基于单片机恒温控制系统的设计

基于单片机恒温控制系统的设计内容摘要：

00 0000 0000 0000H 1111 1111 1111 1000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H 本设计中 DS18B20温度传感器的电路设计非常简单， 主要是在 3脚加了一个 +5V的电源和一个 10K的电阻。 具体的 电路及与单片机的接口如图 37。 图 37 DS18B20 温度传感器硬件电路 以 及 与单片机的接口 电路图 长江师范学院本科毕业论文（或设计）基于单片机恒温控制系统 第 11 页 共 28 页 1602LCD显示电路 随着 用户的需要， 液晶 显示 模块已经 成为最常用的显示器件。 LCD1602液晶 显示模块 的 体积小 而且功耗低最重要的是它 显示 的 内容 比其他显示模块 丰富。 1. 外型尺寸： 80X36X13（ LXWXH） 2. 接口信号说明 表 35 LCD1602显示器 的 引脚介绍 序号 符号 引脚 名称 序号 符号 引脚 名称 1 VSS 电源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 电源正极 10 D3 Data I/O 3 VL 液晶显示偏压信号 11 D4 Data I/O 4 RS 数据 /命令选择端 12 D5 Data I/O 5 R/W 读写选择端 13 D6 Data I/O 6 E 使能信号 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正极 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源负极 3. 主要技术参数 表 36 LCD1602液晶显示器 的主要技术参数 显示容量 16X2个字符 芯片工作电压 ~ 芯片 工作电流 模块最佳工作电压 尺寸 大小 4．数据指针设置 AT89C52单片机 内部设有一个数据地址指针，用户可以 根据需要 通过它们访问 RAM。 表 37 数据指针设置 长江师范学院本科毕业论文（或设计）基于单片机恒温控制系统 第 12 页 共 28 页 5．其它设置 表 38 其它设置 6． LCD1602本次电路设计图如下： 图 38 LCD1602 硬件电路以及与 单片机接口电路图 图中单片机的 P0 口接在 LCD1602 液晶显示器 数据端口， P2 P2 P27 分别接 LCD1602的 RS、 R/W、EN。 LCD1602 液晶显示器 1 脚和 16 脚接地， 2 脚和 15 脚接 +5V 电源。 VL为 LCD 对比度调节端口。 通过改变 10K 电位器阻值可以改变显示屏的对比度。 软件设计 软件设计是一个系统的核心，就像人吃的食物一样，如果没有它，那么就什么都做不了，有的就只是一个空壳，因此，本设计中为了达到 恒温 控制 的目的，也设计了相应的软件程序，整个程序的设计分为了主程序和子程序，下面我们就介绍一下各个程序所存在的目的以及他的流程图和部分源程序。 主程序 本设计中 主程序的主要功能是 实时显示 温度、 读取 并处理 DS18B20温度传感器所测得 的当前温度值，DS18B20温度传感器 每 10ms重新 进行一次 测量。 其程序流程见图 39所示。 长江师范学院本科毕业论文（或设计）基于单片机恒温控制系统 第 13 页 共 28 页 图 39主程序流程图 图 310读出温度流程图 温度 读取 子程序 温度 读取 子程序 主要 是读出 RAM中的字节， 并校验 CRC， 当有不正确 时 则 不进行温度数据的改写。 其程序流程图如图 310所示。 温度 比较子程序 上下限 温度 比较子程序 时用来 判断当前温度是否在设定 温度范围内， 若 低于设定的温度则加热继电器吸合，进行温度升高， 若 高于设定的温度则加热继电器断开， 降温继电器吸合，开始降温。 具体如下图所示： 调用初始化 DS18B20 子程序 DS18B20 初始化成功 单片机各个端口及显示初始化 N Y 调用读取温度值子程序 调用显示温度值子程序 调用实际温度值和设置的上下限比较子程序 调用键盘扫描子程序 调用读 AT24C02 子程序 初始化 DS18B20 0CCH 跳过读序号列号的操作 44H 启动温度转换 0CCH 跳过读序号列号的操 作 0BEH 读取温度暂存器 9字节 读取温度低 8位、高 8位 返 回 长江师范学院本科毕业论文（或设计）基于单片机恒温控制系统 第 14 页 共 28 页 图 311 上下限 温度 比较流程图 AT24C02 掉电保护子程序 AT24C02掉电保护子程序 是负责初始化 AT24C02芯片，然后对芯片进行数据的读写。 当单片机设置好温度的上下限值后 ，按键处理子程序调用数据存储子程序，对数据进行掉电保护。 如果某种原因断电了，下次开机上电后程序自动调用数据读子程序把 温度的上下限值 放入相应 RAM存储。 其程序流程见图 3— 12所示。 图 312 24C02掉电保护子程序 计算 子程序 温度 计算 子程序 是 将 从 RAM中读取 的 值进行 BCD码的转换运算 并进行温度值正负的判定 ， 其程序流程图如图 313所示。 