基于AT89C51单片机的鸡雏恒温孵化器恒温控制系统的设计
基于AT89C51单片机的鸡雏恒温孵化器恒温控制系统的设计 [20200128190914]
【摘要】
本课题研究的是温度控制优化问题，为准确控制温度，使孵化箱保持恒温，针对传统法人工方式难以保证恒温，提出的一种利用单片机的温度控制系统。本设计以AT89C51单片机为核心，结合DS18B20数字温度传感器，数字电路电子技术等对孵化箱温度进行在线控制，并采用软件控制算法对温度进行智能控制。此温度控制系统具有较高的控制精度，提高了孵化场管理效率，节省了孵化场的成本开支。
摘要…………………………………………………………………………3页
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:温度；单片机；传感器；
引言…………………………………………………………………………4页
一、系统原理设计4页
二、硬件设计5页
三、软件设计10页
四、调试14页
五、总结15页
六、致谢15页
七、参考文献15页
八、附录16页
引 言
温度是一个永恒的话题，它与人类的生活密切相关。温度的变化会给我们的生活、工作、生产等带来重大的影响，因此对温度的测量、控制至关重要。
温度是工业生产中主要的被控参数之一。与之相关的各种温度控制系统广泛应用于机械，冶金，化工，食品等领域。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
温度对家禽孵化的影响很大，本课题就是基于单片机的恒温孵化器恒温控制系统的设计。此系统要能够检测到恒温箱中的温度，并实时的传到单片机进行处理，实时显示，并要求系统能够对温度自动调节。 这类系统不仅具有控制方便、组态简单、灵活性大、成本较低、可靠性高等优点，而且可以大幅度提高被控制温度的技术指标，从而大大提高产品的质量和数量。
该系统具有实时温度显示和温度设定功能，还具有温度上、下限报警和自动控制功能。当温度高于或低于设定值一定程度时，发出生光报警，消除由于单片机系统意外失控所造成的危险，提高了恒温箱工作的可靠性和使用安全性。
设计任务：用单片机设计一个控制温度范围在37℃—39℃的温度控制系统。设计要求：完成该系统的软硬件设计，学习掌握单片机采集测控系统的设计方法，提高学习新知识、新技能的能力，培养独立设计的能力。
一、系统原理设计
（一）设计思想
此次设计是针对于单片机原理及其应用等展开的。其中包含了我们大学三年中所学到的相关知识，运用我们所学的单片机技术，传感器技术，电工技术去设计基于单片机的鸡雏恒温孵化器恒温控制系统。AT89C51单片机好比一个桥梁，联系着传感器和报警电路设备。设计的温度控制系统需要实现以下功能：当温度低于设定下限温度时，系统自动启动加热继电器加温，使温度上升。当温度上升到下限温度以上时，停止加温；当温度高于设定上限温度时，系统自动启动风扇降温，使温度下降。当温度下降到上限温度以下时，停止降温。温度在上下限温度之间时，执行机构不执行。该系统的温度控制设定范围为37-39℃，因为这是鸡雏最佳的孵化温度范围。
（二）系统框图
图1 鸡雏孵化器恒温控制系统框图
孵化器恒温控制系统的实现是利用单片机原理与接口技术、传感器技术、数字电路电子技术、模拟电子技术等相关基本理论与实际相结合，采用AT89C51单片机与DS18B20传感器 ，运用自动控制理论，实现孵化箱的恒温控制。
二、硬件设计
（一）单片机AT89C51
1.简介
AT89C51是一种带4k字节的FLASH存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。引脚排列如图2所示。
图2 AT89C51引脚排列
2.主要特性
（1）与MCS-51 兼容
（2）4K字节可编程FLASH存储器
（3）寿命：1000写/擦循环
（4）数据保留时间：10年
（5）全静态工作：0Hz-24MHz
（6）三级程序存储器锁定
（7）128×8位内部RAM
（8）32可编程I/O线
（9）两个16位定时器/计数器
（10）5个中断源
（11）可编程串行通道
（12）低功耗的闲置和掉电模式
（13）片内振荡器和时钟电路
3.管脚说明
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高组输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
（二）温度传感器DS18B20
1.简介
DS18B20是达拉斯公司生产的一款超小体积、超低硬件开销，抗干扰能力强、精度高、附加功能强的温度传感器。DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样。DS18B20是采用“1-wire”一线总线传输数据的集成温度传感器,信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从中央处理器到DS18B20仅需连接一条线。可采用外部电源供电，也可采用总线供电方式，此时，把VDD连接在一起作为数字电源。DS18B20具有很多方面的优点。
