，负责采集温度信息、进行控制算法运算并驱动相应的设备。
2.2 软件设计软件设计采用C语言进行编程。
首先，通过温度传感器采集温度信息，并将其与设定温度进行比较，判断当前温度状态。
根据温度状态，控制继电器的开关状态，进而控制加热或冷却设备的运行。
同时，通过LCD显示屏实时显示温度变化以及系统状态。
3. 系统实现3.1 温度传感器的接口设计使用数字温度传感器，将其正负极连接至51单片机的ADC口和地线上。
通过ADC转换，将模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。
3.2 控制算法设计系统的控制算法采用PID控制算法，通过设定比例、积分和微分系数，使系统快速响应、精确稳定地控制温度。
算法的具体实现细节本文不再赘述。
3.3 界面设计使用LCD显示屏，实时显示当前温度、设定温度以及系统状态（加热、冷却或停止）。
通过按键进行设定温度的调整，方便用户自定义温度范围。
4. 实验结果与分析通过对该温度控制系统进行多次实验，对不同温度变化进行控制，观察系统的响应速度和温度稳定性。
基于51单片机的温度控制系统设计-开题报告
因此，智能温度传感器 DS18B20 具备测温误差小，分辨力高，抗干扰能力强输据
用户可设定温度上、下限，具有越限自动报警功能，并且带串行总线接口，适配
各种微控制器等优点。
2. 温度显示部分
方案一： 采用三位八段数码管显示。可显示测量温度的数值和小数点的显示，
随对向摄氏度这样的图形符号无法显示。但使用起来相对方便，程序设计和硬件
论文提纲(含论文选题、论文主体框架) 第一章 前言 1.1 温度控制系统设计发展历史及意义 1.2 温度控制系统的目的 1.3 温度控制系统完成的功能 第二章 总体设计方案 第三章 温度传感器 3.1 DS18B20 简介
3.1.1DS18B20 封装与引脚 3.1.2 DS18B20 的简单性能 3.2 DS18B20 的工作原理 3.3 DS18B20 的测温原理 第四章 单片机接口设计 4.1 设计原则 4.2 单片机引脚连接 4.2.1 单片机引脚图 4.2.2 串口引脚 第五章 硬件电路设计 5.1 主要硬件电路设计 5.2 软件系统设计 5.2.1 软件系统设计 5.2.2 程序组成
研究内容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等） 主要内容： 本课题研究的主要内容是设计制作一个可以数字显示被测温度和控制温度的温 度测量与控制器，主要工作有：电路设计，电路仿真，实际电路制作和调试。
研究方案： 1：温度测量部分 方案一： 采用温度传感器铂电阻 PT1000，铂热电阻的物理化学性能在高温和 氧化性介质中很稳定，它能用作工业测温元件且此元件线性较好。在 0—100 摄 氏度时，最大非线性偏差小于 0.5 摄氏度。但铂热电阻输出的模拟信号需放大、 滤波、A/D 转换等处理后才可上传至微控制器，使硬件电路连接相对复杂。 方案二： 采用集成电路温度传感器 LM35。LM35 为电压输出型的集成温度传感 器。它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，它的输出电压与摄氏温度线 性成比例。一般来说，LM35 与用开尔文标准的线性温度传感器相比更有优越之 处。LM35 无需外部校准，可以提供+1/4 摄氏度的常用室温精度。LM35 应用系统 包括 LM35、信号调理电路、A/D 采集电路和单片机 4 个部分。LM35 传感器负责 将温度转换成模拟电压值。但是转换出的电压值通常比较小，为此需要信号调理 电路对信号进行放大、限幅等处理，再通过 A/D 采集电路对该电压信号进行数据 采集。这个过程降低了系统的工作速度，并增添了许多硬件连接，系统设计相对 复杂。 方案三： 采用智能温度传感器 DS18B20。DS18B20 是一线温度传感器。所谓“一 线”是指 DS18B20 只用一条线进行输入输出，因而与之接口的微处理器也只需要 一条口线与之通信。它不需要任何外围元件即可检测温度，并转换成数字量传给 上位机（微处理器）。DS18B20 测量温度范围为-55—+125 摄氏度。在-10—+85 摄氏度范围内，精度为+0.5 摄氏度。现场温度直接以“一线总线”的数字方式 传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合在恶劣环境的现场进行温度测量。 DS18B20 具有测温系统简单，测温精度高，连续方便，占用口线少等优点。它可 以使硬件开销降到最低点，并且内部包含存储器，单片机通过向 DS18B20 发启动 命令使之进行一次温度测量，DS18B20 将转换结果存在便笺式存储器中，便于单 片机随时读取数据。
