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基于单片机的温度控制器的设计与实现毕业论文

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的,让温度的控制相对复杂,许多传统的加热炉是采用继电器控制技术来进行电气的控制,硬件方面为了实现逻辑的控制是通过固定的方式接线,这样会使控制系统的体积变大,耗电多,容易出故障而且效率不高,无法保证正常的工业生产工作,随着LC生产技术的发展,传统继电器控制技术必然被基于PLC控制技术所取代,而PLC本身优越的性能可以使温度控制系统变得经济、高效、稳定且维护方便。这将对改造传统继电器控制系统具有重要性意义。

基于单片机89C51的温度控制系统。采用温度传感器DS18B20采集温度数据,液晶显示屏LCD1602显示温度数据,存储器存储温度上下限设定值,按键设置温度上下限,另外,单片机内的ROM比较小,所以在设计中系统必须在外面配置EPROM电路和扩展电路,所以在该项目中运用该方案必须完成硬件电路的设计、组装、调试;应用软件的编制、调试、固化、脱机运行。单片机控制的优点是成本较低。现在的整体设计成本比较低,因为现在的外围电路的元器件价格不高,而且单片机价格相对来说同样比较低。设计可以相对比较灵活,因为可以对外部存储器的容量根据所需要来进行扩展。

1.3 设计研究意义及目的

单片机的多路温度采集系统的设计有单片机模块、温度采集模块、LCD液晶显示模块、基本的复位电路和报警电路,各部分组合完成基础的电路硬件模块。需要的软件设计用的程序为C语言,并通过程序合理的编写完成要求,最后达到调试、仿真和实物。单片机在生产中应用及其广泛,涉及生活的每个角落,尤其为电子和计算机发展提供了技术实践。近年来单线多点数字化测量技术的发展使温度检测技术实现了快速、可靠、低成本、数字化与网络化。本文提出了一种结构简单、低能耗、方便实用的系统解决方案。此方案采用新型的单线智能化温度传感器,能通过数字形式直接输出被测量点的温度值,并且还具有远程传输数据、测量误差小、抗干扰能力强、分辨率高和成本低的有点,是研发和开发具有高性价比的新一代温度测量控制系统的核心部件,并使用8051单片机作为微控制器,提高了系统运行速度,最后完成多路温度采集与显示系统的仿真设计。

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。因此温度这个词语在生产和生活中出现的概率居高不下,与温度想对应的温度测量以及控制同时也成为了生活生产中广泛使用的词语,并且在各行各业同时发挥着无法替代的作用。设计的温度采集系统可以随时的采集不同地方的温度,又可以根据环境的要求实时设置温

度区间并进行判断是否超出要求的温度范围,并对超出温度范围的同时响应报警电路,为进一步的人为或是计算机进行温度的调节和控制做出准备。

1.4 文章总体概述

在当今的社会,随着科学的飞速发展,人们生活水平的提高,温度的控制以及测量已经成为了工业生产和生活中必不可少的部分,在工业生产中温度是必不可少的因素,温度的控制直接关系到工业生产的效率以及成本,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。在生活中,炎热高温的夏天,人们也需要通过空调来控制温度使得自己变得凉爽,

温度控制器的设计不但是我在论文上所要提到的,在现实生活中也是着必不可少的部分,工业生产中的成本的降低以及效率提升,都与温度有着密切的联系。接下来将会分为系统的硬件设计、软件设计以及PCB板的制作来详细介绍“基于单片机的温度控制器的设计”。

1.5 方案所实现的要求

本设计所能实现的研究目标:

