单片机温度控制系统设计
摘 要温度是自然界的一种现象，是表示物体冷热的一个物理量。温度控制对工农业生产和人们的生活都有很重要影响，比如石油化工冶炼，温室大棚种植蔬菜，和食物保鲜。因此，单片机温度控制系统的设计，具有广泛的应用前景与实际意义。?本设计是通过DS18B20数字传感器对温度进行实时采集，在液晶显示器LCD1602实时显示。单片机温度控制系统基本实现温度控制功能：当温度低于设定下限温度时，系统启动加热模块，使温度上升，同时启动显示模块。当温度上升到下限温度以上时，停止加热模块；当温度高于设定上限温度时，系统启动降温模块，使温度下降，同时启动显示模块。当温度下降到上限温度以下时，停止降温模块。温度在上下限温度之间时，系统正常运行。
目 录
第一章 绪论 1
1.1论文研究的背景和意义 1
1.2论文研究内容? 1
第二章 系统总体结构 2
2.1系统任务规划 2
2.2系统结构框图 2
2.3系统方案论证与比较 2
2.4最终方案 4
2.4.1控制模块 4
2.4.2传感器模块 4
2.4.3显示模块 4
2.4.4电源模块 4
2.4.5加热模块 4
2.4.6降温模块 5
2.4.7其他 5
第三章 硬件设计 6
3.1采集模块 6
3.1.1DS18B20引脚功能 6
3.1.2控制指令 6
3.2主控模块 8
3.2.1STC89C52引脚功能 8
3.2.2时钟和复位电路 9
3.3显示模块 10
3.3.1 LCD1602优点 10
3.3.2 引脚功能说明 10
3.3.3 控制指令 11
3.4 电源电路 12
3.5 按键复位 12
3.6单片机ISP下载电路 12
3.7单片机按键识别电路 12
第四章 软件设计 13
4.1 Proteus 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
4.2 KeilC 13
4.2.1 KeilC编译环境 14
4.2.2 软件设计流程图 15
4.3 Proteus和 KeilC混合仿真 15
第五章 实物调试及总结 16
5.1 实物调试 16
5.2 总结 16
致 谢 17
参考文献 18
附录A 19
附录B 26
第一章 绪论
1.1论文研究的背景和意义?
温度是自然界中的一种现象。在科学技术和生产生活中都离不开温度。像化学反应、物理实验、保鲜运输、粮食存储、食品生产等领域内，温度在其过程中显得尤为重要。比如，汽车水温要在一定范围之内才能安全行驶；化学工艺过程需要温度在一定范围内才能顺利进行；在水产品和蔬菜运输中，保持在一定温度内的食品才能新鲜和安全食用。如果没有合适的温度，化学检测就无法得出正确结论，水产品蔬菜就不能安全使用。因此，温度控制在各行业中的地位日趋重要。可见，温度的测量和控制是非常重要的。
温度控制现在发展到很成熟的地步，也是与人们生活实际密切相关。因此，单片机温度控制系统的设计未来发展前景很大。?
本设计是用单片机对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统基本实现对温度控制功能：当温度低于门限温度时，启动加热模块，温度上升到设定范围内后停止加热。当温度高于门限温度时，启动降温模块，温度下降到设定范围内后停止降温。温度在上下限温度之间时，系统运行正常。
1.2?论文研究内容?
以51系列单片机为平台,设计并实现一个小型温度控制系统。充分利用单片机的接口芯片资源，对被控对象进行实时温度采集,编写出相应的控制温度的程序。硬件部分设计制作一个实际的温度对象模块（可用白炽灯泡模拟实现），温度传感器选用DS18B20数字式传感器，所用编程语言为C51，设计电路经proteus仿真调试。?
第二章 系统总体结构
2.1系统任务规划
单片机温度控制系统，通过单片机控制传感器检测和实时显示，在设定范围内进行采集温度，低于或者高于设定限值，系统自动启动报警装置，并且显示当时温度。低于设定温度，启动加热模块，；高于设定温度，启动降温模块。温度控制在设定范围内，系统不报警。
2.2系统结构框图
图21 系统结构框图
2.3系统方案论证与比较
方案一：
如图22，单片机AT89C52温度控制系统中，预先设定最高和最低温度，通过选用数字传感器DS18B20采集被控对象温度，在LCD1602实时显示当前温度以及预先设定的最高和最低温度值。当传感器采集到的温度低于预先设定的最低温度，选用的蜂鸣报警器启动报警，同时启动加热模块，即点亮白炽灯进行加热，伴随工作灯显示（灯亮）；当传感器采集到的温度高于预先设定的最高温度，报警器报警，同时启动降温模块，即启动风扇进行降温，伴随工作灯显示（灯亮）；当传感器采集的温度在预先设定的范围内，系统正常运行。
当采集温度超过
最高设定温度
当采集温度低于
最低设定温度
图22 系统结构框图
方案二：
如图23，先对单片机输入温度门限，在显示模块显示，然后使用模拟温度传感器AD590采集被控对象温度，经过信号放大进行模数转换后才能显示在显示模块。如果超过设定的门限温度，报警模块启动，同时启动制冷模块；如果低于设定的门限温度，报警模块启动，启动加热模块。
当采集温度超过
门限温度
当采集温度低于
门限温度
图23 系统结构框图
2.4最终方案
