2022年——单片机温度控制系统设计方案.docx
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1、精品学习资源基于单片机的温度掌握系统的设计单片机正朝着高性能和多品种的方向进展,它具有低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外部电路内装化等几个方面的进展特点;采纳单片机来掌握不仅具有掌握便利、简洁和敏捷性大等优点,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 ; 温 度 控 制 系 统 采 用STC89C52RC单片机作为主控芯片,温度传感器采纳DS18B20来采集温度发, 显示模块采纳 LED 数码管以动态扫描方式实现温度动态显示,以矩正键盘实现温度设定,程序员设定温度掌握电路的输入接口,蜂鸣器实现高、低温的报警,提醒人们作适当的温度调
2、剂;【关键词】: STC89C52RC 单片机、传感器 DS18B20 、LED 数码管ABSTRACTSCM areheadingforhigh-performanceandmanyvarietiesthe directionofdevelopment , ithasalowpowerconsumption , small volume, high capacity, high performance, low price and an external circuitinsideoutfitchangefromseveralaspectssuchasthedevelopment featu
3、res. By single chip microcomputer to control has not only convenient control , simple and flexible wait for an advantage, but also can greatly improve the technical index accused of temperature , thus greatly improve product quality and quantity.Temperature control system adopts STC89C52RCmicrocontr
4、oller as themaster chip , temperature sensor DS18B20 mining to collect temperature temperature display module USES LED digital tube with dynamic scanningmode, in order to realize the dynamic display temperature torque is keyboard realize temperature setting , the programmer is set for temperature co
5、ntrol circuit of input interface, high temperature , low temperature alarm buzzer realize reminder to make the suitabletemperature regulation.【 KEY WORD】 :STC89C52RC microcontroller,sensorDS18B20,LED digital tube目录引言 1二、硬件设计 2(一)硬件总体框图2一、总体设计 1欢迎下载精品学习资源(三)部分元器件介绍3(四)各模块电路设计及分析三、软件设计 117(一)总体软件设计思想1
6、1(二)系统程序流程框图12总结 15附录一 Protel图 16附录二程序 16致谢错误(二)工作原理 3!未定义书签;欢迎下载精品学习资源引言二十一世纪是科技高速进展的信息时代,电子技术、微型单片机技术的应用更是空前广泛,相伴着科学技术和生产的不断进展,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显现的频率日益增多,与之相对应的,温度掌握也在各行各业中也发挥着重要的作用;如在日趋发达的工业中,利用测量与掌握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;蔬菜是人们日常生活中不行缺少的副食品,大棚蔬菜满意了人们能一年四季能吃到新奇蔬菜的愿望,以单片机为主的温度掌握
7、系统可对大棚内部的温度和蔬菜所需的正常温度进行比较,以人性化的方式向大棚治理人员供应温度调剂的信息,帮忙农夫提高作物的产量,削减农夫的工作量;本设计所采纳的温度掌握系统以 STC89C52R单C 片机为核心,蔬菜大棚的温度经过温度传感器采样后变换成模拟电压信号,经低通滤波后滤掉干扰信号后送放大器,信号放大后经数字温度传感器 DS18B20内部集成的 A/D 转换器转换成数字信号传送给单片机,单片机依据输入的温度得出结果,经过数码管显示温度值,超过温度的设定值 范畴时,报警电路会报警,准时提示农夫作出适当的温度调剂;一、总体设计温度掌握广泛应用于人们的生产和生活中,单片机掌握系统是整个掌握系统的
