基于单片机的智能温度控制系统毕业设计

1 绪论

在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。

1.1 温度控制器的发展状况

温度是表征物体冷热程度的物理量，是工业生产和日常生活中经常测量的物理量，也是人类研究最早测量方法最多的物理量之一。因而温度检测仪应用领域之广，使用数量之多，一直高居各类测量仪之首。近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段：传统的分立式温度传感器（含敏感元件）；模拟集成温度传感器/控制器；智能温度传感器（即数字温度传感器）。

a) 分立式温度传感器

传统的热电偶、热电阻、热敏电阻及半导体温度传感器，均属于分立式温度传感器，传感器本身就是一个完整的、独立的感温元件。此类传感器通常要配温度变送器，以获得标准的模拟量（电压或电流）输出信号。

b) 模拟集成温度传感器

集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成传感器。可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC，它属于一种简单的集成温度传感器，适合远距离测量、控温，不需要进行非线性校准，典型产品有AD590、AD592等。

c) 模拟集成温度控制器

模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。

d) 智能温度传感器

智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。智能温度传感器是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶，它也是集成温度传感器领域中最具活力和发展前途的一种新产品。目前，国际上许多著名的集成电路生产厂已经

开发出上百种智能温度传感器产品。

1.2 课题研究必要性

随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。温度是工业生产中常见并且十分重要的参数之一，特别是在冶金、石油、食品、印染等工厂中。由于不同的工艺所需的温度变化曲线各不相同，而现有的温度控制仪大多只能进行恒温控制。因此许多生产过程中加热、保温、降温以及自然降温等操作都是由人工操作的，这就不可避免地产生各种误差，进而影响产品质量，个别采用的温度自动控制系统由于造价较高、操作复杂等原因又限制了在中小企业的应用，因此研究和开发一种实用的温度控制系统成为当务之急。在工业生产过程中需要实时测量控制温度，尤其是在高危生产行业，如花炮生产，煤矿行业等。但依靠人工检测控制既浪费时间，物力，人力，又有一定的危险性，且数据也不准确，因此研究自动的温度测量控制方法和装置具有重要的意义。

1.3 现代控制系统相对传统控制系统的优势

传统的控制系统主要由测量电路和控制电路组成，所具备的功能较少，也比较弱，而且结构很复杂。计算机技术的迅速发展，使得传统的控制系统发生了根本性的变革，即采用微机作为控制系统的核心，代替传统的控制系统的传统的电子线路，从而成为新一代的微机化控制系统。将微机技术引入控制系统中，不仅可以解决传统控制系统不能解决的问题，而且还能简化电路、增加或增强功能、提高控制精度和可靠性，显著增强测控系统的自动化、智能化程度，而且可以缩短系统研制周期、降低成本、易于升级和维护。因此，现代控制系统设计，特别是高精度、高性能的控制系统，目前已很少不采用计算机技术的了。计算机技术的引入，可以为控制系统带来以下一些新特点和新功能：

a) 自动调零功能在每次采样前对传感器的输出值自动清零，从而大大降低因控制系统漂移变化造成的误差。

b) 数字滤波功能利用已算机软件对测量数据进行处理，可以抑制各种干扰和脉冲信号。

c) 数据处理功能利用计算机技术可以实现传统仪器无法实现的各种复杂的处理和运算功能。

d) 复杂控制规律利用计算机技术不仅可以实现经典的PID控制，还可以实现各种复杂的控制规律，例如，自适应控制、模糊控制等。

e) 自我诊断功能采用计算机技术后，可对控制系统进行监测，一旦发现故障则立即进行报警，并可显示故障部位或可能的故障原因，对排除故障的方法进行提示。

微机化的控制系统是以微机为核心、测量控制一体化的系统，这种系统对被控对象的控制是依据对被控对象的测量结果决定的。

1.4 课题设计特点和应用领域

课题采用的是单总线数字温度传感器DS18B20，可直接将温度转换值以16位数字码的方式串行输出：将温度转化为数字编码只需1秒左右。而且它具有独特单线接口方式，即与微处理器接口时仅需占用1个I/O口；支持多节点；测温时无需任何外部元件，可以通过数据线直接供电，具有超低功耗工作方式。测温范围为—55℃～+125℃，测温度精度可达到0.0625℃。由于传送的是串行放大器和A/D转换器可以统统被省却，因而这种测温方式大大提高了各种温度测控系统的可靠性，降低了成本，缩小了体积。其测温系统结构简单，硬件少，成本低，测温精度高，转换速度快，实用性高，应用范围广泛，市场前景好，经济效益可观。