基于51单片机的温控系统设计
基于51单片机的温控系统设计1.引言1.1 概述概述部分的内容可以包括以下几个方面：温控系统是一种广泛应用于各个领域的实时温度控制系统。
随着科技的发展和人们对生活质量的要求提高，温控系统在工业、家居、医疗、农业等领域得到了广泛应用。
温度作为一个重要的物理量，对于许多过程和设备的稳定运行至关重要。
因此，设计一种高效可靠的温控系统对于提高工作效率和产品质量具有重要意义。
本文将基于51单片机设计一个温控系统，通过对系统的整体结构和工作原理的介绍，可以深入了解温控系统在实际应用中的工作机制。
以及本文重点研究的51单片机在温控系统中的应用。
首先，本文将介绍温控系统的原理。
温控系统的核心是温度传感器、控制器和执行器三部分组成。
温度传感器用于实时检测环境温度，通过控制器对温度数据进行处理，并通过执行器对环境温度进行调节。
本文将详细介绍这三个组成部分的工作原理及其在温控系统中的作用。
其次，本文将重点介绍51单片机在温控系统中的应用。
51单片机作为一种经典的微控制器，具有体积小、功耗低、性能稳定等优点，广泛应用于各种嵌入式应用中。
本文将分析51单片机的特点，并介绍其在温控系统中的具体应用，包括温度传感器的数据采集、控制器的数据处理以及执行器的控制等方面。
最后，本文将对设计的可行性进行分析，并总结本文的研究结果。
通过对温控系统的设计和实现，将验证51单片机在温控系统中的应用效果，并对未来的研究方向和发展趋势进行展望。
通过本文的研究，可以为温控系统的设计与应用提供一定的参考和指导，同时也为利用51单片机进行嵌入式系统设计的工程师和研究人员提供一定的技术支持。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包含以下内容：文章结构部分旨在介绍整篇文章的组织结构和各个部分的内容。
本篇文章基于51单片机的温控系统设计，总共分为引言、正文和结论三部分。
引言部分主要包括概述、文章结构和目的三个小节。
首先，概述部分介绍了本文的主题，即基于51单片机的温控系统设计。
基于51单片机的温度控制系统
一．概述温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。
对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。
本设计的控制对象为一电加热炉，输入为加在电阻丝两断的电压，输出为电加热炉内的温度。
输入和输出的传递函数为：G(s)=2/(s(s+1))。
控温范围为100~500℃，所采用的控制方案为直接数字控制（DDC）中的最少拍控制。
二．温度控制系统的组成框图采用典型的反馈式温度控制系统，组成部分见下图。
其中数字控制器的功能由微型机算机实现。
图2.1 温度控制系统的组成框图三．温度控制系统结构图及总述图3.1 温度控制系统结构图图中由4~20mA变送器，I/V，A/D转换器构成输入通道，用于采集炉内的温度信号。
其中，变送器选用XTR101，它将热电偶信号（温度信号）变为4~20mA电流输出，再由高精密电流/电压变换器RCV420将4~20mA电流信号变为0~5V标准电压信号，以供A/D 转换用。
转换后的数字量与与炉温的给定值数字化后进行比较，即可得到实际炉温和给定炉温的偏差。
炉温的设定值由键盘输入。
由微型计算机构成的数字控制器按最小拍进行运算，计算出所需要的控制量。
数字控制器的输出经标度变换后送给8253，由8253定时计数器转变为高低电平的不同持续时间，送至SCR触发电路，触发晶闸管并改变其导通角大小，从而控制电加热炉的加热电压，起到调温的作用。
四．温度控制系统硬件与其详细功能介绍1．微型计算机的选择——时钟发生器，8282——带三态缓冲器的通用8位地址锁存器，8286——具有三态输出的8位双极型总线收发器。
其中，时钟发生器8284A为CPU提供时钟信号，经时钟同步的系统复位信号RESET和准备就绪信号READY；地址锁存器8282是针对于8086CPU地址/数据线分时复用而设计配备的，它可以在8086CPU总线周期的T1状态，利用ALE信号的下降沿将地址信息锁存于其中；总线收发器8286是为了提高8086CPU 数据总线的驱动能力2．SCR触发回路和主回路图4.1 SCR触发回路和主回路如图所示为一晶闸管触发电路。