8、核心,它完成整个系统的信息处理及和谐功能;本设计选用STC89C52RC芯片,其功能强大,兼容性好;1. 温度传感器的挑选方案一:测温电路选用热敏电阻器件作为感测温度的核心元件,由于温度变化引起热敏电阻的变化,从而导致输出电压的柔弱变化,再将其采集到A/D 转换芯片ADC0809进行 A/D 转换,将模拟信号转化为数字信号后,送入单片机进行数据处理,利用显示电路把被测温度显示出来;方案二:使用数字集成温度传感器DS18B20作为感测温度的元件,直接输出数字温度信号给单片机进行处理,显示出被测温度值;方案比较:对于方案一,采纳热敏电阻有价格廉价、元件易购的优点,但热敏电阻对温度的微小变化不敏锐,
9、在信号采集、放大、转换过程中仍会产生失真和误差,并且由于热 敏电阻的 R-T 关系的非线性,其本身电阻对温度的变化存在较大误差,而且在人体所处环境温度变化过程中难以检测到小的温度变化;对于方案二,由于数字集成温度传感器DS18B20的高度集成化,大大降低了外接放大转换等电路的误差因素,温度误差很小,并且由于其感测温度的原理与上述方案的原理有着本质的不同,使得其温度辨论率极高;温度值在器件内部转换成数字量直接输出,简化了系统程序设计,又由于该传感器采纳先进的单总线技术,与单片机的欢迎下载精品学习资源接口变得发出简洁,抗干扰才能高;比较以上两种方案,很简洁看出,采纳方案二,电路比较简洁,软件设计简
10、洁实现,故设计中采纳方案二;2. 显示电路的挑选方案一:采纳共阳数码管显示温度;方案二:采纳液晶显示屏 LCD显示温度;方案比较:对于方案一,该方案成本低廉,显示温度明确醒目,在夜间也能看到,功耗极低,显示驱动程序的编写也相对简洁;缺点是扫描时会有闪耀,可利用人眼的视觉惰性,将扫描频率增大来排除闪耀感;对于方案二,液晶显示屏既能显示字符又能显示图形,但是液晶显示屏价格昂贵,驱动程序复杂;比较以上两种方案,从简洁有用的原就综合考虑,本方案采纳方案一;3. 显示方式的挑选方案一:采纳静态显示方式;方案二:采纳动态显示方式 方案比较:对于方案一,每个数码管的段选必需接一个8 位数据线来保持显示的字形
11、码;当送入一次字形码后,显示字形可始终保持,直到送入新字形码为止;其优点是占用CPU 时间少,显示便于监测和掌握;缺点是硬件电路比较复杂,成本较高;对于方案二,它将全部位数码管的段选线并联在一起,由位选线掌握时那一位数码管有效;选亮数码管采纳动态扫描显示,利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用, 使人的感觉似乎各位数码管同时在显示;动态显示的亮度比静态显示要差一些,所以在挑选限流电阻式应略小于静态显示电路中的;比较以上两种方案,从简洁有用的原就综合考虑,本方案采纳方案一;二、硬件设计(一)硬件总体框图图 2.1硬件总体框图欢迎下载精品学习资源温度掌握系统总体框图如图2.1所示;本系统的主要组成部分
12、:STC89C52单片欢迎下载精品学习资源机、温度采集器 DS18B2、0(二)工作原理键盘电路、温度显示电路、报警电路、电源电路等;欢迎下载精品学习资源程序员通过键盘电路设定掌握温度,系统工作时,由DS18B20温度传感器采集温度信号送入单片机处理,当温度超过设定范畴时,报警电路自动提示人们作出适当的温度调剂;同时,温度显示模块利用LED数码管以动态扫描方式显示温度;(三)部分元器件介绍1STC89C51R单C 片机本设计使用的是 STC公司生产的 STC89C52RC单片机,它是一款性价比特别高的单 片机,它完全兼容 ATMEL公司的 52 单片机,有无法解密、低功耗、高速、高牢靠、强抗静
13、电、强抗干扰等很多特点; 其次 STC89C52RC 单片机内部资源比起ATMEL 公司的单片机来要丰富的多, STC89C51RC 单片机内部有 1280 字节的 SRAM 、8-64K 字节的内部程序储备器、2-8K 字节的 ISP 引导码、除 P0-P3 口外仍多 P4 口PLCC 封装 、片内自带 8 路 8 位 AD ,片内自带EEPROM 、双数据指针等;STC89C52R有C PDIP 封装和 PLCC封装,本设计采纳 PDIP40封装型号; I/O 口引脚为 P0 口、P1 口、P2 口和 P3 口;(1) )电源和时钟引脚: VCC(40 脚)和 GND(20 脚)常压为 +
14、5V,低压为 3.3V ;(2) )XTAL1(19 脚) XTAL2(18 脚)外接时钟引脚XTAL1为片内振荡电路的输入端; XTAL2为片内振荡电路的输出端; 8052 系列的时钟有两种方式,一种是片内振荡方式,需要在这两个引脚接石英晶体和振荡电容,振荡电容的值一般挑选为 10P30P;另一种外部时钟方式即 XTAL1 接地,外部时钟信号从 XTAL2脚输入;(3) RST(9 脚)单片机的复位引脚P0 口( 39 脚 32 脚)双向 8 位 I/O 口;每个口可以独立掌握; 52 系列单片机 P0 口内部没有上拉电阻,为高祖状态,所以不能正常的输出高低电平,因此该组I/O 口在使用的时
