基于单片机温度自动控制系统解读.docx
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基于单片机温度自动控制系统解读
茂名职业技术学院
毕业设计(论文)
题目:
基于单片机温度自动控制系统
姓名:
学号:
院系:
专业:
电气自动化技术
指导老师:
摘要
近年来随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及具体应用对象特点的软件结合,以作完善。
本文从硬件和软件两方面来讲述水温自动控制过程,在控制过程中主要应用AT89C51、ADC0809、LED显示器、LM324比较器,而主要是通过DS18B20数字温度传感器采集环境温度,以单片机为核心控制部件,并通过四位数码管显示实时温度的一种数字温度计。
软件方面采用汇编语言来进行程序设计,使指令的执行速度快,节省存储空间。
为了便于扩展和更改,软件的设计采用模块化结构,使程序设计的逻辑关系更加简洁明了,使硬件在软件的控制下协调运作。
而系统的过程则是:
首先,通过设置按键,设定恒温运行时的温度值,并且用数码管显示这个温度值.然后,在运行过程中将采样的温度模拟量送入A/D转换器中进行模拟-数字转换,再将转换后的数字量用数码管进行显示,最后用单片机来控制加热器,进行加热或停止加热,直到能在规定的温度下恒温加热。
关键词:
单片机系统;传感器;数据采集;模数转换器;温度
温度检测系统的国内外状况
温度是一个非常重要的物理量,因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。
温度控制失误就可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题。
因此对温度的检测的意义就越来越大。
温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中,得到了广泛应用。
在工业生产过程中,很多时候都需要对温度进行严格的监控,以使得生产能够顺利的进行,产品的质量才能够得到充分的保证。
使用自动温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控制,保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行,从而提高企业的生产效率。
温度采集控制系统是在嵌入式系统设计的基础上发展起来的。
嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代,但是微型计算机的体积、价位、可靠性,都无法满足广大对象对嵌入式系统的要求,因此,嵌入式系统必须走独立发展道路。
这条道路就是芯片化道路。
将计算机做在一个芯片上,从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。
单片机诞生于二十世纪七十年代末,经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。
在现代化的工业生产中,电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。
例如:
在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中,人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。
采用MCS-51单片机来对温度进行控制,不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点。
而且可以大幅度提高被控温度的技术指标,从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此,单片机对温度的控制问题是一个工业生产经中,温度过高常会遇到的问题。
同时温度也是生活中最常见的一个物理量,也是人们很关心的一个物理量,它与我们的生活息息相关,有着十分重要的意义,在工业生产中,温度过高过低会直接影响到产品的质量、对机械设备和控制中的各种原器件造成一定的损坏,严重的会影响到生产安全。
在日常生活中,温度过高或过低同样会造成一些不良影响。
摘要······································2
温度检测系统的国内外状况·························3
目录································4
第1章绪论·············································6
1.1课题的背景及其意义··································6
1.2课题研究的内容及要求································6
1.3课题的研究方案·······························7
第2章设计理论基础···································9
2.1单片机的发展概况········································9
2.2AT89C51系列单片机介绍·······························9
2.2.1AT89C51系列基本组成及特性····································9
2.2.2AT89C51系列引脚功能·····························10
2.2.3AT89C51系列单片机的功能单元··································12
2.3ADC0809模数转换器·······························14
2.4运算放大器LM324··············································15
2.5移位寄存器74LS164·······································15
2.6数码显示管LED···········································16
2.7数字温度计DS18S20···········································16
第3章硬件电路设计·········································18
3.1单片机控制单元·······································18
3.2温度采样部分··········································18
3.3模数转换部分···············································19
3.3.1模数转换技术··············································19
3.3.2积分型模数转换器··········································20
3.4显示部分··········································20
3.5调节执行单元···········································20
第4章软件设计················································22
4.1主程序流程图···········································22
4.2中断子程序流程图············································22
4.3按键流程图············································22
4.4显示流程图·········································22
第5章系统调试及结论分析····································24
5.1硬件调试·······································24
5.1.1硬件电路故障及解决方法····································24
5.1.2硬件调试方法·····································24
5.2软件调试······································24
5.2.1软件电路故障及解决方法····································25
5.2.2软件调试方法·····································25
5.3结论分析································26
第6章总结····················································27
致谢·······················································28
附录···············································29
系统总程序清单·········································29
系统原理图··············································35
参考文献·········································36
第1章绪论
1.1课题的背景及其意义
二十一世纪是科技高速发展的信息时代,电子技术、微型单片机技术的应用更是空前广泛,伴随着科学技术和生产的不断发展,需要对各种参数进行温度测量。
因此温度一词在生产生活之中出现的频率日益增多,与之相对应的,温度控制和测量也成为了生活生产中频繁使用的词语,同时它们在各行各业中也发挥着重要的作用。
如在日趋发达的工业之中,利用测量与控制温度来保证生产的正常运行。
在农业中,用于保证蔬菜大棚的恒温保产等。
温度是表征物体冷热程度的物理量,温度测量则是工农业生产过程中一个很重要而普遍的参数。
温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。
由于温度测量的普遍性,温度传感器的数量在各种传感器中居首位。
而且随着科学技术和生产的不断发展,温度传感器的种类还是在不断增加丰富来满足生产生活中的需要。
在单片机温度测量系统中的关键是测量温度、控制温度和保持温度,温度测量是工业对象中主要的被控参数之一。
因此,单片机温度测量则是对温度进行有效的测量,并且能够在工业生产中得到了广泛的应用,尤其在电力工程、化工生产、机械制造、冶金工业等重要工业领域中,担负着重要的测量任务。
在日常生活中,也可广泛实用于地热、空调器、电加热器等各种家庭室温测量及工业设备温度测量场合。
但温度是一个模拟量,如果采用适当的技术和元件,将模拟的温度量转化为数字量虽不困难,但电路较复杂,成本较高。
1.2课题研究的内容及要求
我本次的毕业设计的题目是单片机水温控制系统设计。
它是多种技术知识的结合,不仅涉及到软件的设计,而且还将应用电子技术与单片机的应用技术有机结合,使其具有精度高、测量误差小、稳定性好等特点。
电路板的设计技术和机械加工工艺的巧妙结合,使其具备了显示直观、体积做工精细等特点,能为它在其它领域的广泛应用打下良好的基础。
因为经过我们调查发现许多应用场合原来就有测温控温仪器,只是随着对生产质量与生产需要的要求在不断地提高,以往的那些测温控温的仪器根本不能满足现在的要求。
其中,有部分应用场合对精度提高的幅度要求也不是特别高。
因此,为了提高性价比,我所设计的系统提出在原有系统的基础上进行一些简单的改良,以此为出发点,主要阐述的是水温自动控制系统的一种实现方法。
1.课题的主要研究的内容
本文所要研究的课题是基于单片机控制的水温控制系统的设计,主要是介绍了对水箱温度的显
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- 基于 单片机 温度 自动控制系统 解读
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