温度是否超过范围 是超温还是低温 返回 返回 返回 吸合降温继电器 吸合加热继电器 Y 超温 Y 低温 N 进入比较子程序 长江师范学院本科毕业论文（或设计）基于单片机恒温控制系统 第 15 页 共 28 页 图 313 温度 计算子程序 流程图 图 314 温度数据 显示子程序 流程图 温度数据 显示 子程序 温度数据显示 子程序主要是对显示 器 显示数据进行刷新，当最高 =0时 ，则 将符号显示位移入下一位。 其 程序流程图如图 314。 测试及分析 恒温 控制系统 因为涉及到 220V强电，所以 没有加上电热丝加热， 是用继电器的通与断来模拟加热与不加热，实际的控制效果和连接上电热丝效果一样。 测试环境为室内常温度。 测试仪器为标准数字温度计量程 0100 摄氏度。 测试过程为使 恒温 系统运行，采用温度计同时测量温度变化情况，得出系统的温度指标。 由测试知， 温控报警电路 的输出与 实际温度值 误差不大于 度。 另外 设置好温度的上下限值，当温度低于下限值时继电器吸合表示开始加热同时蜂鸣器响提示温度过低，当温度高于上限值时继电器断 开表示停止加热同时蜂鸣器响提示温度过高。 测试效果 明显 ，达到了预期的设计效果长江师范学院本科毕业论文（或设计）基于单片机恒温控制系统 第 16 页 共 28 页 4 设计总结 通过本次 对 恒温控制系统的设计 制作 ,使 我在各个方面都得到了进一步的提升 ，在 整个设计 制作过程中，一定要注意 对 每 一 个 细小的环节都做到认真的 检查， 只有这样才能够 确保制作 能够顺利完成。 然而一般在出现错误后 的检查顺序 为： 原理图 → PCB 图 → 装配情况 → 焊接工艺 ，一步一步的仔细检查，要有耐心。 从整体来说这是一个复杂 枯燥 的过程， 但是，只 要细心谨慎，反复 的 检查， 也就不是什么太大的问题。 本 次毕业设计 的制作 历时好几个星期，从一开始的确定题 目 ，到后来的 不断查阅 资料查找 相关文献 、理论学习，再 到 近来的调试和测试过程，这一切 的一切 都使我 在 理论知识和动手能力 上都得到 进一步 的提 升。 在整个的设计制作 过程中 我也不是一帆风顺的，也遇到过 各种 的 问题， 在这种时候，遇到的问题越多就应该要越保持一个良好的心态，心态很重要。 我在遇到问题的时候一般都是先自己在网上查阅相关资料，翻阅相关的书籍，如果遇到这样都还不能解决的问题时，我就会请教一些我的朋友、同学、老师，就这样再 联系书本理论知识积极地思考， 所有的问题也都不再是问题， 虽然在制作过程中不可避免地遇到很多问题，但是最后还 是在老师以及同学的帮助下 以及自己的努力下 圆满解决了这些问题，实现了整个系统 的 设计与最后调试，很好地完成了本次设计任务。 经过四年学习的积累，在已经 了解和 掌握相关专业方面知识及其它各方面知识的情况下，我严肃认真的完成了毕业设计。 本次设计制作在整个过程中我一次次的失败，又一次次的重新开始，有时候真想放弃，最后还是坚持了下来， 在这一个充满 了 挑战 性也 伴随挫折 感 ，充满 了 热情 又 伴随打击的过程中， 我逐渐成长， 它 不仅 仅 是一个对我四年 学习 情况和我动手能力的检验 ，它还 是对我面对困难的心态，做事的毅力和耐心的考验。 在这个过程中 我深深 的感受到了做毕业设计的 真正 意义所在。 长江师范学院本科毕业论文（或设计）基于单片机恒温控制系统 第 17 页 共 28 页 参考文献 [1]徐爱钧 .单片机高级语言 C51 应用程序设计 [M]. 北京：电子工业出版社， 2020 [2]全国大学生电子设计竞赛组委会编 .第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编 (2020), 北京 :北京理工大学出版社， 2020 [3]金伟正 .单线数字温度传感器的原理与应用 [J].电子技术应用 .2020(6):3045 [4]金发庆等编 . 传感器技术与应用 [M]. 北京 :北京机械工业出版社 ,2020 [5]林 伸茂 .8051单片机彻底研究基础篇 [M].北京：人民邮电出版社 2020 [6]夏路易等 .电路原理图与电路板设计教程 [M].北京：北京希望电子出版社 2020 [7]赵晶 .Protel99高级应用 [M].北京：人民邮电出版社 2020 [8]李霞 .秦建敏 .张志栋 数字温度传感器 DS18B20 在冰情测报系统中的应用 [J] .太原理工大学学报 .2020(1):35 [9]M. 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[J]. 2020:1318 [18ASfKXCV55_sG6pVwvoOFg73ED90oUK2 长江师范学院本科毕业论文（或设计）基于单片机恒温控制系统 第 18 页 共 28 页 致 谢 大学生活 到这里 即将划上一个句号，而 对 我 来说这是一个结束但也是我 人生 的另 一个开始。 求学生涯在 各位 老师、同学、亲友的大力支持下 一直走 到 了现在，索然 走得辛苦却也收获满囊。 在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。 我要把我的敬意和赞美献给栽培我四年的母校和老师，是你们用汗水和知识哺育了我，从一个懵懂女生到一个懂知识、有素质有理想的大学 生，老师的孜孜教诲让我懂得了怎么样去做人、做事和学习思考。 老师为我们营造了一个良好的学习氛围。 耳濡目染，潜移默化，我们的综合素质和能力也不断的得到提高。 我要感。