课程设计电加热水温控制系统文档格式.docx

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1、原理图………………………………..………………………………….……..18

2、源程序……………………………….……………………………….…….…..19

摘要：

在现代工业生产中，温度是常用的测量被控因素。

本设计是基于51单片机控制，将DS18b20温度传感器实时温度转化，并通过1602液晶对温度实行实时显示，并通过加热片（PWM波，改变其占空比）加热与步进电机降温逐次逼近的方式，将温度保持在设定温度，通过按键调节温度报警区域，实现对温度在0℃-99℃控制的自动化。

实验结果表明此结构完全可行，温度偏差可达0.1℃以内。

关键字：

单片机；

传感器；

温控；

DS18b20

Abstract:

Inmodernindustrialproduction,thetemperatureiscommonlymeasuredcontrolledfactors.Thedesignisbasedonthe51SCMcontrol,theDS18b20temperaturesensorrealtimetemperaturetransformation,andthroughthe1602LCDonthetemperatureofthereal-timedisplay,andbyheatingthesheet（PWMwave,changingitsdutycycle）heatingandsteppermotorcoolingsuccessiveapproximationapproach,keepingthetemperatureatthesettemperature,throughthebuttonsadjusttemperaturealarmarea,thetemperatureat0℃-99℃controlautomation.Theexperimentalresultsshowthatthisstructureiscompletelyfeasible,thedeviationoftemperaturecanreach0.1DEGC.

Keyword:

monolithicintegratedcircuit;

Sensors;

Temperaturecontrol;

DS18b20

第一章系统设计

1.1项目概要

温度控制系统无论是工业生产过程，还是日常生活都起着非常重要的作用，过低或过高的温度环境不仅是一种资源的浪费，同时也会对机器和工作人员的寿命产生严重影响，极有可能造成严重的经济财产损失，给生活生产带来许多利的因素，基于AT89S52的单片机温度控制系统与传统的温度控制相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高和开展容易等优点，因此市场前景好。

1.2设计任务和要求：

1、采用DS18B20作为温度传感器进行温度检测。

2、对采集温度进行显示（显示温度分辨率0.1℃）；

3、采集温度数值应采用数字滤波措施，保证显示数据稳定。

4、设计相应的温度控制电路，根据测得的温度情况对加热器进行控制，将温度保持在设定温度。

5、通过按键设置温度上下限，超限通过LED、蜂鸣器报警。

第二章硬件设计

2.1硬件设计概要

根据需求，我们将系统分为五个模块，信息处理模块，温度采集模块、控制调节模块、报警电路模块，显示模块。

2.2信息处理模块

AT89C52是ATMEL公司的以8031核构成的8位Flash单片机系列。

这个系列单片机的最大特点就是在片内含有Flash存储器，AT89S52单片机是一种低功耗高性能的CMOS8位微控制器，内置8KB可在线编程闪存。

该器件采用Atmel公司的高密度非易失性存储技术生产，其指令与工业标准的80C51指令集兼容。

片内程序存储器允许重复在线编程，允许程序存储器在系统内通过SPI串行口改写或用同用的非易失性存储器改写。

通过把通用的8位CPU与可在线下载的Flash集成在一个芯片上，AT89S52便成为一个高效的微型计算机。

它的应用范围广，可用于解决复杂的控制问题，且成本较低。

单片机模块如图

（1）所示。

图

（1）单片机模块

2.3温度采集模块

2.3.1传感器DS18b20简介

DALLAS最新单线数字温度传感器DS18b20简介新的“一线器件”，体积更小、适用电压更宽、更经济。

Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18b20是世界上第一片支持“一线总线”接口温度传感器。

一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新的概念。

DS18b20、DS1822“一线总线”数字化温度传感器同DS1820一样，DS18b20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃范围内，精度为

0.5℃。

DS18b20的精度较差为

2℃。

现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。

适合于恶劣环境的现场温度测量，如：

环境控制、设备或过程控制、测量类消费电子产品等。

与前一代产品不同，新的产品支持3V~5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。

而且新一代产品更便宜，体积更小。

DS18b20内部结构主要由四部分组成：

64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。

DS18b20的实验板原理接线图如图

（2）：

图

（2）DS18b20的实验板接线图

其中：

DQ为数字信号输入/输出端；

GND为电源地；

VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）

2.3.2实验模拟电路图

温度检测控制模拟电路图ds18b20原件及其连线如图（3）温度此传感器上显示的温度同步显示到LED显示器上，并有加温，减温按钮。

图（3）温度检测控制模拟电路图

2.3.3程序流程图

图（4）主程序流程图

图（5）初始化子程序流程图

图（6）读按键的程序流程图

2.4控制调节模块

2.4.1升温调节系统

通过继电器的开合来控制加热片电路的通断，来达到设温效果，我们预设温度为25度，当温度低于25度时，单片机P3.6引脚输出高电平，继电器导通，对温度传感器加热，加热模块如图（7）所示。

图（7）加温控制电路

2.4.2温度上下限调节系统

通过按键控制键选着调节对象，通过上升下降调节值大小，模拟电路图如图（78主控电路：

我们设定温度为0--30度，为表示方便，这里让，控制开关，升温开关，降温开关分别为，k1，k2，k3，开始显示的是当前温度，K1主控开关，用来控制进入的是当前温度，温度上限，下限的调节界面。

按k1，一次进入三个界面。

按K2为加1开关，按一下，加1，k3减1开关，按一下，减1.

例如：

开始时显示的是当前温度界面，按下k1进入高温设定界面，显示器上显示当前温度和温度上限，按k2，上限加1，按k3，上限减1，再按k1进入显现设定界面，显示器显示当前温度，和温度下限，按k2，下限加1，按k3，下限减1，再按k1，进入显示当前温度界面。

如图（8）

2.4.3报警电路系统

通过led灯的闪烁以及蜂鸣器的鸣叫实现报警，如果温度超过上限灯D4亮，蜂鸣器鸣叫，低于下限灯D2亮，蜂鸣器鸣叫。

常温D1亮如图（9）（10）。

图（8）温度设定开关

图（9）报警模块

图（10）P3.7接蜂鸣器

2.5显示模块

通过采集ds18b20的温度，同步显示到LED显示器上，精确到小数点后第一位。

如下图

图（11）显示电路

第三章仿真显示成果

3.1运用proteus仿真

图（12）开始启动时，显示学号

图（13）显示当前温度

图（14）温度低于低温下限，低温报警灯亮，蜂鸣器鸣叫

图（15）温度高于温度上限，高温报警灯亮，蜂鸣器鸣叫

实习总结

刚开始接触到题目，一头雾水，第一周，我从网上下载了，《基于8051+PROTEUS仿真100实例》这个文档，从最简单的点亮一个流水灯，让数码管显示数字开始，第一周就做了这些简单的例子，100例做了20多个。

刚开始很慢，仿真模型里的原器件都不会找，编的程序编译时总出现报警、错误。

一遇到错误我们就慌了神了，所以起步很难。

后来在老师和同学的帮助下，慢慢积累，知道了常见的报警和错误的解决方法，编完调试成功20个例子后，算是对单片机有了一定的基础。

但这时一周已经过去了，别的小组已经仿真通过，开始实际运行了，而我们这组才开始。

第二周开始了，第一天我们没做设计，把各个小组的程序，电路图都拿来看，不懂得就请他们帮忙讲解。

由于前面有了知识，一些模块都看得懂，学得很快了。

发现主要是把各个模块融合到一起，头文件写到最前面，通过函数的调用!