系统可以应用于温度要求在—55℃～+125.9℃之间的任何领域。比如：铁路，粮库，水果，蔬菜存储仓库的温度控制，以及多路温度测控仪，各种养殖场的温度控制监测。由于本系统的测温精度可达0.0625℃，因而对于温度要求特别严格的环境来说，本系统是一个较为理想的监控系统。

1.5 智能温度控制器的课题主要内容

课题的任务是应用单片机及DS18B20单总线器件设计一套温度检测系统，实现对温度的测量及显示，并通过按键人为设定温度上下限！而且在温度超上限价或下限量有控制功能，系统以高性能/价格比的89S52为核心，完成对数据的分析、处理、显示、温度上下限设置、超限自动控制，采用单线数字温度传感器DS18B20来完成对温度的采样和转换。

由于课题是完成对温度的实时监测，因而系统的核心部分就是如何实现温度采集。系统采用的是美国DALLAS公司继DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20来完成这一任务的。DS18B20与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温

度并且可根据实际要去通过简单的编程实现9-12位的数字值读数方式，可分别在93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅从一根口线，温度变换功率来源于数据总线，总线本身可以为所接的DS180B20供电，而无需外电源。

DS18B20需在严格的时序控制下才能进行正常操作。对DS18B20的操作包括初始化操作、读/写时间片。总线上的所有操作均从初始化开始，初始化或对RAM、ROM操作。主CPU通过“时间片”来写入或读出DS18B20中的数据。概括说，主CPU经过单线接口访问DS18B20的工作流程为：对DS18B20进行初始化→ROM操作命令→存储器（包括RAM 和EERAM）操作命令→数据处理。主CPU对ROM操作完毕，即发出控制操作命令，使DS18B20完成温度测量并将测量结果存入高速暂存器中，然后单片机可读出此温度转换值，并随之进行数据处理、送显示等操作。

2 智能温度控制系统基本构成及工作原理

2.1系统的硬件构成

课题设计的硬件部分由89S52单片机、DS18B20、74LS14、74LS273锁存器以及若干电容、7个发光二极管、4只数码管、5个按键、11.0592MHZ晶振组成。（结构如图2.1）

图2.1 系统设计结构图

以下对各组成部件功能进行简单介绍：

89S52单片机用于温度的采集，数据处理，存储温度上下限和超温控制。

DS18B20是单总线数字温度传感器，输出方式为串行单线输出，主要作用是把温度值以数字形式输出和存储转换精度控制字。第三章将作出详细介绍，此处不做过多赘述。

74LS02或非门，用于选择锁存器（与写信号或非）。

74LS14施密特触发器，用于键盘消抖。

74LS273锁存器。用锁存显示位、段码以及指示信号。

按键用于输入和查看温度上下限，使单片机复位，每隔2小时发送0.5秒的启动电机的正脉冲。

晶振是为单片机提供工作脉冲。

数码管用于显示温度值。

发光二极管用于上下限溢出报警，温度超限报警及控制，设置上/下限指示，正常工作指示。各功能对应的指示灯设置如表2.1：

表2.1 指示灯设置

功能第几灯点亮

显示温度第1灯0x02

显示下限温度1、2 0x03

设下限温度标志位2、7 0x41

设下限温度十位2、6 0x21

设下限温度个位2、5 0x11

设下限温度十分位2、4 0x09

显示上限温度1、3 0x06

设上限温度标志位3、7 0x44

设上限温度十位3、6 0x24

设上限温度个位3、5 0x14

设上限温度十分位3、4 0x0C

低于下限温度1、2、4、5、6、7 0x7B

高于上限温度1、3、4、5、6、7 0x7E

2.2 系统的软件构成

课题原计划用汇编语言完成。后来决定使用C语音编写程序，系统的软件由温度数据采集、数据处理、温度显示及按键处理等部分组成。89S52完成的功能主要是数据处理、数据分析、控制计算、进制转换、数据显示、按键处理以及电机控制等。温度采样和转换部分由DS18B20来完成。

2.2.1 系统的工作原理

首先，由温度传感器DS18B20对温度进行采样和转换，将测量结果送给单片机，单片机将输入的温度值进行数据处理，并将温度值与设定的温度值上下限进行比较。根据比较结果进行相应的处理。若温度超限则报警指示灯亮，以便进行及时处理。