【摘要】
本课题研究的是温度控制优化问题，为准确控制温度，使孵化箱保持恒温，针对传统法人工方式难以保证恒温，提出的一种利用单片机的温度控制系统。本设计以AT89C51单片机为核心，结合DS18B20数字温度传感器，数字电路电子技术等对孵化箱温度进行在线控制，并采用软件控制算法对温度进行智能控制。此温度控制系统具有较高的控制精度，提高了孵化场管理效率，节省了孵化场的成本开支。
摘要…………………………………………………………………………3页
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:温度；单片机；传感器；
引言…………………………………………………………………………4页
一、系统原理设计4页
二、硬件设计5页
三、软件设计10页
四、调试14页
五、总结15页
六、致谢15页
七、参考文献15页
八、附录16页
引 言
温度是一个永恒的话题，它与人类的生活密切相关。温度的变化会给我们的生活、工作、生产等带来重大的影响，因此对温度的测量、控制至关重要。
温度是工业生产中主要的被控参数之一。与之相关的各种温度控制系统广泛应用于机械，冶金，化工，食品等领域。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
温度对家禽孵化的影响很大，本课题就是基于单片机的恒温孵化器恒温控制系统的设计。此系统要能够检测到恒温箱中的温度，并实时的传到单片机进行处理，实时显示，并要求系统能够对温度自动调节。 这类系统不仅具有控制方便、组态简单、灵活性大、成本较低、可靠性高等优点，而且可以大幅度提高被控制温度的技术指标，从而大大提高产品的质量和数量。
该系统具有实时温度显示和温度设定功能，还具有温度上、下限报警和自动控制功能。当温度高于或低于设定值一定程度时，发出生光报警，消除由于单片机系统意外失控所造成的危险，提高了恒温箱工作的可靠性和使用安全性。
设计任务：用单片机设计一个控制温度范围在37℃—39℃的温度控制系统。设计要求：完成该系统的软硬件设计，学习掌握单片机采集测控系统的设计方法，提高学习新知识、新技能的能力，培养独立设计的能力。
一、系统原理设计
（一）设计思想
此次设计是针对于单片机原理及其应用等展开的。其中包含了我们大学三年中所学到的相关知识，运用我们所学的单片机技术，传感器技术，电工技术去设计基于单片机的鸡雏恒温孵化器恒温控制系统。AT89C51单片机好比一个桥梁，联系着传感器和报警电路设备。设计的温度控制系统需要实现以下功能：当温度低于设定下限温度时，系统自动启动加热继电器加温，使温度上升。当温度上升到下限温度以上时，停止加温；当温度高于设定上限温度时，系统自动启动风扇降温，使温度下降。当温度下降到上限温度以下时，停止降温。温度在上下限温度之间时，执行机构不执行。该系统的温度控制设定范围为37-39℃，因为这是鸡雏最佳的孵化温度范围。
（二）系统框图
图1 鸡雏孵化器恒温控制系统框图
孵化器恒温控制系统的实现是利用单片机原理与接口技术、传感器技术、数字电路电子技术、模拟电子技术等相关基本理论与实际相结合，采用AT89C51单片机与DS18B20传感器 ，运用自动控制理论，实现孵化箱的恒温控制。
二、硬件设计
（一）单片机AT89C51
1.简介
AT89C51是一种带4k字节的FLASH存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。引脚排列如图2所示。
图2 AT89C51引脚排列
2.主要特性
（1）与MCS-51 兼容
（2）4K字节可编程FLASH存储器
（3）寿命：1000写/擦循环
（4）数据保留时间：10年
（5）全静态工作：0Hz-24MHz
（6）三级程序存储器锁定
（7）128×8位内部RAM
（8）32可编程I/O线
（9）两个16位定时器/计数器
（10）5个中断源
（11）可编程串行通道
（12）低功耗的闲置和掉电模式
（13）片内振荡器和时钟电路
3.管脚说明
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高组输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
（二）温度传感器DS18B20
1.简介
DS18B20是达拉斯公司生产的一款超小体积、超低硬件开销，抗干扰能力强、精度高、附加功能强的温度传感器。DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样。DS18B20是采用“1-wire”一线总线传输数据的集成温度传感器,信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从中央处理器到DS18B20仅需连接一条线。可采用外部电源供电，也可采用总线供电方式，此时，把VDD连接在一起作为数字电源。DS18B20具有很多方面的优点。
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