给单片机接口高低电平，来实现功能。

这正好是我们的强项，一星期20个例子的功劳。

第二天我们开始自己编程，但是融合的过程中总出现错误，要嘛是变量没定义，要嘛是头文件重复！

还有一个，报警电路的数码管总是不亮，但单片机对应的接口有高低电平的变化，实际电路板上也成功，这个问题困扰了我们很久，怎么办都不亮，当时有想砸电脑的冲动，后来还是解决了，原来，是标号标错了位置，一点小问题，困扰了我们2天。

当解决这个问题时，那心灵的喜悦是这辈子都忘不了的！

通过两周的实习，我们从一个小白成长为一个对单片机入了门，并能实现简单的编程，还能解决实际问题的小人物了！

虽然过程很苦，每天对着电脑，就吃饭和上洗手间离开板凳！

一直盯着屏幕看！

不过2周熬过来了，收获蛮大的！

例如后来我又在我们的程序中加入了降温程序！

温度高，调动电动机吹风降温！

感觉无论做什么事都要吃得了苦受得了罪，天下没有什么事是难的，只有懒惰的人，只要用心去做，什么事都能成功！

致谢

两周的实习中，我遇到了许许多多的困难，但我能走过来，这和我组成员共同研究，共同讨论问题的辛勤是分不开的，灰心时我们相互鼓励，相互打气，。

感谢同组成员。

开始接触单片机，我是一个小白级人物，谢谢把我领入门的同班同学们，当我有问题请教时，他们会放下手头的工作，倾心为我解答，程序编译错误时，他们会帮我一起看提示，该错误！

谢谢同班同学们！

当然，我们实习时，老师一直陪伴着我们，尽管我没有问过老师问题，老师也没有帮我调试程序，但还是要谢谢刘老师，吕老师，你和我们在一起，无形中给了我们莫大的动力！

同时也起到了监督我们的作用，使我们不能够偷懒，不会出现有一组同学完成了，那么全班都完成了的情况！

正由于你们的严格的要求，我们这次实习才能圆满的完成，同学们都做出了想要的结果。

参考文献

[1]郭天祥.新概念51单片机C语音教程——入门提高开发拓展攻略[M].北京：

北京：

电子工业出版社，2009.

[2]韩广兴.电子元器件与实用电路基础[M].北京：

电子工业出版社，2005.

[3]方大千，朱丽.电子控制系统装置制作入门[M].北京：

国防出版社，2006.

[4]刘向举,刘丽娜.基于单片机的智能温度测控系统的设计[J].齐齐哈尔大学学报（自然科学版）.2012（03）

[5]黄文力,邓小磊.DS18B20数字温度传感器接口程序的时序[J].仪器仪表用户.2011（06）

[6]黄晓林.一种实用型智能恒温控制系统设计[J].自动化技术与应用.

2011（11）

[7]王文,王直.基于ARM和DS18B20的温度监测系统[J].电子设计工程.2011（20）

[8]陈锡华,贾磊磊.温度传感器DS18B20序列号批量搜索算法[J].单片机与嵌入式系统应用.2011（09）

附录:

Proteus系统原理图:

图（16）系统原理图

源程序:

#include<

reg52.h>

#include<

intrins.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

sbitDQ=P3^3;

//ds18b20与单片机连接口

sbitRS=P2^0;

sbitRW=P2^1;

sbitEN=P2^2;

sbitkeyadd=P1^4;

sbitkeydel=P1^5;

sbitkeyok=P1^6;

sbitled_green=P2^3;

sbitled_yellow=P2^4;

sbitled_red=P2^5;

sbitshengwen=P3^6;

sbitjiangwen=P3^5;

sbitBEEP=P3^7;

ucharcodestr1[]={"

Temperatureis"

};

ucharcodestr2[]={"

"

ucharcodestr3[]={"

set_hightemp:

"

ucharcodestr4[]={"

set_lowtemp:

ucharcodestr5[]={"

studentN0:

ucharcodestr6[]={"

32209104"

uchardatadisdata[5];

ucharset_hightemp=33,set_lowtemp=0;

ucharp=0;

ucharaa[2];

uinttvalue;

//温度值

uchartflag;

//温度正负标志

//*************************lcd1602程序**************************/

voiddelay1ms（uintms）//延时1毫秒

{

uinti,j;

for（i=0;

i<

ms;

i++）

for（j=0;

j<

114;

j++）;

}

voiddelay1s（uints）

uinti;

s;

delay1ms（1000）;

