89c51单片机的智能温度控制系统设计
本课题主要围绕以89C51单片机为智能温度控制系统进行设计，着重设计并研制系统相关硬件电路，编写系统控制程序，并进行软硬件联合调试；具体研究工作如下首先对课题研究背景和研究意义进行了阐述，分析讨论了温度控制技术的研究现状、单片机技术发展及应用和智能温控器的发展趋势。对两种系统设计方案进行对比分析后，给出了本课题系统设计方案；对相关元器件进行了选型和原理分析；采用仿真软件Protues对基于单片机的智能温度控制系统进行了仿真分析，得到了相关仿真结果，验证了系统设计方案的可行性和正确性。然后，在Protel 99 SE中对基于单片机的温度控制系统硬件电路进行了设计，对系统单片机89C51最小系统、基于DS18B20的温度采集电路、蜂鸣器报警电路、数码显示电路、继电器电路、键盘输入电路等硬件电路模块进行了设计，绘制了系统总的原理图和PCB图，对系统硬件电路进行了制板并购买了相关电子元器件，研制了系统硬件电路板。设计了系统软件，给出了主程序、读温度子程序、按键扫描子程序等程序流程图，采用单片机编程软件Keil C对系统相关程序进行了编写和编译。最后，对基于单片机的智能温度控制系统进行了软硬件联合调试，并对调试结果进行了分析，调试分析结果表明课题设计是切实可行和正确的，实现了基于单片机的智能温度控制系统的各项功能。关键词 单片机，DS18B20，温度控制系统，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 3
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 4
2.1 方案选择 4
2.2 系统设计方案 4
2.3 系统器件选型和模块原理分析 5
3 系统仿真分析 15
3.1 仿真软件介绍 15
3.2 仿真运行 17
3.3系统仿真分析 18
4 基于单片机的温度控制系统硬件设计 20
4.1系统所用单片机最小系统设计 21
4.2 温度采集电路 22
4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
3 报警电路 23
4.4 数码显示电路 23
4.5 继电器电路 24
4.6 键盘输入电路 25
4.7 总电路 25
4.8 系统硬件电路制板 26
5 系统软件模块的设计 26
5.1 主程序 26
5.2 读温度值模块 28
5.3 按键扫描处理子程序 31
6 系统软硬件联合调试 33
6.1 电路板焊接 34
6.2 联合调试 35
总结与展望 40
致 谢 41
参考文献 42
附录：系统软件程序 44
1 绪论
1.1 课题研究背景与意义
温度是工业生产中一个很有用的参数,它也与人们身边的很多事情都有关系。就比如食物问题，有时候为了保证饭菜的新鲜度，就需要把饭菜放到温度低的冰箱里冷藏，或者说想要把饭菜加热，这就要把饭菜放置在温度较高的微波炉里，这在生活中是很常见的。以小见大，就可以看出温度在日常生活中的重要性。
因此，随着时代的进步、社会的发展，温度测控技术越来越被看重，几乎囊括国民经济的各个领域。此外，温度的测量范围变的更大,测量的准确性程度变的更高，而且越来越注重温度的测量和控制；比如，控制钢材制造时的温度，控制育雏期养鸡舍的温度，控制植物生长时的温度，以及控制日常室内温度，特别是实验室做特定实验时的温度。总之,温度测控技术值得去研究，它是一个很有价值的课题，并且具有广泛的前景和实际意义。
1.2 温度控制技术研究现状
近一段时间以来，温度控制技术看起来似乎已经发展的很好，但这其实仅限于理论方面，一旦涉及到实际的测量和控制，在很多方面还是不行的，比如说在快速采样温度上，正确传输数据上以及精确控制温度场上等等[1]。回顾温度控制系统的发展历史，我国在这个方面还是比较落后的，要知道国外20世纪70年代就开始研究温控技术，80年代就已经小有成就了，而我国的起步就较晚了。因此，在近一段时间内，国内温度控制仪器，在性能上，主要还是在控制算法上，与国外的仪器还是拉开了一定的差距，具体点来说，在温度控制精度这方面，控制器的具体性能相对较低，适应性也差[2]。其实造成这种差距的原因有很多，要知道有时候不在意的因素往往也会对结果造成极大的影响，就比如说对象不一样时，控制精度也会因为控制算法的缺陷而出现波动的情况[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
这个时期，单片机的类型还不多，其中最著名的应该是48系列单片机，它是由Intel联合多个公司出品的，比如说，Motorola?、Zilog等等，可以说供应链管理的时代开始来临了，人们也是从这个阶段使用起单机片这个词[4]。
（2）快速发展阶段
虽说48系列单片机在工控领域的探索取得了不错的反响，但是研究是永无止境的，还是要对单片机进行更一步的完善，为此，之前所说的Intel公司，它们又推出了51系列单片机。
它的典型结构如下：健全的总线结构，包含并行总线和串行总线，健全的指令系统，以及健全的经典体系结构[5]。
优化升级阶段
此时，8位的单片机已经不能完全满足人们的需求，所以在对8位单片机进行完善的同时，人们又开始尝试启动16位单片机了。大家现在习惯把单片机说成微控制器，一开始其实就是从这个阶段开始的。此外，在过去的这些年里，51系列单片机由于控制性能的优异，已经被广泛作为内核投入使用了。
全面发展阶段
这个阶段，用毛主席的话说，可以说是百花齐放。各个位的单片机都开始出现了，不仅有8位的，16位的，甚至还有32位的，并且为了迎合市场，单片机还出现了通用型、专用型系列，能力强大。
