自动化专业-控制系统综合课程设计

控制系统综合课程设计

基于51单片机的温度检测与控制系统

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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AT89C51单片机，配以DS18B20数字温度传感器，该温度控制系统可手动设置温度上下限。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否开启报警装置并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，使得整个设计更加完整，更加灵活。该设计已应用于花房，可对花房温度进行智能监控。

【关键词】AT89C51，单片机，控制，模拟

目录

摘要................................................................................................................................................. I

第一章前言

1.1 温度控制系统设计发展历史及意义 (1)

1.2温度控制系统的目的 (1)

1.3温度控制系统完成的功能................................................错误！未定义书签。

第二章总体设计方案

2.1功能简述................................................................

错误！未定义书签。

2.2简述系统各模块.........................................................错误！未定义书签。

第三章温度传感器D318B20

3.1DS18B20简介 (4)

3.1.1DS18B20封装与引脚 (4)

3.1.2DS18B20的简单性能 (4)

3.2DS18B20的工作原理 (5)

3.3DS18B20的测温原理 (6)

3.3.1测温原理 (6)

3.3.2 DS18B20的温度采集过程 (8)

第四章单片机接口设计

4.1设计原则 (9)

4.2单片机引脚连接 (9)

4.2.1系统硬件图 (9)

第五章硬件电路设计

5.1主要硬件电路设计 (10)

第六章软件系统设计

6.1软件系统设计 (13)

6.2程序流程图 (13)

6.3系统C程序 (18)

6.4运行结果 (35)

附录 (3629)

结束语 (3729)

参考文献 (38)

第一章前言

1.1 温度控制系统设计发展历史及意义

温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域 ,如家电、汽车、材料、电力电子等 ,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同 , 在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用 ,但由于继电器动作频繁 ,可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式,但PID控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测。

1.2 温度控制系统的目的

温度控制在日常生活及工业领域应用相当广泛，比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制。而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问题，本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度监测和控制系统，实现对温度的实时检测，具有提醒和控制的功能，本设计的内容是温度测试控制系统，控制对象是温度。它的特点在于应用广泛，功能强大，小巧美观，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。

第二章总体设计方案

2.1功能简述

模拟“温度采集与控制装置”用于实现温度的实时监测与控制。单片机采集DS18B20温度传感器的输出信号，并送到数码管进行显示；通过传感器得到的温度数据将与用户设定温度上限、下限值做比较，再由单片机启动控制或报警电路。系统硬件部分主要由单片机最小系统、数码管显示、DS18B20温度传感器、矩阵键盘等模块组成。系统组成框图下图所示：

2.2各模块简述

1. 温度检测

温度检测采用DS18B20温度传感器，数据经过单片机处理后，与用户设定的温度

数据经过单片机处理后，与用户设定的温度上限（T

MAX ）和温度下限（T

MIN

）比较，确定

当前温度所处的区间，数码管温度显示格式如图2.1所示

图2.1数码管温度显示格式