恒温控制器的设计与实现(附件)【字数：9826】
摘 要随着现代化工业的发展，温度控制已逐渐成为影响工业生产质量的重要影响因素。传统采用继电器、热敏电阻等来控制温度的方式，难以满足现代工业对自动化、集成化的发展需求。单片机作为一种小规模集成电路芯片，具有体积小、价格低、可靠性高、扩展灵活等优势，在现代化工业控制领域具有广泛应用。因此，将单片机应用于工控环境下的恒温控制系统可以有效提高环境温度的控制精度和控制效果。根据恒温控制器的设计需求，本文设计实现了以AT89S51型单片机为控制核心，以DS18B20温度传感器为敏感元件的恒温控制器。所设计的恒温控制器的温度测量范围为0℃~99℃，测量误差在±1℃之间，可以满足绝大多数的工业环境温度控制需求。采用LCD1602液晶屏实时显示环境温度。主要设计完成了温度控制电路、报警电路、按键电路、温度传感电路、数据掉电保护等电路。通过硬件系统测试，所设计的恒温控制器温度控制误差小于1℃，实现了智能恒温控制等功能，可以广泛应用于农业、生产、仓储等大多数工业温度控制环境。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 恒温控制器的研究目的与意义 1
1.2 恒温控制器设计背景与发展现状 1
1.3 主要研究内容 2
第二章 系统硬件设计 3
2.1 总体的硬件设计与方案 3
2.2 系统的主控制器 3
2.2.1 AT89S51的特点 3
2.2.2 AT89S51时钟电路 4
2.2.3 AT89S51复位电路 4
2.3 温度传感器模块 5
2.3.1 温度传感器DS18B20 5
2.3.2 DS18B20温度传感器的内部结构 6
2.3.3 DS18B20的操作时序 7
2.4 液晶显示模块 8
2.5 键盘模块 9
2.6 温度控制模块 10
2.7 电源电路 11
2.8 温度越线报警电路 12
2.9 掉电保护电路 13
第三章 软件设计 14
3.1 Keil开发软件概述 14
3.1.1 系统概述 14
3.1.2 系统的整 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
体结构 14
3.1.3 Keil仿真器配置 14
3.2 STC_ISP软件概述 14
3.3 主程序 14
3.4 温度读取子程序 15
3.5 上下限温度比较子程序 16
3.6 温度计算子程序 17
3.7 温度报警模块 18
3.8 系统仿真 18
第四章 硬件实现 21
4.1 总体的硬件实现 21
4.2 总体的调试过程 21
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
附录A 27
第一章 绪论
1.1恒温控制器的研究目的与意义
温度作为一种非常重要的影响因素存在于工业领域中。在化工、冶金、航空、制造等领域中，温度控制对系统的工作性能具有重要的影响。在工业生产过程中，工控环境的温度将直接影响产品质量和生产效率等，严重时会对设备安全运行造成影响，甚至造成间接或直接的人身伤害。恒温控制器是一种能够直接测量工控环境温度，并将物体或环境温度稳定在某一点或某一温度区间的装置。恒温控制器主要是通过温度感应元件对物体或环境温度进行感应，然后将测得的温度信息反馈给处理单元，然后根据设定的温度上下限，对目标温度进行调节。传统的测温元件通常采用热电阻或热电偶来实现温度的测量，但在测温过程中普遍需要较多的外部硬件条件来实现。在传统的方法当中，主要存在调试困难，而且制造所花费的成本较高等缺点。而单片机在工业控制领域当中作为一种常用的集成电路芯片，具有环境适应能力强、体积小、功耗低、扩展灵活等优势。因此，将单片机应用于工控环境的温度控制系统中，不仅能避免传统热电阻、热电偶使用的复杂性，此外，通过对单片机的使用，还能在温度系统的控制精度和控制效果方面得到显著地提高。因此，设计并实现一款恒温控制器具有一定的理论研究和实际应用价值。
1.2 恒温控制器设计背景与发展现状
温度传感器在人们的生活和工业生产过程当中取得广泛应用。常见的温度控制方式采用温度计和半导体二极管等作为温度敏感元件，采用人工操纵加热设备、通风设备或降温设备等来实现温度的恒定控制。但是，这些传统的温度恒定控制方式具有控制精度低、实时性差等缺点，同时造成了人力的极大浪费，且温度控制效果也难以达到满意的效果。在生活中采用传统的恒温控制方式尚且可以满足人们的需求，但是在工业环境中，尤其是对温度控制要求较高的工控环境中，产品的加工和制造会严重地受到温度变化的影响。当温度控制不满足加工条件时，轻则造成产品的损失，重则将威胁到操作人员的安全。因此，在一些温度控制要求严格的工控环境中，需要安装恒温控制器来调节环境温度，使生产和加工等设备可以安全高效的运行。
常见的恒温控制器主要实现的功能是自动调节环境温度，当外界环境温度超过或低于控制器预设温度时，控制系统自动发出报警信号，并自动控制加热棒或制冷器等设备对环境温度进行加热、通风或降温处理，直至达到预设温度范围。
近些年来温度控制器在各种温度控制环境当中取得了广泛的应用，首先依据温度控制器的控制方式有所不同的特点，一般我们将温度控制器分为可编程逻辑控制器（PLC）、个人电脑（PC）和分布式控制系统（DCS）等。随着市场需求的不断扩大和工程控制要求不断提升，恒温控制器所相关的核心生产技愈发引起人们的关注，恒温技术的应用更加吸引人们的眼球。伴随着不同工程控制环境下的对技术的需求不断提高，当今的恒温控制器已渐渐地不断从传统的模拟式控制器向着数字式、电子式控制器的方向发展。由此不难想象，在科技高度发达的将来，恒温控制器的种类必将实现由传统的机械式恒温控制器向先进的智能电子式恒温控制器更新换代。
1.3 主要研究内容
本文主要研究内容如下：首先将AT89S51型单片机作为本控制值系统的核心，将DS18B20温度传感器作为感测温度的敏感元件，设计出一款具有良好的温度自动调节功能的恒温控制器。首先，对恒温控制器的研究目的和意义进行了介绍，在深入研究恒温控制器设计背景和发展现状的基础之上重点研究了恒温控制器的设计和实现方法。本文所设计的恒温控制器主要包括：主控芯片电路设计、温度传感器模块设计、液晶显示模块设计、温度控制模块设计、按键及报警模块设计等。在功能方面实现了温度的自动调节，实验温度误差小于1℃，实现了智能恒温控制的目的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 恒温控制器的研究目的与意义 1
1.2 恒温控制器设计背景与发展现状 1
1.3 主要研究内容 2
第二章 系统硬件设计 3
2.1 总体的硬件设计与方案 3
2.2 系统的主控制器 3
2.2.1 AT89S51的特点 3
2.2.2 AT89S51时钟电路 4
2.2.3 AT89S51复位电路 4
2.3 温度传感器模块 5
2.3.1 温度传感器DS18B20 5
2.3.2 DS18B20温度传感器的内部结构 6
2.3.3 DS18B20的操作时序 7
2.4 液晶显示模块 8
2.5 键盘模块 9
2.6 温度控制模块 10
2.7 电源电路 11
2.8 温度越线报警电路 12
2.9 掉电保护电路 13
第三章 软件设计 14
3.1 Keil开发软件概述 14
3.1.1 系统概述 14
3.1.2 系统的整 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
体结构 14
3.1.3 Keil仿真器配置 14
3.2 STC_ISP软件概述 14
3.3 主程序 14
3.4 温度读取子程序 15
3.5 上下限温度比较子程序 16
3.6 温度计算子程序 17
3.7 温度报警模块 18
3.8 系统仿真 18
第四章 硬件实现 21
4.1 总体的硬件实现 21
4.2 总体的调试过程 21
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
附录A 27
第一章 绪论
1.1恒温控制器的研究目的与意义
温度作为一种非常重要的影响因素存在于工业领域中。在化工、冶金、航空、制造等领域中，温度控制对系统的工作性能具有重要的影响。在工业生产过程中，工控环境的温度将直接影响产品质量和生产效率等，严重时会对设备安全运行造成影响，甚至造成间接或直接的人身伤害。恒温控制器是一种能够直接测量工控环境温度，并将物体或环境温度稳定在某一点或某一温度区间的装置。恒温控制器主要是通过温度感应元件对物体或环境温度进行感应，然后将测得的温度信息反馈给处理单元，然后根据设定的温度上下限，对目标温度进行调节。传统的测温元件通常采用热电阻或热电偶来实现温度的测量，但在测温过程中普遍需要较多的外部硬件条件来实现。在传统的方法当中，主要存在调试困难，而且制造所花费的成本较高等缺点。而单片机在工业控制领域当中作为一种常用的集成电路芯片，具有环境适应能力强、体积小、功耗低、扩展灵活等优势。因此，将单片机应用于工控环境的温度控制系统中，不仅能避免传统热电阻、热电偶使用的复杂性，此外，通过对单片机的使用，还能在温度系统的控制精度和控制效果方面得到显著地提高。因此，设计并实现一款恒温控制器具有一定的理论研究和实际应用价值。
1.2 恒温控制器设计背景与发展现状
温度传感器在人们的生活和工业生产过程当中取得广泛应用。常见的温度控制方式采用温度计和半导体二极管等作为温度敏感元件，采用人工操纵加热设备、通风设备或降温设备等来实现温度的恒定控制。但是，这些传统的温度恒定控制方式具有控制精度低、实时性差等缺点，同时造成了人力的极大浪费，且温度控制效果也难以达到满意的效果。在生活中采用传统的恒温控制方式尚且可以满足人们的需求，但是在工业环境中，尤其是对温度控制要求较高的工控环境中，产品的加工和制造会严重地受到温度变化的影响。当温度控制不满足加工条件时，轻则造成产品的损失，重则将威胁到操作人员的安全。因此，在一些温度控制要求严格的工控环境中，需要安装恒温控制器来调节环境温度，使生产和加工等设备可以安全高效的运行。
常见的恒温控制器主要实现的功能是自动调节环境温度，当外界环境温度超过或低于控制器预设温度时，控制系统自动发出报警信号，并自动控制加热棒或制冷器等设备对环境温度进行加热、通风或降温处理，直至达到预设温度范围。
近些年来温度控制器在各种温度控制环境当中取得了广泛的应用，首先依据温度控制器的控制方式有所不同的特点，一般我们将温度控制器分为可编程逻辑控制器（PLC）、个人电脑（PC）和分布式控制系统（DCS）等。随着市场需求的不断扩大和工程控制要求不断提升，恒温控制器所相关的核心生产技愈发引起人们的关注，恒温技术的应用更加吸引人们的眼球。伴随着不同工程控制环境下的对技术的需求不断提高，当今的恒温控制器已渐渐地不断从传统的模拟式控制器向着数字式、电子式控制器的方向发展。由此不难想象，在科技高度发达的将来，恒温控制器的种类必将实现由传统的机械式恒温控制器向先进的智能电子式恒温控制器更新换代。
1.3 主要研究内容
本文主要研究内容如下：首先将AT89S51型单片机作为本控制值系统的核心，将DS18B20温度传感器作为感测温度的敏感元件，设计出一款具有良好的温度自动调节功能的恒温控制器。首先，对恒温控制器的研究目的和意义进行了介绍，在深入研究恒温控制器设计背景和发展现状的基础之上重点研究了恒温控制器的设计和实现方法。本文所设计的恒温控制器主要包括：主控芯片电路设计、温度传感器模块设计、液晶显示模块设计、温度控制模块设计、按键及报警模块设计等。在功能方面实现了温度的自动调节，实验温度误差小于1℃，实现了智能恒温控制的目的。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/162.html
