基于單片機stc89c52溫度控制系統的設計畢業設計說明書(已修改)

　

【正文】 目 錄 摘要 ?????????????????????????????? 1 1 前言 ????????????????????????????? 1 2 室溫控制系統的概述 ??????????????????????? 1 3 室溫控制系統方案的選擇 ??????????????????? 1 單片機的選擇 ??????????????????? 1 溫度傳感器的選擇 ?????????????????? 1 顯示器的選擇 ????????????? ??????????? 2 通信協議的選擇 ??????????????????? 2 4 室溫控制系統硬件電路的設計 ???????????????? 2 采集終端電路設計 ???????????????? 3 單片機最小系統電路 ???????????????? 3 溫度傳感器電路 ?????????????????? 4 顯示電路 ????????????????????? 4 按鍵接口電路電路 ????????????????? 4 溫度控制電路 ??????????????????? 4 串口通信電路 ???????????????????? 4 控制終端電路設計 ?????????????????????? 4 單片機最小系統電路 ???????????????? 3 顯示電路 ????????????????????? 4 按鍵接口電路電路 ????????????????? 4 串口通信電路 ???????????????????? 4 5 室溫控制系統軟件的設計 ????????????????? 5 采集終端軟件設計 ???????????????? 3 溫度檢測程序 ?????????????? 3 溫度預設程序 ?????????????????? 4 溫度顯示程序 ????????????????????? 4 溫度控制程序 ???????????? ????? 4 串口通信程序 ??????????????????? 4 控制終端軟件設計 ???????????????? 3 溫度顯示程序 ?????????????? 3 溫度預設程序 ?????????????????? 4 溫度查詢程序 ????????????????????? 4 串口通信程序 ??????????????????? 4 結論 ??????????? ???????????????? 6 總結與體會 ??????????????????????????? 6 致謝詞 ????????????????????????????? 6 參考文獻 ????????????????????????????? 6 附錄 A 使用說明書 ????????????????????????? 6 附錄 B 系統原理圖 ?????????????????????? 6 附錄 C 系統仿真圖 ???????????????????????? 6 附錄 D 系統相關程序 ??????????? ???????????? 6 摘 要 本設計以 AT89S51 單片機為核心的溫度控制系統的工作原理和設計方法。溫度信號由溫度芯片 DS18B20 采集，并以數字信號的方式傳送給單片機。文中介紹了該控制系統的硬件部分，包括：溫度檢測電路、溫度控制電路、 PC 機與單片機串口通訊電路和一些接口電路 。單片機通過對信號進行相應處理，從而實現溫度控制的目的。文中還著重介紹了軟件設計部分，在這里采用模塊化結構，主要模塊有：數碼管顯示程序、鍵盤掃描及按鍵處理程序、溫度信號處理程序、繼電器控制程序、超溫報警程序。 【關鍵詞】 AT89S51 單片機 DS18B20 溫度芯片 溫度控制 串口通訊 Abstract This design take at89S51 monolithic integrated circuit as core temperature control system39。s principle of work and design method. The temperature signal by the temperature chip DS18B20 gathering, and transmits by digital signal39。s way for the monolithic integrated circuit. In the article introduced this control system39。s hardware part, including: Temperature examination electric circuit, temperaturecontrol circuit, PC machine and monolithic integrated circuit serial port munication channel and some interface circuit. The monolithic integrated circuit through carries on corresponding processing to the signal, thus realizes the temperature control goal. In the article also emphatically introduced the software design part, uses the modular structure in here, the main module includes: Nixietube display sequence, keyboard scanning and pressed key disposal procedure, temperature signal processing procedure, blackwhite control procedure, excess temperature warning procedure. 