基于单片机的水温控制新版系统标准设计优质毕业设计.doc
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1、基于单片机水温控制系统设计学生: 指导老师:内容摘要:说起温度控制系统,大家并不陌生了,在我们生活中许很多多家用电器全部能够包含到温度控制,像存放美食电冰箱,为我们带来清凉空调全部会用到温度控制系统,为我们带来热气腾腾开水饮水机等等。而本文介绍了水温控制系统基础原理,本系统能够用于饮水机等电路,整个系统关键就是AT89C51单片机,它是这个系统主控制单元,对于水温控制当然温度控制系统也是必不可少,这个系统则应用了DS18B20为温度传感器温度控制系统,采集温度后利用数码管显示目前温度,并经过继电器对其加热等。总而言之水温控制系统在生活中大量应用为我们带来了方便,提升了我们生活质量。 关键词:水
2、温控制系统 单片机 AT89C51 DS18B20 继电器 Design for microcomputer temperature control systemAbstract: Speaking of temperature control system, everybody is not strange, in our life, many household appliances can be involved in temperature control, like food storage refrigerator, bring us cool air conditioning,
3、the temperature control system is used for us a steaming hot water drinking machine, and so on. Water temperature control system are introduced in this paper, the basic principle of this system can be used for water dispensers circuit, such as the core of the whole system is AT89C51 single chip micr
4、ocomputer, it is the main control unit to the system, the water temperature control temperature control system is also indispensable, of course, the application system, the temperature control system of temperature sensor DS18B20, after collecting temperature using digital tube display the current t
5、emperature, and through the relay on the heating, etc. Overall water temperature control system in the life of a large number of applications for our brought convenient, improve the quality of our life. Keywords: water temperature control system of single chip microcomputer AT89C51 DS18B20 relay .目
6、录序言 .11 水温控制器背景12 方案比较12.1 控制电路方案比较12.2 温度采集模块22.3 显示模块22.4 温度控制模块23 硬件电路33.1 硬件框图33.2 功效介绍33.2.1 控制电路模块33.2.2 温度采集模块功效63.2.3 温度控制模块功效73.2.4 显示模块功效84 软件设计104.1 主程序步骤图104.2 温度采集程序114.2.1 温度转换124.3 按键处理134.4 显示模块135 调试说明155.1 温度采集误差155.2 水温控制测试165.3 温度突变测试176 结束语18附录 .19参考文件 .21基于单片机水温控制系统设计序言电饭煲,电冰箱,