1、温度显示和调节范围:-55℃—+125℃ 2、显示分辨率:0.5℃

3、能随时调节改变上,下限温度。 4、当实温超出上下限,系统能发出警报

5、对掉电,断电或复位等情况下,能记录保存上一次设定的上下限温度值。 6、四路进行温度的测量。

1.6 总体设计方案

系统主要包括单片机中央控制模块,温度采集模块,键盘及温度显示模块,温度上下限调整模块,加热模块和报警模块等六大部分组成。如下图1所示

键盘及温度显示模块

加热模块 报单片机中央控制模块 警模块 温度采集模块

温度上下限调整模块

图1整体设计流程图

2 单片机的选择以及介绍

2.1 中央控制电路

中央控制电路作为系统的核心,对该电路的设计显得优为重要。首先须选择一款合适的单片机作为处理核心。选择单片机是要注意以下几点

1、单片机的字长与速度。

2、单片机的功能,其中包括寻址方式、寻址空间、中断能力、定时范围等。 3、开发工具及软件环境。

4、项目的开发成本,这里包括单片机本身的价格,还有单片机接口扩展芯片的价格也是包含在里面的。

5、系统的功耗,特别是在野外作业的系统来说,这尤为重要。 6、单片机售后服务。 7、保密性能好。

在本次设计中,没有设计大的数据采集和处理,所以没有必要选择16甚至更加高档的单片机做中央处理核心,选择8位的51系列单片机足可以胜任。考虑为以后的系统功能扩展留下空间,可供选择的单片机有AT89C52,STC89C52,飞利浦和摩托罗拉的同等级单片机。飞利浦和摩托罗拉的单片机都具有高可靠性且编程简单,但价格较前两种高出许多,故不采用。由于编程工具的限制,没有AT系列单片机的编程器,STC89C52成了不二的选择。该单片机是一款与8031完全兼容,是一款8位的,具有16地址总线的单片机,其最高频率可达到24M,最底可为0M,支持休闲模式和掉电模式,功耗底。STC89C52有8KB可擦除1000次Flash程序存储区,利于系统扩展和功能升级和功能调试,具有三位保密位,安全有保障。

本系统中STC89C52配置十分简单, 如图2-2所示,只需要维持STC89C52芯片能正常工作的复位电路和晶振电路.其中的晶振采用6MHz,则STC89C52运行一个周

期的指令需要2us。在最小配置的晶振电路中,为使单片机的时钟更加稳定须旁接两个瓷片电容。在选择瓷片电容时,要兼顾晶振的易起振性和稳定性。电容值小的容易起振但稳定性差,电容值大稳定性好但不容易起振,此最小配置选择30pf兼顾了稳定性和容易起振。此中央控制电路即可以执行内部程序也可以执行外部存储器程序,当STC89C52的EA端置高时先执行内部8K的程序存储区的程序;当EA端被置低时单片机就不执行内部的程序,停止在那里,直接从外部存储器中读取中断程序。

图2-2 STC89C52最小配置

2.2 STC89C52简介

单片微型计算机简称单片机,是指在一块芯片上集成的完整的计算机系统,虽然大部分功能集成在一小块的芯片上,但是“麻雀虽小,五脏俱全”它具有计算机的大部分部件,例如:CPU、内存、内部和外部总线系统。目前大部分单片机还具有外存。

单片机也被称为微控制器(Microcontroler),因为它最早被用在工业控制领域。单片机只有CPU芯片从芯片的专用处理器的发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。INTEI公司的Z80单片机便是最早的用这种想法设计出来的处理器,至此之后,专用的处理和单片机的发展便分道扬镳。

期的单片机都是8位或4位的。凭借简单可靠并且性能也不错获得了众多的号品,在这其中INTEL的8031是最成功的,此后MCS51系列单片机系统便是通过8031的基础上发展起来的。基于这个系统,MCS51单片机系统至今为止仍然被广泛使用。

渐渐的随着工业控制领域的要求有所提高,出现了十六位的单片机,却因为十六位单片机的性价比不是很理想所以并没有得到广泛的使用。在90年代后期,随着科学的发展和消费电子产品的增多,单片机的技术获得了质的飞跃。随着INTEL公司的I960系列单片机得到了广泛的应用,特别是ARM系列的应用,十六位单片机在主流市场的高端地位立马被三十二位单片机所取代。与此同时传统的8位单片机的性能也有了质的飞跃,相对80年代来说处理能力提高了数百倍。目前,性能和90年代中期的专用处理器相差不大的高端的32位单片机并且其主频已经超过了300HZ,普通的型号出厂的价格跌落到1美金,连最高的型号也不过10美金而已。现如今的单片机系统已经不是单单的在裸机环境下使用和开发,众多的全系的单片机上已经运用到了专用的嵌入式操作系统。

STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压,高性能COMOS8的微处理器,俗称单片机。并且使用了ATMEL的技术通过高密度非易失性存储器来制造,而且还和工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

单片机总控制电路如下图所示:

图1 单片机总控制电路

STC89C52具体介绍如下:

基于单片机的温度控制器的设计与实现毕业论文

的,让温度的控制相对复杂,许多传统的加热炉是采用继电器控制技术来进行电气的控制,硬件方面为了实现逻辑的控制是通过固定的方式接线,这样会使控制系统的体积变大,耗电多,容易出故障而且效率不高,无法保证正常的工业生产工作,随着LC生产技术的发展,传统继电器控制技术必然被基于PLC控制技术所取代,而PLC本身优越的性能可以使温度控制系统变得经济、高效、稳定且维护方便。这将对改造传统继
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