【 Key words】 AT89S51 Monolithic Integrated Circuit ； DS18B20 Temperature Chip； Temperature Control； Serial Port Communication 1 前言 工業控制是計算機的一個重要應用領域，計算機控制系統正是為了適應這一領域的需要而發展起來的一門專業技術，它主要研究如何將計算機技術、通過信息技 術和自動控制理論應用于工業生產過程，并設計出所需要的計算機控制系統。隨著微機測量和控制技術的迅速發展與廣泛應用，以單片機 為核心的溫度采集與控制系統的研發與應用在很大程度上提高了生產生活中對溫度的控制水平。本設計就是基于單片機 STC89C52 溫度控制系統的設計，通過本次課程實踐，我們更加的明確了單片機的廣泛用途和使用方法，以及其工作的原理。 2 室溫控制系統的概述 室溫控制系統廣泛應用于社會生活的各個領域 ,如家電、汽車、材料、電力電子等 ,常用的控制電路根據應用場合和所要求的性能指標有所不同 , 在工業企業中 ,如何提高溫度控制對象的運行性能一直以來都是控制人員和現場技術人員努力解決的問題。這類控制對象慣性大 ,滯后現象嚴重 ,存在很多不確定的因素 ,難以建立精確的數學模型 ,從而導致控制系統性能不佳 ,甚至出現控制不穩定、失控現象。傳統的繼電器調溫電路簡單實用 ,但由于繼電器動作頻繁 ,可能會因觸點不良而影響正常工作。控制領域還大量采用傳統的 PID 控制方式 ,但 PID 控制對象的模型難以建立 ,并且當擾動因素不明確時 ,參數調整不便仍是普遍存在的問題。而采用數字溫度傳感器 DS18B20，因其內部集成了 A/D 轉換器，使得電路結構更加簡單，而且減少了溫度測量轉換時的精度損失，使得測量溫度更加精確。數字溫度傳感器DS18B20 只用一個引腳即可與單片 機進行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機更加具有擴展性。由于 DS18B20 芯片的小型化，更加可以通過單跳數據線就可以和主電路連接，故可以把數字溫度傳感器 DS18B20 做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實用性。更能串接多個數字溫度傳感器 DS18B20 進行范圍的溫度檢測。 3 室溫控制系統方案的選擇 控制器的選擇 在本次將要設計的控制系統中，微機控制器無疑使最核心的部分，它的性能將直接關系到是整個控制系統控制功能的實現，運行處理的速度，能力以及控制的精度等問題。因此，選擇一款恰當的控制器對于 設計者來說是非常重要及必要的。 方案一：采用 ARM 內核的單片機，這類微處理器的特點是：功耗低，體積小，性能高。它處理能力和控制精度方面都有很高成就，執行速度快，執行效率高，如今的智能手機和平板電腦大多都有此類芯片的參與。因此，該類芯片適用于對控制精度和處理問題能力有著高要求的場合。 方案二 :采用 STC51 系列單片機，該系列單片機是深圳宏晶科技在國內推廣的 新型 51 內核單片機，其性能相對于傳統 51 單片機有了很大的提升，同時保留了51 單片機編程簡單易學的特點。它的主要特點是：低功耗，高性能，編程簡 單控制，在生活中使用非常廣泛。 對以上兩種方案進行比較，結合室溫控制系統的控制要求，選擇方案二，使用STC89C52 單片機。它擁有 8K 的系統可編程 flash 存儲器， 32 個通用 I/O 口，簡單易操作等特點，以及其響應速度和控制精度等方面的要求都符合本次控制系統的設計要求。 溫度傳感器的選擇 由于是室溫控制器，因此，溫度傳感器也是該系統中不可或缺的元件之一。溫度的采集和傳輸室這個系統控制的系統，牽制整個控制系統后續動作。 方案一：采用熱敏電阻式溫度傳感器。其特點是自身的電阻值隨溫度變化而變化。適用于 100300℃間的溫度檢測。但其測量不精準，并且要將所測信號經放大及 A/D轉換才能傳給單片機。 方案二：采用熱電偶溫度傳感器。熱電偶的測溫范圍，測溫精度都很高，并且其已經實現系列化。標準化，因此在測溫領域運用廣泛。在工程測溫中，需要對其冷端進行溫度補償。 方案三：采用 DS18B20數字傳感器。 DS16B20是 ALLAS公司生產的一款單總線數字溫度傳感器。其因接口電路簡單，測溫以及工作溫度范圍廣等優點，而得到廣泛的運用。 由于熱敏電阻溫度傳感器和熱電偶溫度傳感器都需要將所測信息進行 放大處理，然后在通過 A/D轉換后在傳給單片機，過程較為復雜，加上三種溫度傳感器的優缺點進行比較后，選擇操作較簡單的 DS18B20作為此次溫度控制系統的測溫元件，即選擇方案三。 顯示器的選擇 顯示是溫度控制系統中的另一個重要的環節。它作為人機交流的一個平臺，可以讓用戶更好的了解所測溫度情況，以及根據自身要求對控制系統進行更恰當的命令。 方案一：采用四位一體的共陽極數碼管。它的顯示亮度高，響應的速度快，接線簡單。但是只能顯示數字和相應的字母。不過其性價比高，是非常常用顯示器件。 方案二：采用 LCM1602液晶顯示器。 LCM是將 LCD、驅動以及控制電路組合成的模塊。可以顯示兩行數據，數據類型為字符，即可以顯示數字，也可以顯示字母。用于對顯示要求較高的場合。 對以上的兩種顯示方案的比較。因為本此設計的系統分為數據采集終端和控制終端，對兩個模塊的顯示要求不同，因此采用不同的顯示方案。在數據采集終端，只需要顯示溫度值即可，數碼管就能滿足，故數據采集終端采用方案一。而控制終端需要顯示多個數據采集終端回饋的情況，因此 LCM1602符合這一要求，所以控制終端選擇方案二。 通信 協議的選擇 因為這次要設計的溫度控制系統有多個數據采集終端，所以用串行通信更合適，在此選擇 RS485串行通信方式。這種通信方式可以實現多點通信，是半雙工的雙線通信協議，抗干擾能力非常高。 4 室溫控制系統硬件電路的設計 室溫控制系統由多個數據采集終端及控制終端組成，控制終端與數據采集終端利用 RS485 總線通信，進行信息的交流。 室溫控制系統的總設計構想是，控制終端與數據采集終端之間采用主從式多機通信方式，即控制終端為主機，數據采集終端為從機，控制終端能發送信息給每一個采集終端或指定的數據采集終端，各數 據終端發送的信息只能被控制終端接收，而數據采集終端之間不能互相通信。 主從式室溫控制系統連接框圖如圖 所示。 8 ?