7、电空调在我们生活中随地可见,为我们生活带来了极大方便,这一切功劳全部归属于水温控制系统诞生。伴随科技不停进步,现在水温控制系统越来越正确,质量越来越高,效率也越来越好。然而水温控制系统不仅仅应用在部分日常家电中,还在工业上普遍应用。比如冶金,电力生产等对温度全部有极其高要求,工业冶炼全部是在高温环境下操作,在如此恶劣环境下,控制温度是对职员安全负责,是对产品质量指标,是对成品数量标准,可见水温控制关键性,不仅提升了产品质量,还对应节省了人力劳动。在现在工业发达领域,自动化控制应用越来越广泛,大大节省了人力物力资源,因为单片机广泛应用和发展,使水温控制系统越来越正确,越来越方便,越来越和我们生活
8、息息相关,大家也越来越放心使用。1 水温控制器背景大家对生活质量要求越来越高,现在电子技术不停发展推进了水温控制不停进步,即能满足人类现在需要。现在水温控制系统通常采取以微处理器为关键计算机控制技术,替换了以前落后控制器,从而提升了自动化能力,而且正确度也越来越高。因为单片机问世,自动化控制将单片机功效发挥到淋漓尽致,单片机也成为了大多电子产品中必不可少关键元件,而对于本课题水温控制系统也包含到了单片机应用,在现代生活水温控制系统应用越来越广泛,说明了水温控制系统在我们生活中地位,而且适合多种场所智能水温控制器也随之诞生。本课题就是在STC89C52单片机上水温控制系统。2 方案比较2.1 控
9、制电路方案比较方案一:采取FPGA作为系统控制器。FPGA含有高速运行,编程简单优势,不过本系统只是一个简单一般水温测试系统,高速运行对本系统来说和不是高速运行控制系统相比不会产生太大优势,所以不需要高速运行这个特点,而且FPGA成本高,引脚多,十分麻烦,对于本系统利用不到其优势且因为引脚多会给其带来额外麻烦,所以排除它。方案二:采取STC89C52RC单片机作为控制器。本单片机是在一块芯片中集成了数据存放器ROM,中央处理器,定时器,计数器和程序存放器RAM,32位IO口,可经过编程实现逻辑,运算等控制,且其含有体积小,功耗低,成本低优势,而且此单片机引脚较少,对于本系统是最好选择。不仅能够
10、实现自动化控制水温功效,又能够降低成本又是十分简便方法。总而言之选择方案二。2.2 温度采集模块 方案一:采取热敏电阻器采集温度,尽管其灵敏度较高,工作范围也挺广泛,不过其阻值和温度关系非线性严重,调试较复杂,固不采取。方案二:采取热电偶采集温度,尽管其正确度较高,稳定性好,不过其灵敏度低,成本较高,对污染尤其敏感,调试困难,固也不采取。方案三:采取DS18B20温度传感器采集温度,可直接和本系统控制电路单片机通信,读取测温数据。且线路简单,耗用资源少,灵敏度高,测温范围-55125,分辨率最大可达0.0625 ,而且较其它温度采集模块,我们已对DS18B20有了初步接触,在我们使用时会愈加等
11、心应手,降低无须要麻烦,最关键是DS18B20能满足本系统全部要求。总而言之选择方案三。2.3 显示模块方案一:采取LED八段数码管。使用该方案时就要用到三个LED分别显示温度十位、个位和小数位,在制作时就使其复杂麻烦。尽管数码管低消耗,不过其引脚不规则,在分辨和确定引脚时也较为麻烦,还有一点就是温度是能够改变,是伴随时间会改变,固该系统是动态显示,为满足这点要求LED八段数码管在使用时要外加驱动电路,就更为复杂。方案二:采取液晶显示器。液晶显示器不仅含有数码管显示特点,不过较LED八段数码管而言,它引脚就较其简单,而且抗干扰能力强,编程也相对简单轻易,使本系统在制作时更为简单,且满足我们全部
12、需求。总而言之选择方案二。2.4 温度控制模块方案一:采取可控硅来控制加热器有效功率。采取本方案需经过控制其导通角来掌握电流大小,尽管可控硅开端速度快且无涌流,但该方案电路复杂,还需增加其它光耦器件,使电路更显复杂,而且成本高,功耗大,所以不使用该方案。方案二:采取PWM控制固态继电器来达成控制电流大小目标,从而控制加热温度降低温度,继电器能够很轻易地实现经过较高电压和电流,而且较方案一电路简单,不用外加光耦器件,且成本低,对整体系统无干扰,响应快,能满足该系统要求。总而言之选择方案二。3 硬件电路 3.1 硬件框图该总系统关键以STC89C52为关键模块来控制整个系统,还有温度采集模块,显示
13、模块,温度控制模块,键盘输入等共同协调而成,该系统能够简单控制水温,并加热水温使其达成预设状态,该系统最常见实例就是饮水机。饮水机是设置水温达成几乎100摄氏度,当打开电源自动开始加热到预设温度,当达成预设温度时保温,保持预设温度,当温度未达成时,又继续自动加热,以此循环。水温控制器硬件框图如3.1-1所表示。STC89C52单片机温度采集键盘输入数据存放温度控制数据显示图3.1-1 硬件框图3.2 功效介绍 3.2.1 控制电路模块本系统控制电路模块是采取单片机STC89C52,它属于51系列单片机,含有51系列单片机特点,51系列单片机又被叫做位处理器,因为其有一优点就是从内硬件到软件全部