综上方案比较，图22和图23面临的问题是主要是温度传感器的选择问题，目前市场流行的有AD590和18B20温度传感器，AD590需要模拟转数字电路，精确度低，采集点少，线路冗杂，成本较高。而DS18B20是单总线控制，可连接多个采集点，精确度较高，线路较简单，成本低，总的来说DS18B20的优点都是在弥补AD590的缺点的。综上所述，在器件的选取上，选择的是方案一如图22。
目 录
第一章 绪论 1
1.1论文研究的背景和意义 1
1.2论文研究内容? 1
第二章 系统总体结构 2
2.1系统任务规划 2
2.2系统结构框图 2
2.3系统方案论证与比较 2
2.4最终方案 4
2.4.1控制模块 4
2.4.2传感器模块 4
2.4.3显示模块 4
2.4.4电源模块 4
2.4.5加热模块 4
2.4.6降温模块 5
2.4.7其他 5
第三章 硬件设计 6
3.1采集模块 6
3.1.1DS18B20引脚功能 6
3.1.2控制指令 6
3.2主控模块 8
3.2.1STC89C52引脚功能 8
3.2.2时钟和复位电路 9
3.3显示模块 10
3.3.1 LCD1602优点 10
3.3.2 引脚功能说明 10
3.3.3 控制指令 11
3.4 电源电路 12
3.5 按键复位 12
3.6单片机ISP下载电路 12
3.7单片机按键识别电路 12
第四章 软件设计 13
4.1 Proteus 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
4.2 KeilC 13
4.2.1 KeilC编译环境 14
4.2.2 软件设计流程图 15
4.3 Proteus和 KeilC混合仿真 15
第五章 实物调试及总结 16
5.1 实物调试 16
5.2 总结 16
致 谢 17
参考文献 18
附录A 19
附录B 26
第一章 绪论
1.1论文研究的背景和意义?
温度是自然界中的一种现象。在科学技术和生产生活中都离不开温度。像化学反应、物理实验、保鲜运输、粮食存储、食品生产等领域内，温度在其过程中显得尤为重要。比如，汽车水温要在一定范围之内才能安全行驶；化学工艺过程需要温度在一定范围内才能顺利进行；在水产品和蔬菜运输中，保持在一定温度内的食品才能新鲜和安全食用。如果没有合适的温度，化学检测就无法得出正确结论，水产品蔬菜就不能安全使用。因此，温度控制在各行业中的地位日趋重要。可见，温度的测量和控制是非常重要的。
温度控制现在发展到很成熟的地步，也是与人们生活实际密切相关。因此，单片机温度控制系统的设计未来发展前景很大。?
本设计是用单片机对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统基本实现对温度控制功能：当温度低于门限温度时，启动加热模块，温度上升到设定范围内后停止加热。当温度高于门限温度时，启动降温模块，温度下降到设定范围内后停止降温。温度在上下限温度之间时，系统运行正常。
1.2?论文研究内容?
以51系列单片机为平台,设计并实现一个小型温度控制系统。充分利用单片机的接口芯片资源，对被控对象进行实时温度采集,编写出相应的控制温度的程序。硬件部分设计制作一个实际的温度对象模块（可用白炽灯泡模拟实现），温度传感器选用DS18B20数字式传感器，所用编程语言为C51，设计电路经proteus仿真调试。?
第二章 系统总体结构
2.1系统任务规划
单片机温度控制系统，通过单片机控制传感器检测和实时显示，在设定范围内进行采集温度，低于或者高于设定限值，系统自动启动报警装置，并且显示当时温度。低于设定温度，启动加热模块，；高于设定温度，启动降温模块。温度控制在设定范围内，系统不报警。
2.2系统结构框图
图21 系统结构框图
2.3系统方案论证与比较
方案一：
如图22，单片机AT89C52温度控制系统中，预先设定最高和最低温度，通过选用数字传感器DS18B20采集被控对象温度，在LCD1602实时显示当前温度以及预先设定的最高和最低温度值。当传感器采集到的温度低于预先设定的最低温度，选用的蜂鸣报警器启动报警，同时启动加热模块，即点亮白炽灯进行加热，伴随工作灯显示（灯亮）；当传感器采集到的温度高于预先设定的最高温度，报警器报警，同时启动降温模块，即启动风扇进行降温，伴随工作灯显示（灯亮）；当传感器采集的温度在预先设定的范围内，系统正常运行。
当采集温度超过
最高设定温度
当采集温度低于
最低设定温度
图22 系统结构框图
方案二：
如图23，先对单片机输入温度门限，在显示模块显示，然后使用模拟温度传感器AD590采集被控对象温度，经过信号放大进行模数转换后才能显示在显示模块。如果超过设定的门限温度，报警模块启动，同时启动制冷模块；如果低于设定的门限温度，报警模块启动，启动加热模块。
当采集温度超过
门限温度
当采集温度低于
门限温度
图23 系统结构框图
2.4最终方案
综上方案比较，图22和图23面临的问题是主要是温度传感器的选择问题，目前市场流行的有AD590和18B20温度传感器，AD590需要模拟转数字电路，精确度低，采集点少，线路冗杂，成本较高。而DS18B20是单总线控制，可连接多个采集点，精确度较高，线路较简单，成本低，总的来说DS18B20的优点都是在弥补AD590的缺点的。综上所述，在器件的选取上，选择的是方案一如图22。
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