15、候务必要接上拉电阻,一般我们采纳接入10K 的上拉电阻;P1 口( 1 脚 8 脚)准双向 8 位 I/O 口;每个口可以独立操作掌握,内带上上拉电阻,这种接口没有高阻状态,输入页不能锁存,当然不是真正的双向I/O口,之所以称它为“准双向”时由于该口在座位输入使用前要先向该口进行写一操作,然后单片机内部才能正确地读出外部信号,页就是要使其先要有个预备过程,所以才称为准双向口;对 52 单片机的 P1.0 引脚的其次功能为 T2 定时器的外部输入, P1.1 引脚的其次功能为 T2EX捕获,重装触发,即 T2 的外部掌握器;P2 口( 21 脚 28 脚)准双向 8 位 I/O 口;每个口可以独
16、立操作掌握,内带上上拉电阻,与 P1 口相像;P3 口( 10 脚 17 脚)准双向 8 位 I/O 口;每个口可以独立操作掌握,内带上欢迎下载精品学习资源上拉电阻,作为第一功能使用时就当作一般 I/O 口,与 P1 相像;作为其次功能使用时,个引脚的定义如表 2-1 所示,值得强调的是, P3 口的每一个引脚均可以独立定义为第一功能的输入、输出或其次功能;表 2-1 P3 口其次功能定义标号引脚其次功能说明P3.010RXD串行输入口P3.111TXD串行输出口P3.212/INT0外部中断 0P3.313/INT1P3.414T0外部中断 1定时器 / 计数器 0 外部输入口定时器 / 计
17、数器P3.515T11 外部输入口P3.616/WE外部数据储备器写脉冲P3.717/RD外部数据储备器读脉冲STC89C52R有C 40 个引脚,引脚排列如图 2.2 所示;图 2.2 STC89C52RC引脚排列2温度传感器 DS18B20本设计采纳 DS18B20芯片,如图 2.3 所示,具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采纳一线总线、可组网等优点,在实际应用中取得了良好的测温成效;图 2.3温度芯片 DS18B20美国 DALLAS半导体公司的数字化温度传感器 DS1820是世界上第一个支持“一线总线”接口的温度传感器,其内部使用了再板( ON-BOAR)D专利技术,全部传感元件及
18、转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内;“一线总线”特殊而且经济的特点,使用户可轻松地组建传感器网络; DS18B20由于其内部集成了 A/D 转换器,使得电路结构更加简洁,而且削减了温度转换时的精度缺失,使得测量更加精确;DS18B20的特性:(1) 适应电压范畴更宽,电压范畴为3.0V 5.5V,寄生电源方式下可由数据线提欢迎下载精品学习资源供,无需外部工作电源,也可由外部电源供电,零待机功耗,不需备份电源;(2) 特殊的单总线接口方式, DS18B20在微处理器连接时,仅需要一个I/O 引脚即可实现与 DS18B20的双向通讯,无需变换其它电路,直接输出被测温度值的数字信号,通过编程可
19、实现 912 位的数字读数方式,温度数字量转换时间为200ms典型值 ;(3) DS18B20支持多点组网功能,多个 DS18B20可以并联在唯独的三线上,实现组网多点功能;(4) DS18B20在使用中不需要任何外围元件,全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内;(5) DS18B20供应了 9 位摄氏温度测量,具有非易失性、上下触发门限用户可编程的报警功能,警告搜寻命令能识别和寻址温度在编定的极限之外的器件(温度警告 情形),应用范畴包括恒温掌握、工业系统、消费类产品、温度计或任何热敏系统;(6)DS18B20测量温度的工作范畴为 -55 +125,在 -10 +85时精度为
20、0.5 ;(7) 可编程的辨论率为 912 位,对应的可辨论温度分别为 0.5 、 0.25 、0.125 和 0.0625 ,可实现高精度测温;(8) 在 9 位辨论率时最多在 93.75ms 内把温度转换为数字,在 12 位辨论率时最多在 750ms内吧温度值转换为数字,速度更快;(9) DS18B20的测量结果直接输出数字温度信号,以“一线总线”串行传送给CPU,同时可传送 CRC校验码,具有极强的抗干扰纠错才能;(10) DS18B20具有负压特性,当电源极性接反时,芯片不会由于发热而烧毁;(11) 每片 DS18B20具有唯独的 64 位序列码,这些码答应多片 DS18B20在同一条
21、总线上工作,因而可便利地使用单个微处理器掌握分布在大范畴内的多片DS18B20器件;DS18B20的内部结构主要由四部分组成:64 位光刻 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH和 TL、高速暂存器;DS18B20的引脚定义:(1) DQ:数字信号输入 / 输出端,该脚为漏极开路输出,常态下呈高电平;(2) GND:电源地;(3) VDD:外界供电电源输入端,可选用,不用时应接地;3.74HC24574HC245是一款高速 CMOS器件, 74HC245引脚兼容低功耗肖特基 TTL(LSTTL)系列;74HC245 八路收发器在发送和接收两个方向上都具有正相三态总线兼容输出;74HC
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- 2022 单片机 温度 控制系统 设计方案
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