基于单片机的温度采集控制系统的设计本科.docx
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基于单片机的温度采集控制系统的设计本科.docx
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基于单片机的温度采集控制系统的设计本科
长江大学工程技术学院
毕业设计(论文)
题目名称
基于单片机的温度采集控制系统的设计
题目类型
毕业设计
系部
信息系
专业班级
测控60901班
学生姓名
xxx
指导教师
xxx/讲师
辅导教师
xxx/讲师
时间
2012年9月15至2013年6月8日
目 录
毕业论文(设计)任务书Ⅰ
长江大学工程技术学院毕业设计(论文)任务书
系信息系专业测控技术与仪器班级测控60901学生姓名xxx指导教师/职称xxx/讲师
1.毕业设计(论文)题目:
《基于单片机和RS232的温度采集控制系统的设计》
2.毕业设计(论文)起止时间:
2012年9月15日~2013年6月8日
3.毕业设计(论文)所需资料及原始数据(指导教师选定部分)
[1]谭浩强《MCS-51单片机应用教程》清华大学出版社2004年
[2]张振荣《MCS-51单片机及实用教程》人民邮电出版社2000年
[3]康华光《电子技术基础》高等教育出版社2000年
[4]谭维瑜编《电机与电气控制》机械工业出版社2007年
[5]吴新杰《AVR单片机项目教程:
基于C语言》北京航天航空大学出版社2011年
[6]王环张亚宁《单片机程序设计实例》清华大学出版社2003年
[7]张先庭《单片机原理、接口与C51应用程序设计》人民邮电出版社2011年
[8]李学海《PIC单片机实用教程:
基础篇(第2版)》人民邮电出版社2007年
[9]徐爱钧,《单片机原理与应用:
基于PROTEUS虚拟仿真技术》,机械工业出版社2010年
[10]杜洋《爱上单片机(第2版)》,人民邮电出版社,2011年
4.毕业设计(论文)应完成的主要内容
1、方案的选用与设计
2、硬件电路
3、软件编程
5.毕业设计(论文)的目标及具体要求
目标:
用串口对温度进行调节。
要求:
采用液晶显示。
能实现对温度数据的采集。
能通过串口对发送命令来调节温度。
6.完成毕业设计(论文)所需的条件及上机时数要求
微机一台:
CPU1.5G以上、内存256M以上、硬盘40G以上
软件:
KEILproteus
单片机开发板一块
上机时数要求:
大约120小时
7.任务书下达日期2012年10月30日指导教师(签字)
长江大学工程技术学院
毕业设计(论文)开题报告
题目名称
基于单片机的温度采集控制系统的设计
题目类型
毕业设计
系部
信息系
专业班级
测控60901班
学生姓名
李未
指导教师
xxx/讲师
辅导教师
xxx/讲师
开题报告时间
2012年12月25日
基于单片机的温度采集控制系统的设计
学生:
xxx,信息系
指导教师:
xxx/讲师,长江大学工程技术学院
一、题目来源
题目来源于生产/社会实际。
二、研究目的和意义
熟练运用单片机,研究单片机的外围硬件电路的设计与搭建,单片机C语言的编写与调试。
研究温度传感器与单片机通信、单片机与PC机通信原理与应用。
结合生活实际应用,搭建一套完整的温度控制系统。
三、阅读的主要参考文献及资料名称
[1]谭浩强《MCS-51单片机应用教程》清华大学出版社2004年
[2]张振荣《MCS-51单片机及实用教程》人民邮电出版社2000年
[3]康华光《电子技术基础》高等教育出版社2000年
[4]谭维瑜编《电机与电气控制》机械工业出版社2007年
[5]吴新杰《AVR单片机项目教程:
基于C语言》,北京航天航空大学出版社2011年
[6]王环张亚宁《单片机程序设计实例》清华大学出版社2003年
[7]张先庭《单片机原理、接口与C51应用程序设计》人民邮电出版社2011年
[8]李学海《PIC单片机实用教程:
基础篇(第2版)》人民邮电出版社2007年
[9]徐爱钧,《单片机原理与应用:
基于PROTEUS虚拟仿真技术》,机械工业出版社2010年
[10]杜洋《爱上单片机(第2版)》,人民邮电出版社,2011年
四、国内现状和发展趋势与研究的主攻方向
温度湿度与人类密切相关。
人们的日常生活和生产活动以及动、植物的生产和生存都与周围环境的温度、湿度息息相关。
在我国有很多行业已经开始广发运用该技术了,如:
茶叶、烟草的加工及纺织行业等都离不开对温度的监控;为防止库中的
食品、武器弹药、金属材料等物品霉烂、生锈,必须保证环境的干燥;而水果、种子、肉类等的保存又都需要保证一定的湿度,这些都须对湿度进行测量与控制;在家用电器上湿度测量广泛用于空调机、微波炉、摄像机等电器;在农业生产中,果园、大棚蔬菜等种植对湿度的要求更加严格。
随着科学技术的发展,对温湿度的测试、控制显得更加重要。
五、主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路
5.1、主要研究内容
1、方案的选用与设计
2、硬件电路设计
3、软件编程
5.2、需重点研究的关键问题
1、温度传感器的连接与使用
2、直流电机硬件驱动电路的设计
3、单片机与PC机之间的通讯
5.3、解决思路
熟练掌握单片机以及本设计相关的各类芯片的引脚、电器元件的功能,做出设计方案,对各种方案进行比较,选出最优方案,做好设计准备。
2、利用proteus绘制各模块电路图,理解电路原理,掌握工作过程。
3、编写本设计的C语言程序,并用KEIL软件进行运行并调试,遇到问题时反复修改直到调试出最终的正确结果。
六、完成毕业设计(论文)所必须具备的共组条件(如工具书、计算机辅助设计、某类市场调研、实验设备和实验环境条件等)及解决的办法
6.1所必须具备的工作条件:
51单片机书籍:
《手把手教你学51单片机》、《单片机C语言应用100例》、《数字电子技术》、《模拟电子技术》
实验设备:
微型计算机一台(protues仿真软件,KEIL软件)、温度传感器DS18B20、串口线、直流进电机2台、万用表一台、变压器、整流桥、LCD1602、开关、电阻、电容、导线、发光二极管、电烙铁、钳子、剪刀、镊子。
6.2解决的办法
在校图书馆借阅相关图书资料,向学校实验室借用实验设备与器材。
七、工作的主要阶段、进度与时间安排
主要分为以下几个阶段:
3月20日~4月5日网上查资料、完成文献翻译、开题报告;
4月6日~4月10日查看相关资料及进行方案论证,做好计划;
4月11日~5月10日温度控制原理的熟悉和总体方案拟定
5月11日~5月20日编程、仿真、搭建硬件电路、进行软件硬件调试与系统调试;
5月21日~6月1日完成毕业论文初稿;
6月2日~6月5日毕业论文及相关文档定稿、审查、评阅;
6月7日~6月8日毕业设计答辩。
八、指导老师审查意见:
长江大学工程技术学院毕业设计(论文)指导教师评审意见
学生姓名
专业班级
毕业设计
(论文)题目
指导教师
职称
评审日期
评审参考内容:
毕业设计(论文)的研究内容、研究方法及研究结果,难度及工作量,质量和水平,存在的主要问题与不足。
学生的学习态度和组织纪律,学生掌握基础和专业知识的情况,解决实际问题的能力,毕业设计(论文)是否完成规定任务,达到了学士学位论文的水平,是否同意参加答辩。
评审意见:
指导教师签名:
评定成绩(百分制):
_______分
(注:
此页不够,请转反面)
长江大学工程技术学院毕业设计(论文)评阅教师评语
学生姓名
专业班级
毕业设计
(论文)题目
评阅教师
职称
评阅日期
评阅参考内容:
毕业设计(论文)的研究内容、研究方法及研究结果,难度及工作量,质量和水平,存在的主要问题与不足。
学生掌握基础和专业知识的情况,解决实际问题的能力,毕业设计(论文)是否完成规定任务,达到了学士学位论文的水平,是否同意参加答辩。
评语:
评阅教师签名:
评定成绩(百分制):
_______分
(注:
此页不够,请转反面)
长江大学工程技术学院毕业设计(论文)答辩记录及成绩评定
学生姓名
专业班级
毕业设计
(论文)题目
答辩时间
年月日~时
答辩地点
一、答辩小组组成
答辩小组组长:
成员:
二、答辩记录摘要
答辩小组提问(分条摘要列举)
学生回答情况评判
三、答辩小组对学生答辩成绩的评定(百分制):
_______分
毕业设计(论文)最终成绩评定(依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业设计(论文)评分的相关规定)
等级(五级制):
_______
答辩小组组长(签名):
秘书(签名):
年月日
系答辩委员会主任(签名):
系(盖章)
基于单片机的温度采集控制系统的设计
学生:
xxx,信息系
指导教师:
xxx,长江大学工程技术学院
【摘要】随着社会的发展,温度的测量及控制变得越来越重要,温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数。
本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统。
该系统由AT89C51单片机最小系统、DS18B20温度模块、显示模块、电机模块和串口通信模块五部分组成。
AT89C51单片机最小系统主要完成三个任务:
一是将温度信息通过串口模块发送到上位机;二是对温度信息进行处理;三是接收来自上位机的指令信息,并进行相应处理。
本文详细地讲述了基于单片机AT89S51和温度传感器DS18B20的温度控制系统的设计方案与软硬件实现方案。
系统采用数字温度传感器DS18B20采集温度数据,LCD同步显示温度设定值和当前测量值,可通过按键以1℃的步进改变温度设定值,系统复位后默认设定温度值为45℃。
当温度低于设定值时,单片机控制继电器启动加热器加热,同时点亮红色发光二极管,当温度高于设定值时,加热器停止加热,从而实现了测量和控制温度的目的。
系统具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点,经过反复测试,系统能够稳定运行。
[关键词]:
AT89C51,DS18B20,LCD,串口通讯
ThedesignofTemperatureAcquisitionandControlSystemasedonMicrocontroller
Name:
WeiLi,DepartmentofInformatics
Guidingteacher:
RongtaoZhu,Yangtzeuniversity
[Abstract]Alongwiththesocialdevelopment,diagraphandcontroloftemperaturebecomemoreandmoreimportant,Thetemperatureisuniversalandimportantinthephysicalparameter,inproductionlineandsciencethattest.Thistextmakesuseofalistsliceclipcombinedtospreadafeelingmachinetechniquebutdevelopmenttodesignthistemperaturesupervisionsystem.ThesystemfromtheAT89C51Single-chip'sminimumsystem,themoldpiece,showamoldpiece,electricalengineeringmoldpieceandstringcorrespondsbylettermoldpiecefivepartsconstituteintheDS18B20.
TheminimumsystemoftheAT89S51Single-chipmainlycompletesthreetasks:
Oneispassastringofmoldpiecetosendtemperatureinformationtotheplaceofhonormachine;secondiscarryonaprocessingtothetemperatureinformation;Thirdisreceivesinstructioninformationcomefromtheplaceofhonormachine,andcarryoncorrespondingaprocessing.ThistextindetailrelatedthemachineAT89C51tospreaddesignprojectandsofthardwareofthetemperaturecontrolsystemofthefeelingmachineDS18B20tocarryoutaprojectwithtemperatureaccordingtoSingle-chip.ThistextrelatedtothemachineAT89C51tospreaddesignprojectandsofthardwareofthetemperaturecontrolsystemofthefeelingmachineDS18B20tocarryoutaprojectwithtemperatureaccordingtothelistsliceindetail.ThesystemadoptsnumeraltemperaturetospreadthefeelingmachineDS18B20tocollectatemperaturedata,LCDsynchronouslyshowstemperatureinitialvalueandcurrentmeasuredvalue.Canpassakeywith1°cwalkingtochangetemperatureinitialvalue,Thesystemrecognizestacitlytosettemperaturetobeworthto45℃afterresetting.Whenthetemperatureislowerthaninitialvalue,Single-chipcontrolafterelectricappliancesstarttheheatingapparatusheatandorderbrightredtogiveoutlightdiodeatthesametime,whenthetemperatureishigherthaninitialvaluetheheatingapparatusstopsheatingandcarriedoutthepurposeofdiagraphandcontroltemperaturethus.Thesystemhasacontrol
convenienceandsetTaiinbriefwithvividgreatlyetc.advantage,processagainandagaintest,thesystemcanstabilizemovement.
[Keyword]:
AT89S51DS18B20LCDSerialCommunication
基于单片机的温度采集控制系统的设计
1前言
在工业生产中,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。
其中,温度控制也越来越重要。
在工业生产的很多领域中,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。
采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、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,从而能够大大的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中经常会遇到的控制问题。
单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件,只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和控制。
因此,单片机广泛用于现代工业控制中。
随着“信息时代”的到来,作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步,其应用领域越来越广泛,对其要求越来越高,需求越来越迫切。
传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。
因此,了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。
由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号,使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制,但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。
传感器主要用于测量和控制系统,它的性能好坏直接影响系统的性能。
因此,不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标,还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求,而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解,才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来,适应传感器的生产、研制、开发和应用。
另一方面,传感器的被测信号来自于各个应用领域,每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效,各自都在开发研制适合应用的传感器,于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。
温度传感器是其中重要的一类传感器。
其发展速度之快,以及其应用之广,并且还有很大潜力。
为了提高对传感器的认识和了解,尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途,基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。
本文利用单片机结合传感
器技术而开发设计了这一温度监控系统。
文中传感器理论与单片机实际应用有机结合,详细地讲述了基于单片机AT89S51和温度传感器DS18B20的温度控制系统的设计方案与软硬件实现方案。
系统包括数据采集模块,单片机控制模块,显示模块和温度设置模块,驱动电路五个部分。
文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。
本设计应用性比较强,系统稍微改装可以作为生物培养液温度监控系统,可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。
设计后的系统具有操作方便,控制灵活等优点。
2选题背景
2.1题目来源
生产/社会实际
2.2研究目的和意义
熟练运用单片机,研究单片机的外围硬件电路的设计与搭建,单片机C语言的编写与调试。
研究温度传感器与单片机通信、单片机与PC机通信原理与应用。
结合生活实际应用,搭建一套完整的温度控制系统。
2.3国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向
温度湿度与人类密切相关。
人们的日常生活和生产活动以及动、植物的生产和生存都与周围环境的温度、湿度息息相关。
在我国有很多行业已经开始广发运用该技术了,如:
茶叶、烟草的加工及纺织行业等都离不开对温度的监控;为防止库中的食品、武器弹药、金属材料等物品霉烂、生锈,必须保证环境的干燥;而水果、种子、肉类等的保存又都需要保证一定的湿度,这些都须对湿度进行测量与控制;在家用电器上湿度测量广泛用于空调机、微波炉、摄像机等电器;在农业生产中,果园、大棚蔬菜等种植对湿度的要求更加严格。
随着科学技术的发展,对温湿度的测试、控制显得更加重要。
2.4主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路
2.4.1主要研究内容
1、方案的选用与设计
2、硬件电路设计
3、软件编程
2.4.2需重点研究的关键问题
1、温度传感器的连接与使用
2、直流电机硬件驱动电路的设计
3、单片机与PC机之间的通讯
2.4.3解决思路
1、熟练掌握单片机以及本设计相关的各类芯片的引脚、电器元件的功能,做出设计方案,对各种方案进行比较,选出最优方案,做好设计准备。
2、利用proteus绘制各模块电路图,理解电路原理,掌握工作过程。
3、编写本设计的C语言程序,并用KEIL软件进行运行并调试,遇到问题时反复修改直到调试出最终的正确结果。
3方案论证
3.1CPU选型:
方案一:
采用AT89C52AT89C52为8位通用微处理器,在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同,其主要用于会聚调整时的功能控制。
功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化,会聚调整控制,会聚测试图控制,红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。
主要管脚有:
XTAL1(19脚)和XTAL2(18脚)为振荡器输入输出端口,外接12MHz晶振。
RST/Vpd(9脚)为复位输入端口,外接电阻电容组成的复位电路。
VCC(40脚)和VSS(20脚)为供电端口,分别接+5V电源的正负端。
P0~P3为可编程通用I/O脚,其功能用途由软件定义。
方案二:
采用MSP430MSP430CPU具有一种16位RISC架构,对于应用而言是高度透明的。
所有的操作(程序流指令除外)均作为寄存器操作与用于源操作数的7种寻址模式和用于目的操作数的4种寻址模式一起执行。
CPU与16个寄存器进行了集成,可提供精简指令执行时间。
寄存器至寄存器操作执行时间为CPU时钟的一个周期。
其中的4个寄存器(R0至R3)分别专门用作程序计数器、栈指针、状态寄存器和常数发生器。
其余的寄存器为通用型寄存器。
采用数据、地址和控制总线将外设连接至CPU,并可利用所有的指令对外设进行控制。
该指令集包括51条原始指令以及3种格式、7种地址模式和用于扩展地址范围的额外指令。
每条指令均可操作字和字节数据。
方案三:
采用RAM9RAM9具有独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache,MMU,支持TFT的LCD控制器,NAND闪存控制器,3路UART,4路DMA,4路带PWM的Timer,I/O口,RTC,8路10位ADC,TouchScreen接口,IIC-BUS接口,IIS-BUS接口,2个USB主机,1个USB设备,SD主机和MMC接口,2路SPI。
3.2温度传感器选型:
方案一:
采用热敏电阻热敏电阻可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围,但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差,对于检测1摄氏度的信号是不适用的。
方案二:
采用模拟温度传感器模拟温度传感器这些芯片输出的都是模拟信号,必须经过A/D转换后才能送给计算机,这样就使得测温装置的结构较复杂。
另外,这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器,不能进行多点测量。
即使能实现,也要用到复杂的算法,一定程度上也增加了软件实现的难度。
方案三:
采用数字温度传感器DS18
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- 基于 单片机 温度 采集 控制系统 设计 本科