智能温度控制系统毕业设计论文

目录

引言 (1)

1 系统的相关介绍 (2)

1.1 系统的目的及意义 (2)

1.2 设计要求 (2)

1.3 系统传感器DS18B20的介绍 (2)

1.3.1 DS18B20的主要特性 (2)

1.3.2 DS18B20的外形和内部结构 (3)

2 系统分析设计 (4)

2.1 温度控制系统结构图及总述 (4)

2.2 系统显示界面方案 (4)

2.3 系统输入方案 (5)

2.4系统的功能 (5)

3 相关软件编译知识介绍 (5)

3.1 C语言简介 (5)

3.1.1 C语言的优点 (5)

3.1.2 C语言缺点 (6)

3.2 Keil简介 (6)

3.2.1 系统概述 (6)

3.2.2 Keil C51单片机软件开发系统的整体结构 (7)

4系统流程图设计 (7)

4.1主程序流程图 (7)

4.2 DS18B20控制程序流程图 (8)

4.2.1 DS18B20 复位程序流程图 (9)

4.2.2 DS18B20写数据程序流程图 (9)

4.2.3 DS18B20读数据程序流程图 (11)

4.3 温度读取及转换程序流程图 (12)

4.4 MAX7219驱动程序流程图 (13)

4.4.1 MAX7219写入一个字节数据程序流程图 (13)

4.4.2 MAX7219写入一个字数据程序流程图 (15)

4.5 数码管温度显示程序流程图 (16)

4.6 按键中断服务程序流程图 (17)

5 电路仿真 (19)

5.1 PROTEUS软件介绍 (19)

5.2 温度控制系统PROTEUS仿真 (19)

6总结 (21)

7参考文献 (22)

附录1 源程序代码 (23)

引言

信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)、信息处理(计算机技术)。传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量高居各种传感器之首。近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段;(1)传统的分立式温度传感器(含敏感元件);(2)模拟集成温度传感器/控制器;(3)智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从由集成化向智能化、网络化的方向发展。

下面介绍的就是两种最常见的温度传感器：

（1）集成温度传感器

模拟集成温度传感器。集成传感器是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。某些增强型集成温度控制器(例如TC652/653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成系统，工作时并不受微处理器的控制，这是二者的主要区别。

（2）智能温度传感器

智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是20世纪90年代中期微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU);并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。

1 系统的相关介绍

1.1 系统的目的及意义

温度检测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。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。因此温度监测是生产自动化的重要任务。因而本设计具有非常实际的生产意义。

1.2 设计要求

本设计是基于单片机STC89C52的温度控制。它实现的是温度的监测和控制功能。可设置报警温度。本设计用DS18B20传感器来检测温度，LED用于显示。MAX7219用来驱动数码显示。设计先通过keil和proteus来联合仿真，然后焊接实物。

具体设计要求如下：

（1）使用STC89C52控制器和DS18B20温度传感器，实现温度的检测和显示；

（2）设置默认报警温度为500C，并且能够通过按键设置调高调低报警温度；

（3）当温度高于报警温度时报警灯亮，低于报警温度时控制电阻丝加热；

（4）四位数码管能通过按键交换显示实测温度和报警温度。

1.3 系统传感器DS18B20的介绍

1.3.1 DS18B20的主要特性

（1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电。

独特的单线接口方式，DS18B20在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。

（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。

（4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内.

（5）温范围－55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃

（6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。

（7）在9位分辨率时最多在 93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms 内把温度值转换为数字，速度更快。

（8）测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC 校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。

（9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

1.3.2 DS18B20的外形和内部结构

DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管脚排列如下图1.3.2.1: