单片机的智能温度控制系统设计(附件)
本课题是要求完成以单片机为控制核心的智能温度控制系统，设计并研制系统硬件电路、编写系统控制程序并实现软硬件联合调试，具体研究内容包括首先介绍了本次毕业设计研究背景和研究意义，综述了温度控制技术的研究现状、单片机技术的发展和应用、智能温控器发展的新趋势；根据相关文献资料确定了课题研究目标和具体研究内容，对两种不同的设计方案进行了对比，确定了以89C51单片机为基础的智能温度控制系统设计方案，给出了系统方案控制框图。对系统单片机、传感器、显示器、按键、报警器等进行了器件选型和模块原理分析；采用Protel 99 SE对系统各硬件电路进行了设计，包括温度采集、报警、显示、继电器和按键等各个模块的电路，并且绘制出该系统的硬件原理图和PCB图；然后购买了焊接电路板所需的所有的相关元件，研制得到了系统硬件电路实物。然后，采用Keil C设计本系统的软件程序，给出了系统相关程序流程图，编写了系统主程序以及读温度，按键扫描等各类子程序代码，之后对这些程序分别实施编译与调试。最后，在单片机内烧录上述系统程序并和系统硬件电路进行联合调试，调试结果表明该系统可以实现系统设定温度，采集温度，报警显示等功能。根据调试结果可知，该系统具备良好的可行性与运行稳定性，能够完成该课题的主要要求。关键词 温度控制系统，单片机，DS18B20，硬件设计，软件设计，联合调试
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景与意义 1
1.2 温度控制技术研究现状 1
1.3 单片机技术的发展和应用 1
1.4 智能温控器发展的新趋势 2
1.5 本论文的主要内容和工作安排 3
2 智能温控系统方案设计 3
2.1 方案选择 3
2.2 系统设计方案 4
2.3 系统器件选型和模块原理分析 4
3 系统仿真 9
3.1 仿真软件介绍 9
3.2 仿真运行 10
3.3系统仿真分析 11
4 系统硬件设计 14
4.1单片机系统单元设计 15
4.2 温度采集单元设计 16
4.3 报警电路单元设计 16
4.4 数码显示电路 17
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/> 4.5 继电器单元设计 17
4.6 按键电路 18
4.7 总电路 18
4.8 系统硬件电路制板 19
5 软件单元设计 20
5.1 主要控制单元 20
5.2 信息读取单元 21
5.3按键单元设计 23
6 系统软硬件联合调试 24
6.1 电路板焊接 24
6.2 联合调试 26
6.3 实物展示 26
总结与展望 30
致 谢 32
参考文献 33
附录 35
1 绪论
1.1 课题研究背景与意义
无论是在日常生活中还是在工业生产中，温度都与人类息息相关。就好比当夏天来临，在炎热的环境下，各种食物容易过期或发霉。这个时候人们就有必要把食物放在冰箱里冷冻或者冷藏。这些都是人们日常生活中随处可见的。
为了紧跟时代发展的步伐，温度的不可或缺，带动了温度测控技术的不断发展，从而促进了各个行业的经济发展。人们在生活中需要用到温度的地方越来越多，测量温度的范围也开始扩大，精确度的要求也变得更高。例如，钢铁的熔炼，家禽蔬果的培育，生活中的热水器，诸如此类。这些地方都需要我们做到温度的控制，以此达到预期效果。
所以，这次的课题在日常生活的发展中是值得肯定的，温度控制技术也会发展的越来越好。
1.2 温度控制技术研究现状
由于环境与水平的限制，温度控制技术并没有想象中那么完善，还存在很多的局限性。比如接触器温度控制仪表，它的温度波动范围太大[1]。在温度控制技术的发展史上，中国并没有在这个领域占得先机。然而国外在上个世纪就开始了对温度控制技术的研发，并有了一定的成功。所以，由于技术发展的不到位，我国与其他西方国家有了不小的差距[2]。我国研发的各种温控仪表，不能很好的控制温度，总会有一点的误差，也不能适用于任何场合，有了一定的局限性[3]。
1.3 单片机技术的发展和应用
1.3.1 单片机技术的发展
（1）探索阶段
在这个阶段，单片机还没有大量的种类投入市场。人们用到最多的就是48系列单片机，它是由Intel公司与Motorola、Zilog等许多公司一起生产的。也是从这个阶段，人们迎来了供应链接管理[4]。
（2）快速发展阶段
虽然它在工业控制技术方面做出了很好的成绩，然而研究从来没有停止过，或者是为了改进单片机，为此，Intel公司此前曾说过，他们还推出了51系列单片机。
它有三种典型结构。一种是比较完善的总线，包括并行和串行总线。第二种是良好的指令系统，第三种是一个完善的经典结构[5]。
优化升级阶段
这个时候，8位单片机跟不上时代的发展与进步。因此在它的改进中，人们开始试图研发16位单片机。如今，我们习惯于将单片机作为微控制器，其实一开始就是这样开始的。另外，近几年来，51系列单片机由于其优良的控制性能而被广泛应用于内核。
全面发展阶段
在这个时期，每一个产业都出现了欣欣向荣的局面。单片机不仅出现了8，16位，还有32位。为了满足人们的需要，单片机还具有通用、专用系列、功能强大。
1.3.2 单片机技术的应用
单片机在这个社会中得到了许多的使用。它正朝着小型化、智能化的趋势完善。单片机有许多特征，比如小巧灵活，成本低，效果多[6]。与普通集成电路相比，它能够有效的保持个体的注意力自控水平，能够满足各种环境温度的要求。同时单片机能够满足各个工业上的需求，也可以应用在器件中。这将让器件能够在网络、大数据、物联网和人工智能等技术的支持下，所具有的能动地满足人的各种需求，能够更快地对事物作出量化描述，同时测量值与真值的接近程度高[7]。
单片机应用场合：
机器人、数控机床等
各种物理量的采集和控制
交通领域
医疗设备
智能传感器
1.4 智能温控器发展的新趋势
到2000年，尽管智能恒温器的研发还在继续，却没有改变最初的目标。如今是最适合单片机拓展的最好的时代，特别是在高新技术方面。更小的光刻技术提高了集成度，从而使芯片更小，成本更低，功耗更低[8]。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景与意义 1
1.2 温度控制技术研究现状 1
1.3 单片机技术的发展和应用 1
1.4 智能温控器发展的新趋势 2
1.5 本论文的主要内容和工作安排 3
2 智能温控系统方案设计 3
2.1 方案选择 3
2.2 系统设计方案 4
2.3 系统器件选型和模块原理分析 4
3 系统仿真 9
3.1 仿真软件介绍 9
3.2 仿真运行 10
3.3系统仿真分析 11
4 系统硬件设计 14
4.1单片机系统单元设计 15
4.2 温度采集单元设计 16
4.3 报警电路单元设计 16
4.4 数码显示电路 17
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4.6 按键电路 18
4.7 总电路 18
4.8 系统硬件电路制板 19
5 软件单元设计 20
5.1 主要控制单元 20
5.2 信息读取单元 21
5.3按键单元设计 23
6 系统软硬件联合调试 24
6.1 电路板焊接 24
6.2 联合调试 26
6.3 实物展示 26
总结与展望 30
致 谢 32
参考文献 33
附录 35
1 绪论
1.1 课题研究背景与意义
无论是在日常生活中还是在工业生产中，温度都与人类息息相关。就好比当夏天来临，在炎热的环境下，各种食物容易过期或发霉。这个时候人们就有必要把食物放在冰箱里冷冻或者冷藏。这些都是人们日常生活中随处可见的。
为了紧跟时代发展的步伐，温度的不可或缺，带动了温度测控技术的不断发展，从而促进了各个行业的经济发展。人们在生活中需要用到温度的地方越来越多，测量温度的范围也开始扩大，精确度的要求也变得更高。例如，钢铁的熔炼，家禽蔬果的培育，生活中的热水器，诸如此类。这些地方都需要我们做到温度的控制，以此达到预期效果。
所以，这次的课题在日常生活的发展中是值得肯定的，温度控制技术也会发展的越来越好。
1.2 温度控制技术研究现状
由于环境与水平的限制，温度控制技术并没有想象中那么完善，还存在很多的局限性。比如接触器温度控制仪表，它的温度波动范围太大[1]。在温度控制技术的发展史上，中国并没有在这个领域占得先机。然而国外在上个世纪就开始了对温度控制技术的研发，并有了一定的成功。所以，由于技术发展的不到位，我国与其他西方国家有了不小的差距[2]。我国研发的各种温控仪表，不能很好的控制温度，总会有一点的误差，也不能适用于任何场合，有了一定的局限性[3]。
1.3 单片机技术的发展和应用
1.3.1 单片机技术的发展
（1）探索阶段
在这个阶段，单片机还没有大量的种类投入市场。人们用到最多的就是48系列单片机，它是由Intel公司与Motorola、Zilog等许多公司一起生产的。也是从这个阶段，人们迎来了供应链接管理[4]。
（2）快速发展阶段
虽然它在工业控制技术方面做出了很好的成绩，然而研究从来没有停止过，或者是为了改进单片机，为此，Intel公司此前曾说过，他们还推出了51系列单片机。
它有三种典型结构。一种是比较完善的总线，包括并行和串行总线。第二种是良好的指令系统，第三种是一个完善的经典结构[5]。
优化升级阶段
这个时候，8位单片机跟不上时代的发展与进步。因此在它的改进中，人们开始试图研发16位单片机。如今，我们习惯于将单片机作为微控制器，其实一开始就是这样开始的。另外，近几年来，51系列单片机由于其优良的控制性能而被广泛应用于内核。
全面发展阶段
在这个时期，每一个产业都出现了欣欣向荣的局面。单片机不仅出现了8，16位，还有32位。为了满足人们的需要，单片机还具有通用、专用系列、功能强大。
1.3.2 单片机技术的应用
单片机在这个社会中得到了许多的使用。它正朝着小型化、智能化的趋势完善。单片机有许多特征，比如小巧灵活，成本低，效果多[6]。与普通集成电路相比，它能够有效的保持个体的注意力自控水平，能够满足各种环境温度的要求。同时单片机能够满足各个工业上的需求，也可以应用在器件中。这将让器件能够在网络、大数据、物联网和人工智能等技术的支持下，所具有的能动地满足人的各种需求，能够更快地对事物作出量化描述，同时测量值与真值的接近程度高[7]。
单片机应用场合：
机器人、数控机床等
各种物理量的采集和控制
交通领域
医疗设备
智能传感器
1.4 智能温控器发展的新趋势
到2000年，尽管智能恒温器的研发还在继续，却没有改变最初的目标。如今是最适合单片机拓展的最好的时代，特别是在高新技术方面。更小的光刻技术提高了集成度，从而使芯片更小，成本更低，功耗更低[8]。
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