单片机温度自动控制毕业论文

单片机温度自动控制毕业论文

目录

第一章整体方案设计 (2)

1.1 前言 (2)

1.2 系统整体设计 (2)

1.3方案论证 (3)

1.3.1 温度传感器的选择 (3)

1.3.2 控制核心的选择 (4)

1.3.3 显示电路的选择 (4)

1.3.4 调速方式的选择 (5)

第二章各单元模块的硬件设计 (7)

2.1系统器件简介 (7)

2.1.1 DS18B20单线数字温度传感器简介 (7)

2.1.2 达林顿反向驱动器ULN2803简介 (7)

2.1.3 AT89C52单片机简介 (8)

2.1.4 LED数码管简介 (10)

2.2 各部分电路设计 (11)

2.2.1 开关复位与晶振电路 (11)

2.2.3 数码管显示电路 (12)

2.2.4 温度采集电路 (13)

2.2.5 风扇电机驱动与调速电路 (15)

第三章软件设计 (17)

3.1 程序设置 (17)

3.2 用Keil C51编写程序 (17)

3.3 用Proteus进行仿真 (18)

3.3.1 Proteus简介 (18)

3.3.2 本设计基于Proteus的仿真 (19)

第四章系统调试 (24)

4.1 软件调试 (24)

4.1.1 按键显示部分的调试 (24)

4.1.2 传感器DS18B20温度采集部分调试 (24)

4.1.3 电动机调速电路部分调试 (24)

4.2 硬件调试 (25)

4.2.1 按键显示部分的调试 (25)

4.2.2 传感器DS18B20温度采集部分调试 (25)

4.2.3 电动机调速电路部分调试 (25)

4.3 系统功能 (26)

4.3.1 系统实现的功能 (26)

4.3.2 系统功能分析 (26)

结论 (27)

参考文献 (28)

附录1：电路总图 (30)

附录2：程序代码 (31)

第一章整体方案设计

1.1 前言

在现代社会中，风扇被广泛的应用，发挥着举足轻重的作用，如夏天人们用的散热风扇、工业生产中大型机械中的散热风扇以及现在笔记本电脑上广泛使用的智能CPU风扇等。而随着温度控制技术的发展，为了降低风扇运转时的噪音以及节省能源等，温控风扇越来越受到重视并被广泛的应用。在现阶段，温控风扇的设计已经有了一定的成效，可以使风扇根据环境温度的变化进行自动无级调速，当温度升高到一定时能自动启动风扇，当温度降到一定时能自动停止风扇的转动，实现智能控制。

随着单片机在各个领域的广泛应用，许多用单片机作控制的温度控制系统也应运而生，如基于单片机的温控风扇系统。它使风扇根据环境温度的变化实现自动启停，使风扇转速随着环境温度的变化而变化，实现了风扇的智能控制。它的设计为现代社会人们的生活以及生产带来了诸多便利，在提高人们的生活质量、生产效率的同时还能节省风扇运转所需的能量。

本文设计了由ATMEL公司的8052系列单片机AT89C52作为控制器，采用DALLAS公司的温度传感器DS18B20作为温度采集元件，并通过一个达林顿反向驱动器ULN2803驱动风扇电机的转动。同时使系统检测到得环境温度以及系统预设的温度动态的显示在LED数码管上。根据系统检测到得环境温度与系统预设温度的比较，实现风扇电机的自动启停以及转速的自动调节。

1.2 系统整体设计

本设计的整体思路是：利用温度传感器DS18B20检测环境温度并直接输出数字温度信号给单片机AT89C52进行处理，在LED数码管上显示当前环境温度值以及预设温度值。

1.3方案论证

本设计要实现风扇直流电机的温度控制，使风扇电机能根据环境温度的变化自动启停及改变转速，需要比较高的温度变化分辨率以及稳定可靠的换挡停机控制部件[1]。1.3.1 温度传感器的选择

在本设计中，温度传感器的选择有以下三种方案：

方案一：选用热敏电阻作为感测温度的核心元件，通过运算放大器放大由于温度变化引起热敏电阻电阻的变化、进而导至的输出电压变化的微弱电压变化信号，再用AD 转换芯片ADC0809将模拟信号转化为数字信号输入单片机处理。

方案二：采用热电偶作为感测温度的核心元件，配合桥式电路，运算放大电路和AD 转换电路，将温度变化信号送入单片机处理。

[1]李学龙.使用单片机控制的智能遥控电风扇控制器[J].电子电路制作，2003,9：13—15.

方案三：采用数字式集成温度传感器DS18B20作为感测温度的核心元件，直接输出数字温度信号供单片机处理。

对于方案一，采用热敏电阻有价格便宜、元件易购的优点，但热敏电阻对温度的细微变化不敏感，在信号采集、放大、转换过程中还会产生失真和误差，并且由于热敏电阻的R-T关系的非线性，其本身电阻对温度的变化存在较大误差，虽然可以通过一定电路予以纠正，但不仅将使电路复杂稳定性降低，而且在人体所处温度环境温度变化中难以检测到小的温度变化。故该方案不适合本系统。

对于方案二，采用热电偶和桥式测量电路相对于热敏电阻其对温度的敏感性和器件的非线性误差都有较大提高，其测温围也非常宽，从-50摄氏度到1600摄氏度均可测量。但是依然存在电路复杂，对温度敏感性达不到本系统要求的标准，故不采用该方案。

对于方案三，由于数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外接放大转换等电路的误差因素，温度误差很小，并且由于其感测温度的原理与上述两种方案的原理有着本质的不同，使得其温度分辨力极高。温度值在器件部转换成数字量直接输出，简化了系统程序设计，又由于该传感器采用先进的单总线技术（1-WRIE），与单片机的接口变的非常简洁，抗干扰能力强，因此该方案适用于本系统。

1.3.2 控制核心的选择

方案一：采用电压比较电路作为控制部件。温度传感器采用热敏电阻或热电偶等，温度信号转为电信号并放大，由集成运放组成的比较电路判决控制风扇转速，当高于或低于某值时将风扇切换到相应档位。

方案二：采用单片机作为控制核心。以软件编程的方法进行温度判断，并在端口输出控制信号。

对于方案一，采用电压比较电路具有电路简单、易于实现，以及无需编写软件程序