1.3.2 单片机技术的应用
单片机，作为一种高科技芯片，在控制系统中被广泛应用，正向着小型化和智能化方向发展，它具有体积小、功能强、价格便宜、使用灵活等特点[6]。将较通常的集成电路，单片机抗干扰能力较强，适应环境温度良好，即使在工业环境中也能够保持良好的状态进行工作，更别提应用于各种仪器中，它会使仪器智能化，测量速度变快，精度变高[7]。
主要范畴：
在智能仪器仪表上的应用；
在工业控制中的应用；
在家用电器中的应用；
在通信领域中的应用；
在医用领域中的应用；
在电器上模块化的应用。
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 3
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 4
2.1 方案选择 4
2.2 系统设计方案 4
2.3 系统器件选型和模块原理分析 5
3 系统仿真分析 15
3.1 仿真软件介绍 15
3.2 仿真运行 17
3.3系统仿真分析 18
4 基于单片机的温度控制系统硬件设计 20
4.1系统所用单片机最小系统设计 21
4.2 温度采集电路 22
4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
3 报警电路 23
4.4 数码显示电路 23
4.5 继电器电路 24
4.6 键盘输入电路 25
4.7 总电路 25
4.8 系统硬件电路制板 26
5 系统软件模块的设计 26
5.1 主程序 26
5.2 读温度值模块 28
5.3 按键扫描处理子程序 31
6 系统软硬件联合调试 33
6.1 电路板焊接 34
6.2 联合调试 35
总结与展望 40
致 谢 41
参考文献 42
附录：系统软件程序 44
1 绪论
1.1 课题研究背景与意义
温度是工业生产中一个很有用的参数,它也与人们身边的很多事情都有关系。就比如食物问题，有时候为了保证饭菜的新鲜度，就需要把饭菜放到温度低的冰箱里冷藏，或者说想要把饭菜加热，这就要把饭菜放置在温度较高的微波炉里，这在生活中是很常见的。以小见大，就可以看出温度在日常生活中的重要性。
因此，随着时代的进步、社会的发展，温度测控技术越来越被看重，几乎囊括国民经济的各个领域。此外，温度的测量范围变的更大,测量的准确性程度变的更高，而且越来越注重温度的测量和控制；比如，控制钢材制造时的温度，控制育雏期养鸡舍的温度，控制植物生长时的温度，以及控制日常室内温度，特别是实验室做特定实验时的温度。总之,温度测控技术值得去研究，它是一个很有价值的课题，并且具有广泛的前景和实际意义。
1.2 温度控制技术研究现状
近一段时间以来，温度控制技术看起来似乎已经发展的很好，但这其实仅限于理论方面，一旦涉及到实际的测量和控制，在很多方面还是不行的，比如说在快速采样温度上，正确传输数据上以及精确控制温度场上等等[1]。回顾温度控制系统的发展历史，我国在这个方面还是比较落后的，要知道国外20世纪70年代就开始研究温控技术，80年代就已经小有成就了，而我国的起步就较晚了。因此，在近一段时间内，国内温度控制仪器，在性能上，主要还是在控制算法上，与国外的仪器还是拉开了一定的差距，具体点来说，在温度控制精度这方面，控制器的具体性能相对较低，适应性也差[2]。其实造成这种差距的原因有很多，要知道有时候不在意的因素往往也会对结果造成极大的影响，就比如说对象不一样时，控制精度也会因为控制算法的缺陷而出现波动的情况[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
这个时期，单片机的类型还不多，其中最著名的应该是48系列单片机，它是由Intel联合多个公司出品的，比如说，Motorola?、Zilog等等，可以说供应链管理的时代开始来临了，人们也是从这个阶段使用起单机片这个词[4]。
（2）快速发展阶段
虽说48系列单片机在工控领域的探索取得了不错的反响，但是研究是永无止境的，还是要对单片机进行更一步的完善，为此，之前所说的Intel公司，它们又推出了51系列单片机。
它的典型结构如下：健全的总线结构，包含并行总线和串行总线，健全的指令系统，以及健全的经典体系结构[5]。
优化升级阶段
此时，8位的单片机已经不能完全满足人们的需求，所以在对8位单片机进行完善的同时，人们又开始尝试启动16位单片机了。大家现在习惯把单片机说成微控制器，一开始其实就是从这个阶段开始的。此外，在过去的这些年里，51系列单片机由于控制性能的优异，已经被广泛作为内核投入使用了。
全面发展阶段
这个阶段，用毛主席的话说，可以说是百花齐放。各个位的单片机都开始出现了，不仅有8位的，16位的，甚至还有32位的，并且为了迎合市场，单片机还出现了通用型、专用型系列，能力强大。
1.3.2 单片机技术的应用
单片机，作为一种高科技芯片，在控制系统中被广泛应用，正向着小型化和智能化方向发展，它具有体积小、功能强、价格便宜、使用灵活等特点[6]。将较通常的集成电路，单片机抗干扰能力较强，适应环境温度良好，即使在工业环境中也能够保持良好的状态进行工作，更别提应用于各种仪器中，它会使仪器智能化，测量速度变快，精度变高[7]。
主要范畴：
在智能仪器仪表上的应用；
在工业控制中的应用；
在家用电器中的应用；
在通信领域中的应用；
在医用领域中的应用；
在电器上模块化的应用。
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