//////////////////////111111*********1111111111111111111111报警程序

voidbaojing（void）

unsignedintj;

for（j=49;

j>

0;

j--）//响30ms

{

BEEP=~BEEP;

//输出频率800HzP0=0x7E;

//点亮D00和D07

delay1ms（10）;

//延时310us

}

/////////////////////1111111111111111111111111111111111111报警程序

voidwr_com（ucharcom）//写指令//

{

delay1ms

（1）;

RS=0;

RW=0;

EN=0;

P0=com;

//

EN=1;

voidwr_dat（uchardat）//写数据//

RS=1;

P0=dat;

voidlcd_init（）//初始化设置//

delay1ms（15）;

wr_com（0x38）;

delay1ms（5）;

wr_com（0x08）;

wr_com（0x01）;

wr_com（0x06）;

wr_com（0x0c）;

voiddisplay（uchar*p）//显示//

while（*p!

='

\0'

）

wr_dat（*p）;

p++;

delay1ms

（1）;

}

voidinit_play（）//初始化显示

lcd_init（）;

wr_com（0x80）;

display（str5）;

wr_com（0xc0）;

display（str6）;

delay1s（3）;

display（str1）;

display（str2）;

/***************************ds18b20程序****************************/

voiddelay_18B20（uinti）//延时1微秒

while（i--）;

voidds1820rst（）/*ds1820复位*/

ucharx=0;

DQ=1;

//DQ复位

delay_18B20（4）;

//延时

DQ=0;

//DQ拉低

delay_18B20（100）;

//精确延时大于480us

//拉高

delay_18B20（40）;

uchards1820rd（）/*读数据*/

uchari=0;

uchardat=0;

for（i=8;

i>

0;

i--）

{

DQ=0;

//给脉冲信号

dat>

>

=1;

if（DQ）

dat|=0x80;

delay_18B20（10）;

return（dat）;

voidds1820wr（ucharwdata）/*写数据*/

i>

i--）

DQ=wdata&

0x01;

delay_18B20（10）;

DQ=1;

wdata>

read_temp（）/*读取温度值并转换*/

uchara,b;

ds1820rst（）;

ds1820wr（0xcc）;

//*跳过读序列号*/

ds1820wr（0x44）;

//*启动温度转换*/

ds1820wr（0xbe）;

//*读取温度*/

a=ds1820rd（）;

b=ds1820rd（）;

tvalue=b;

tvalue<

<

=8;

tvalue=tvalue|a;

if（tvalue<

0x0fff）

tflag=0;

else

tvalue=~tvalue+1;

tflag=1;

}

tvalue=tvalue*（0.625）;

//温度值扩大10倍，精确到1位小数

return（tvalue）;

/*******************************************************************/

voidds1820disp（）//温度值显示

ucharflagdat;

disdata[0]=tvalue/1000+0x30;

//百位数

disdata[1]=tvalue%1000/100+0x30;

//十位数

disdata[2]=tvalue%100/10+0x30;

//个位数

disdata[3]=tvalue%10+0x30;

//小数位

if（tflag==0）

flagdat=0x20;

//正温度不显示符号

flagdat=0x2d;

//负温度显示负号:

-

if（disdata[0]==0x30）

disdata[0]=0x20;

//如果百位为0，不显示

if（disdata[1]==0x30）

{

disdata[1]=0x20;

//如果百位为0，十位为0也不显示

}

wr_com（0xc0+4）;

wr_dat（flagdat）;

//显示符号位

wr_com（0xc1+4）;

wr_dat（disdata[0]）;

//显示百位

wr_com（0xc2+4）;

wr_dat（disdata[1]）;

//显示十位

wr_com（0xc3+4）;

wr_dat（disdata[2]）;

//显示个位

wr_com（0xc4+4）;

wr_dat（0x2e）;

//显示小数点

wr_com（0xc5+4）;

wr_dat（disdata[3]）;

//显示小数位

voidkey_count（uintok）

if（ok==1）display（str3）;

elsedisplay（str4）;

wr_com（0x8d）;

wr_dat（aa[0]）;

wr_com（0x8