14、有一套按位操作系统,由此显而易见51系列单片机处理方法是按位处理,单片机还含有高集成度,体积小特点,它是将各功效部件集成在一块小芯片上,含有逻辑运算,置位,清零等功效,最关键是其控制能力强,而本系统用到STC89C52单片机是一个8位单片机,它外部晶振为12MHz,一个指令周期为1S,它还有32个IO口,而单片机IO口逻辑操作及位处理能力很强,适适用于使用控制功效系统。单片机STC89C52内部有8KB单元程序存放器及256字节数据存放器。系统无须扩展外部程序存放器和数据存放器这么大大降低了系统硬件部分。单片机不仅引脚少,而且功效强大,本系统关键应用了STC89C52含有控制能力强,及内部又8
15、KB单元程序存放器及256字节数据存放器,使我们采集温度后能够直接将数据传输到单片机,并能够统计储存到此时数据,而且它控制能力能够协调控制各模块之间自动运行,且编写程序控制较其它而言相对简单,再者单片机引脚少,使电路不至于麻烦,为操作者带来很大便利。图3.2.1-1为STC89C52电路图。 图3.2.1-1 STC89C52电路图STC89C52单片机共有40个引脚,其中有2个用于主电源引脚,分别是Vcc和Vss,在40和20引脚;2个外接晶振引脚,分别是XTAL1和XTAL2,其中XTAL1在单片机内是反相放大器中输入端,而XTAL2则是输出端;4个控制或和其它电源复用引脚,分别是RST(
16、上电复位),ALE(许可地址锁存信号),PSEN(片外程序存放器读选通输出端),EA/Vpp(访问外部程序储器控制信号和编程电源);和32个输入输出IO引脚,其中分为P0(P0.0P0.7),P1(P1.0P1.7),P2(P2.0P2.7),P3(P3.0P3.7)口,而P3口不仅含有准双向接口功效,还含有其它功效,具体如表3.2.1-1所表示。每个输入输出IO口,输入输出数据总类是不一样。P0:共有P0.0P0.7。它分为两种接口情况,其中一个是不接不扩展IO接口或外部存放器时,它就被用作准双向8位输入输出接口。另外一个是接有扩展IO口或外部程序存放器时,P0口就被作为地址数据分时复用口,
17、然而其中分时接口可提供8位双向数据总线。在片内含有EPROM单片机,P0还有其它作用。EPROM能够编程和检验,当它进行编程时候,就能够从P0输入指令字节;而当检验程序时候,对于片内含有EPROM单片机,当EPROM编程时,从P0口输入指令字节,而当检验程序时,P0口输出指令字节。P1:共有P1.0P1.7。它含有输入输出端口通用特点就是可被用作准双向IO接口使用。对于STC89C52单片机来说它功效较唯一。P2:共有P2.0P2.7。它也含有输入输出口通常特征就是可用作双向IO接口。它接有外部IO接口或外部程序存放器,而且它寻址范围大于了256个字节时候,P2就被用作P高8位地址总线而且能够
18、送出高8位地址。P3:共有P3.0P3.7。它也含有输入输出口通常特征就是可用作双向IO接口。P3口又被叫作双功效口,它每一个引脚全部能够单独使用,不仅能够单独用作输入输出接口,而且每一个单独引脚全部有其单独其它功效,如表3.2.1-1P3口其它功效所表示。表3.2.1-1 P3口其它功效引脚功效P3.0RXD(串行口输入端0)P3.1TXD(串行口输出端)P3.2INT0(部中止0请求输入端,低电平有效)P3.3INT1(中止1请求输入端,低电平有效)P3.4T0(时器/计数器0计数脉冲端)P3.5T1(时器/计数器1数脉冲端)P3.6WR(部数据存放器写选通信号输出端,低电平有效)P3.7
19、RD(部数据存放器读选通信号输出端,低电平有效)4个控制引脚,它还能和其它电源复用,RST引脚又能够作为VPD引脚,叫作备用电源,它作用就是当VCC发生故障不能使用时,譬如断电或电平降到低电平范围,此时可接到备用电源VDP为系统RAM供电,以确保RAM继续运行,使其中数据不至于丢失。EA引脚又能够作为VPP引脚,不过被看作VPP时条件是当片内含有EPROM单片机,而且当EPROM在编程时候,这时该控制引脚用来接21V编程电源,也就是Vpp。3.2.2 温度采集模块功效该系统采取数字温度传感器DS18B20,将该传感器输出信号上拉电阻直接接到单片机P1.0引脚上。该传感器上含有半导体温敏器,数据
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