基于AT89C51单片机的温度控制系统设计与实现.doc

基于AT89C51单片机的温度控制系统设计与实现

内容摘要

最近这些年，随着科学技术的不断发展和进步，单片机技术通过在各行各业中的应用也日臻完善。而温度测控系统也因单片机所特有的强大处理能力、功耗低以及体积小等优点向着小型化和智能化发展。

本设计以AT89C51单片机为主控制芯片，外接温度传感器DS18B20以及外接加热制冷元件组成温度控制系统。本文对比了几种当前比较经常使用的温度控制系统的特点，决定通过程序设定温度上下限值，选择AT240C2芯片保存设置的温度值。并且详细讨论了系统硬件构成、电路设计和软件的设计。其中，硬件部分包括电源模块、温度采集模块、串行通信模块、测试模块以及外设控制模块，除外设控制模块外，其余各模块均进行了原理图设计；软件部分主要针对各模块通信协议进行了程序设计。为了充分保证系统的稳定性，同时也采取了相应措施。配备了一组继电器来控制执行单元，使温度能在一定范围。本系统具有良好的稳定性，可行性和鲁棒性，可以进行使用和推广。

关键词：单片机；温度控制系统；AT89C51

目录

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内容摘要 1

1绪论 4

1.1课题的背景及意义 4

1.2国内外发展现状 4

1.2.1国外发展现状 4

1.2.2我国发展现状 5

1.3本文的主要内容 5

2系统整体方案设计 5

2.1设计要求 5

2.2方案设计 6

3系统硬件设计 7

3.1系统主要器件介绍 7

3.2硬件电路设计 10

3.2.1单片机最小系统电路设计 10

3.2.2温度传感器电路设计 11

3.3.3电源电路设计 12

3.2.4继电器制冷电路设计 13

3.2.5AT24C02电路设计 13

3.2.6数码管显示电路设计 14

3.2.6报警电路设计 14

3.2.7扩展电路和输入/输出通道设计 15

3.2.8PCB版图设计 17

图3-15PCB版图4系统软件设计 18

4.1系统控制流程图 18

4.2主程序设计 19

4.3温度数据采集程序设计 20

4.4串行通信程序设计 23

4.5制冷装置程序设计 24

4.6数据接收显示程序设计 24

4.7温度告警程序设计 26

4.8控制面板设计 26

5结论 28

参考文献 29

1绪论

1.1课题的背景及意义

在人类日常活动中很多方面，温度都是一个很普遍重要的参数，特别是在工业、炼油、电子、冶金等相关产业中，有着广泛的应用，在不同的领域，不同的工作环境下，对温度的要求也不一样，准确测量，稳定，温度控制就成了必要了。温度控制系统普遍存在于这些产业中，具有非常重要地位，计算机技术在近几年得到了的快速发展，使得温度控制系统也从刚开始的定值开关控制进步到PID线控制，继而发展到如今的基于计算机技术的智能温度控制系统，这是工业温度控制系统的前行道路[1]。

在工业生产和生活中，温度控制系统的主要作用是能够使得温度保持在一个定值或者在某一个温度区间内变化，稳定高效，不易受外界环境干扰。目前，温度控制还是处于传统式，独立式机械装置进行测量控制，手工操作，人工记录，它的功能、性能以及规格参数等设计主要由生产产家决定，而使用者不能随意对其进行改变，对其的适用性有了局限[2]。目前。智能温控的出现，很好地改观了这一情况，只能温控可实现用户随意更改温度控制系统的使用范围，随时可改变检测对象，适用性强，减少了人力资源的投入比，没有了传统温度控制的局限性。全球经济的不断提高，人民的物质需求也不断发生改变，无论是工业还是日常生活中，单片机的应用有助于解决不同用户对温度控制点的不同需求，这已经成为了

本文将微控制器与温度控制系统相结合，设计一个可用于测量温度并进行温度调节的温度控制系统。可用于室温检测控制、水温控制调节、空调的恒温控制等小型系统的环境温度测控。本系统具有低功耗、转换速度快、操作便捷、效果显著的特点。同时具有良好的稳定性和鲁棒性，并且软件部分兼容性较强。

1.2国内外发展现状

1.2.1国外发展现状

国外对温控技术研究较早，大概始于20世纪70年代。首先出现的是模拟的组合仪表进行数据信息的记录和控制，后来在80年代左右出现了分布式的控制系统，而现在绝大多数发达国家已经在自动化的基础上向着无人化发展，并且在参数自整定方面也取得很大成果。在温控系统中处于重要低位的温度传感器方面，从赛贝发明热电偶传感器到后来西