基于单片机的温度控制系统的设计
基于单片机的温度控制系统的设计摘要：目前基于单片机的温度控制系统设计方面的研究不是很多，单片机在温度控制系统设计中起到核心作用。
希望通过本文对基于单片机的温度控制的设计研究，给温度控制设计提供思路和依据。
关键词：温度；软硬件；程序框图；设计中图分类号：tp277 文献标识码：a 文章编号：1674-7712 （2013）08-0000-01一、温度控制系统的架构（一）系统架构（二）mcs-51单片机的概述及使用范围2.mcs-51系列单片机结构化程序设计。
结构化程序设计主要遵循功能模块化和过程结构化的设计原则，它的主要观点是采用自顶向下、逐步求精的程序设计方法，即应先考虑总体，后考虑细节；先考虑全局目标，后考虑局部目标。
程序设计的质量将直接影响到计算机系统的运行效率和可靠性。
结构化程序设计的步骤是将处理特定任务的代码和数据分成多个模块，与程序其余部分隔离，形成中断服务子程序。
这种方法可以使得各个模块具有专门的功能，处理特定的任务，降低了程序设计的复杂性，为程序的修改、检错和调试都带来方便。
二、温控系统的数据采集模块通常设计采集温度数据模块的时候，根据数据需求及精确度的高低，有以下两种方式：（1）数据精确度不高的时候，设计基于msc-51单片机及adc0809的温度采集控制系统。
该系统利用单片机中空余的i/o接口，以中断的方式实现温度的实时采集与控制，充分利用cpu的资源空间，简化了测量电路以及程序调试的复杂过程。
（2）数据精确度较高低的时候，以热电偶、热电阻为检测元件的单片机温度控制系统电路，但是组成的温度测量电路复杂，软件调试繁琐。
三、温控系统的控制模块温控系统的控制模块在本次设计模块中占据重要比例。
在8031对温度的控制中，双向可控硅管起到主要作用。
我们在220v/50hz 市电回路中，将双向可控硅管和加热丝串接连接。
预先设定一个温度管控时间t，然后再规定的时间内，通过改变8031的接通时间，从而改变加热丝的功率，而最终实现对温度控制的功能。
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基于单片机的温度控制系统设计1、设计要求要求设计一个温度测量系统,在超过限制值的时候能进行声光报警。
具体设计要求如下:①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度;②在不超过最高温度的情况下,能够通过按键设置想要的温度并显示;设有四个按键,分别就是设置键、加1键、减1键与启动/复位键;③DS18B20温度采集;④超过设置值的±5℃时发出超限报警,采用声光报警,上限报警用红灯指示,下限报警用黄灯指示,正常用绿灯指示。
2、方案论证根据设计要求,本次设计就是基于单片机的课程设计,由于实现功能比较简单,我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能,因此可以选用AT89C51单片机。
温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。
报警与指示模块中,可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯,报警鸣笛采用蜂鸣器。
显示模块有两种方案可供选择。
方案一:使用LED数码管显示采集温度与设定温度;方案二:使用LCD液晶显示屏来显示采集温度与设定温度。
LED数码管结构简单,使用方便,但在使用时,若用动态显示则需要不断更改位选与段选信号,且显示时数码管不断闪动,使人眼容易疲劳;若采用静态显示则又需要更多硬件支持。
LCD显示屏可识别性较好,背光亮度可调,而且比LED数码管显示更多字符,但就是编程要求比LED数码管要高。
综合考虑之后,我选用了LCD显示屏作为温度显示器件,由于显示字符多,在进行上下限警戒值设定时同样可以采集并显示当前温度,可以直观的瞧到实际温度与警戒温度的对比。
LCD 显示模块可以选用RT1602C。
3、硬件设计根据设计要求,硬件系统主要包含6个部分,即单片机时钟电路、复位电路、键盘接口模块、温度采集模块、LCD 显示模块、报警与指示模块。
其相互联系如下图1所示:图1 硬件电路设计框图3、1单片机时钟电路形成单片机时钟信号的方式有内部时钟方式与外部时钟方式。
本次设计采用内部时钟方式,如图2所示。
