花卉温室温控系统课程设计

单片机原理与应用

课程设计报告

题目：花卉温室温控系统设计

学院：工程技术学院

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2015年 01月03日

前言

在某些工业生产过程中，如自动控制系统、恒温炉、花卉种植、小型温室等领域都对温度有着严格的要求，需要对其加以检测和控制。传统的温度测量方法是将温度传感器输出的模拟信号放大后送至远端A/D转换器，最后单片机对A/D转换后的数据进行分析处理。这种方法的缺点是模拟信号在传输的过程中存在损耗并且容易受到外界的干扰，导致测量的温度精度不

高。

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，使得测量温度更加准确。数字温度传感器DS18B20只用了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。采用单片机控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，从而能够大大的提高产品的质量和数量。

关键性元件：80C51，DS18B20，按键等元件。

尽管如此，我认为设计一个花卉温室温控系统，不论是从学习还是实践的角度，对一名电子信息工程专业的大学生都会产生一些积极地作用，有利于提高对学习的热情。

目录

第一章绪论

1.1课题的背景和意义 (1)

1.2单片机的前景与未来 (1)

1.3温度测控技术的应用 (3)

第二章温度传感器的介绍

2.1 传感器原理及前景简介 (8)

2.2 温度一体化传感器在现实生活中的应用 (9)

2.3 温度传感器DS18B20 (10)

2.3.1 DS18B20简介 (11)

2.3.2 DS18B20的引脚结构及说 (12)

第三章硬件设计

3.1 方案设计 (13)

3.2 硬件电路设计 (13)

3.3 基于80C51的单片机小系统 (14)

3.4 温度采集模块 (15)

3.5 显示模块 (16)

第四章软件部分设计

4.1软件设计……………………………………………………

4.2主程序及各模块程序……………………………………

4.3系统仿真………………………………………

4.4 主程序....................................

第五章设计总结 (35)

第六章参考文献 (36)

第一章绪论

1.1选题背景和意义：

经过这几天的课程设计及在网上的查询了解到，温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同美国，日本，德国等先进国家相比，仍然有较大的差距。目前，在精密测量和精密加工中，环境因素是影响精度的主要因素之一，其中的温度是环境的主要指标。

当前，已经开发了很多的温度测量系统，一些高精度温度传感器的精度可达到±0.01℃，然而价格非常昂贵一般只作为高分辨力的精度测量和用作测温仪器的标准。而对于生产应用中的较低精度温度测量系统，现有的系统多采用了与计算机直接结合的工作模式，增加了系统的成本。鉴于目前的情况，我们提出以价格低廉的单片机作为控制核心，以多个温度传感器作为测量元件，构成了低成本的智能温度测量系统。

在该系统中，根据测量空间或设备的实际需要，由多路温度传感器对关键温度点进行测量，由安装于仪器内的单片机对各路数据进行循环检测、存储，实现温度的智能测量。该系统具有与计算机的通讯功能，在长时间数据采集完成后，可以将数据在传送到计算机进行相关的研究分析。因此，该系统即具有现有的计算

机控制的智能测量功能，又节省硬件成本。另外，我们所设计的智能温度测量系统外形尺寸小，即可用于实验室环境温度的测量，又可用于仪器、大型设备等的内部环境测量。

1.2 单片机的前景与未来：

单片机现在可以说是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。所以，学习单片机在我国是有着广阔前景的。

1.3温度测控技术的应用：

温度自动测控系统借助于温度传感器，测量大楼，大棚内等的温度数据，并对大棚等实现温度控制。系统采用以可编程序控制器为核心，配置以各类温度传感器，外围接口电路，由可编程序控制器检测个传感器的信号，完成实时数据采集，开关量处理，超限报警信号检测与输出等，并根据采集的信号来控制前端设备的运转。可编程序控制器是一种工业环境下应用的智能控制器件。可用于执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术操作等指令，并通过数字或模拟的输入输出方式控制各种类型的仪器设备。可编程序控制器还具有通信，联网等功能，它的应用范围大致介于继电器控制装置与过程控制的计算机之间，它也可在一个大型的集散控制系统中，作为前端控制装置，在上位机的统一调度下工作。测量温度时，温度传感器把温度信号转变为电量，为与可编程序控制器连接，测量的电信号应转化为工业标准信号0-5V或4-20mA。

第二章温度传感器的介绍

2.1 传感器原理及前景简介：

传感器是能感受（或响应）规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的电子线路所组成。

传感器的前景可以从以下几方面来看：采用新原理，开发新型传感器；大力开发物性型传感器；传感器的集成化；传感器的多功能化；传感器的智能化(Smart Sensor)。

2.2 温度一体化传感器的应用：

适用于通讯机房，办公室，厂矿，车间，仓库，医院，档案馆，博物馆，暖通空调，楼宇自控等环境的温度测量。温度一体的传感器节省资源，便于温度的测量和对湿度补偿，同时为保证结果真实可靠。

2.3 温度传感器

本设计利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度控制系统，文中传感器与单片机实际应用有机结合，简单讲述了利用新芯片探测环境温度的过程，以及实现模数转换的原理过程。

2.3.1 DS18B20简介

（1）独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

（2）在使用中不需要任何外围元件。

（3）可用数据线供电，电压范围：+3.0~+5.5 V。

（4）测温范围：-55 ~+128 ℃。固有测温分辨率为0.5 ℃。

（5）通过编程可实现9~12位的数字读数方式。

（6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。

（7）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。

（8）负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。