单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,引脚XTAL1与XTAL2分别为此放大器的输入端与输出端,其频率范围为1、2~12MHz,经由片外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一起形成了一个自激振荡电路,为单片机提供时钟源。
3、2复位电路复位就是单片机的初始化操作,其作用就是使CPU 与系统中的其她部件都处于一个确定的初始状态,并从这个状态开始工作,以防止电源系统不稳定造成CPU 工作不正常。
在系统中,有时会出现工作不正常的情况,为了从异常状态中恢复,同单片机时钟电路复位电路键盘接口模块温度采集模块单 片 机LCD 显示模块报警与指示模块图2 单片机内部时钟方式电路图3 单片机按键复位电路时也为了系统调试方便,需要设计一个复位电路。
单片机的复位电路有上电复位与按键复位两种形式,因为本次设计要求需要有启动/复位键,因此本次设计采用按键复位,如图3。
复位电路主要完成系统的上电复位与系统在运行时用户的按键复位功能。
3、3键盘接口模块本次设计需要的按键有4个,除去一个复位按键外,还有3个功能按键,因此选择独立式键盘。
如图4,将键盘直接与单片机P1口的P1、0、P1、1、P1、2相连。
3个键设计思路如下:当按下S1键时,系统进入上下限警戒值调整状态;当第一次按下S1键时,进行上限警戒值图4 键盘接口模块设定,当第二次按下S1键时,进行下限警戒值设定,当第三次按下S1键时,回到正常工作状态。
在警戒值调整状态下,按下S2键,上下限警戒值加1,按下S3键,上下限警戒值减1,正常工作状态下,按下S2与S3键无作用。
3、4温度采集模块本次设计中的温度传感器使用的就是DALLAS公司的单总线数字温度传感器DS18B20,这就是一种常用的温度传感器,具有体积小、硬件开销低、抗干扰能力强、精度高的特点。
DS18B20采用独特的一线接口,具有只需要一条口线通信多点的能力,简化了分布式温度传感应用,无需外部元件。
可用数据总线供电,电压范围为3、0 V至5、5V,测量温度的范围为-55℃至+125 ℃,在-10℃至+85℃范围内精度为±0、5℃。
温度传感器可编程的分辨率为9~12位,温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒,用户可定义的非易失性温度报警设置,应用范围包括恒温控制、工业系统、消费电子产品温度计、或任何热敏感系统。
由于DS18B20就是一条口线通信,所以中央微处理器与DS18B20只有一个一条口线连接。
因为每一个DS18B20的包含一个独特的序号,多个DS18B20可以同时存在于一条总线,这使得温度传感器放置在许多不同的地方。
它的用途很多,包括空调环境控制,感测建筑物内温设备或机器,并进行过程监测与控制。
图5 DS18B20封装及引脚DS18B20的核心功能就是它的直接读数字的温度传感器。
温度传感器的精度为用户可编程的9、10、11或12位,分别以0、5℃,0、25℃,0、125℃与0、0625℃增量递增。
在上电状态下默认的精度为12位。
DS18B20启动后保持低功耗等待状态;当需要执行温度测量与AD转换时,总线控制器必须发出[44h]命令。
在那之后,产生的温度数据以两个字节的形式被存储到高速暂存器的温度寄存器中,DS18B20继续保持等待状态。
当DS18B20由外部电源供电时,总线控制器在温度转换指令之后发起“读时序”,DS18B20正在温度转换中返回0,转换结束返回1。
如果DS18B20由寄生电源供电,除非在进入温度转换时总线被一个强上拉拉高,否则将不会由返回值。
在硬件上,DS18B20与单片机的连接有两种方法:一种就是VDD接外部电源,GND接地,DQ与单片机的I/O口相连;另一种就是用寄生电源供电,此时,VDD、GND接地,DQ接单片机的I/O口。
无论就是接外部电源还就是用内部寄生电源,I/O口线要接5kΩ左右的上拉电阻。
本次设计中,采用外部电源方式,其连接方式如图6所示。
单总线DQ端接单片机的P1、7口,DQ端接一个4、7kΩ的上拉电阻,这样单总线DQ在闲置状态时为高电平。
图6 DS18B20外部电源连接方式3、5 LCD显示模块在本次设计中,使用RT1602C字符型液晶显示模块(LCM)来设计当前温度与上下限警戒值的显示电路。
RT1602C字符型液晶显示模块就是16字×2行的采用5×7点阵图形来显示字符的液晶显示器,采用标准的16脚接口,其引脚定义如图7所示。
图7 RT1602C的引脚定义RT1602C的内部结构可以分为3个部分:LCD控制器、LCD驱动器、LCD 显示器,其中LCD控制器采用的就是HD44780。
RT1602C与单片机的连线如图8所示。
图8 RT1602C 与单片机连线LCM 的数据总线与单片机的P0口通过一个上拉电阻排相连,LCM 的三条控制线RS 、RW 、EN 分别与单片机的I/O 口P2、0、P2、1、P2、2相连,第1、2引脚分别与地、电源相连,第3引脚使用一个10kΩ的可调电阻对显示屏的明亮进行调整。
3、6报警与指示模块在本次设计中,采用LED 发光二极管作为系统指示灯,采用蜂鸣器作为报警鸣笛。
当温度高于上限警戒值时,点亮红色发光二极管,蜂鸣器发出响声;当温度低于下限警戒值时,点亮黄色发光二极管,蜂鸣器发出响声;温度在正常范围内时,点亮黄色发光二极管。
整个报警与指示电路如图9所示,其中绿、红、黄色指示灯分别接单片机P2、0、P2、1、P2、2口,电平拉低时点亮LED,蜂鸣器电路接单片机的P2、7口,电平拉高时蜂鸣器响。
至此便完成了整个硬件电路的设计工作,整个系统的原理图见附录二,系统图9 报警与指示模块I/O 分配表如下:4、软件设计单片机应用系统的设计中,软件设计占有重要的位置。
在本次设计中,根据功能要求,可以把系统程序划分为5个模块,即主程序模块、显示模块、温度测量模块、键盘扫描模块、其它子程序模块,如图10所示。
图10 软件设计框图4、1主程序设计主程序的内容包括单片机初始化、相关部件初始化与一些其它子程序的调用等。
主程序清单如下,程序流程图如图11所示。
/************主程序************/ void main(void) {P1=0xff; //初始化P1口以便读入 P2|=0x70; P2&=0x7f;Temp_set1=90; //上限报警温度初值90 Temp_set2=10; //下限报警温度初值10 Delay(500); //延时500ms 启动 init_LCD(); //LCD 初始化 init_18B20(); //DS18B20初始化 Display_str(0,0,str2); //开机界面 Display_str(0,1,str2); //开机界面 Delay(2000); Display_str(0,0,str0); Display_str(0,1,str1); while(1) { Key_scan(); //扫描键盘 Read_temp(); //读取温度 Change();Display(); //显示Alarm(); //指示灯与报警程序 Delay(1000);}}4、2显示模块显示程序主要完成的功能就是模式、上下限警戒值与测量温度值的显示,模块中包含LCD 初始化、显示单个字符子函数、显示一个字符串子函数。
程序流程图如图12所示,LCD 初始化程序如下,其它子函数程序详见附录一。
/************LCD 初始化************/ void init_LCD(void) {图11 主程序流程图Delay(15);LCD_Command(0x38,0); Delay(5);LCD_Command(0x38,0); Delay(5);LCD_Command(0x38,0); Delay(5);LCD_Command(0x38,1); //8位数据传送,2行显示,5*7字形 LCD_Command(0x08,1); //关闭显示 LCD_Command(0x01,1); //清屏LCD_Command(0x06,1); //显示光标右移设置LCD_Command(0x0c,1); //显示屏打开,光标不显示不闪烁}4、3温度测量模块温度测量程序主要功能就是读出数字温度传感器的温度值。
要正确地读出温度值必须严格遵守单总线器件的命令序列,否则单总线器件不会响应主机。
单总线器件的命令序列如图13所示。
温度测量模块程序流程图如图14所示,DS18B20初始化程序如下,其它子程序详见附录一。
/************DS18B20初始化************/ void init_18B20(void) { uchar x=0;DQ=1; //DQ 复位 Delay_us(4); //延时 DQ=0; //将DQ 拉低 Delay_us(250); //精确延时大于480us DQ=1; //拉高总线Delay_us(40);图12 显示程序流程图}图13 单总线命令序列图14 温度测量程序流程图4、4键盘扫描模块本次设计中使用了4个按键,除了1个复位键还有3个功能键,具体功能前面已介绍。