系统原理框图如图2.2所示：

图2.2 系统原理图

3 智能温度控制系统硬件设计

本章是论文核心部分，主要介绍基于单片机的温度控制系统硬件总体设计，按照设计方案，整个温控系统硬件主要包括以下单元：按键输入，温度采集、处理，温度超限报警，定时发出脉冲等。温度控制的核心为温度的采集和处理，系统选用特别适用于编程及数据处理的MS-51单片机89S52，并通过89S52实现对其他各组成部分的编程控制。下面是核心原件的介绍：

3.1 数字温度传感器DS18B20详述

3.1.1 DS18B20简介

DS18B20是美国DALLAS半导体公司生产的可组网数字式温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。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。与其它温度传感器相比，DS18B20具有以下特性：

a) 独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

b) 在使用中不需要任何外围元件。

c) 可用数据线供电，电压范围：+3.0 V～+5.5 V。

d) 测温范围：-55 ℃～+125 ℃。固有测温分辨率为0.1℃。

e) 通过编程可实现9～12位的数字读数方式。

f）用户可自设定非易失性的报警上下限值。

g）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。

3.1.2 DS18B20的引脚名称及作用

外形如图3.1所示。其体积只有DS1820的一半，引脚定义相同。

a) DQ：数据输入输出引脚

b) VDD：可接电源，也可接地。因为每只DS18B20都可以设置成两种供电方式。采用数据总线方式时VDD接地，可以节省一根传输线，但完成温度测量的时间较长；采用外部供电方式则接5V，多用一根导线，但测量速度较快。

图3.1 DS18B20外观

3.1.3 DS18B20的内部结构

它主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非易失性的温度报警触发器TH和TL、高速暂存器。64位ROM用于存储DS18B20序列号，其首字节固定为28H，表示产品类型码，后6个字节是每个器件的编码，最后1个字节是CRC校验码。温度报警触发器TH和TL存储用户通过软件写入的报警上下极限。高速暂存器由9个字节组成，其中有2个字节RAM单元用来存放温度值，前1个字节为温度值的补码低8位，后1个字节为

字符号位和温度值的补码高3位。其内部结构框图如图3.2所示：

图3.2 DS18B20内部结构框图

3.1.4 DS18B20的测温原理

DS18B20测量温度采用了特有的温度测量技术，其温度测量电路如图3.3所示。

图3.3 DS18B20 测温结构图

图3.3中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 ℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图3.3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。

另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。

3.1.5 DS18B20的转换精度控制字及分辨率设置

设置转换精度控制字格式如表3.1所示

表3.1 转换精度控制字格式

MSB LSB

0 R1 R0 1 1 1 1 1

分辨率设置如表3.2所示：

表3.2 分辨率设置

R1 R0 分辨率（位）最大转换时间（ms）

0 0 9 93．75

0 1 10 187．5

1 0 11 375

1 1 1

2 750

由表可见，设定的分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中需要在分辨率与转换时间二者之间权衡考虑。在芯片出厂时R1和R0被配置为“1”，即工作在12位模式下。当DS18B20接收到温度转换命令（44H）开启后，开始启动转换，转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在暂存RAM的第0，1字节。在执行读暂存RAM命令后，可将这两个字节的温度值通过单线总线传给CPU，高位字节中符号代表温度值为正还是负值。

3.1.6 DS18B20的温度数字关系

用12位精度测出的温度值用16位二进制补码形式表示，如表3.3所示：

表3.3 DS18B20存储器映像图

图中S为符号位，S=1，温度为负值；S=0，温度为正值。

DS18B20用12位精度测出的数字量（用16位二进制补码形式表示）如表3.4所示：表3.4 部分温度与对应的数字温度输出之间的对应关系

温度（℃）数字输出（二进制）数字输出（十六进制）

+125 0000 0111 1101 0000 07D0

+85 0000 0101 0101 0000 0550

+25.0625 0000 0001 1001 0001 0191

+10.125 0000 0000 1010 0010 00A2

+0.5 0000 0000 0000 1000 0008

0 0000 0000 0000 0000 0000

-0.5 1111 1111 1111 1000 FFF8

-10.125 1111 1111 0101 1110 FF5E

-25.0625 1111 1110 0110 1111 FE6F

-55 1111 1100 1001 0000 FC90

3.1.7 DS18B20的内存结构图

DS18B20的存储器包括SRAM存储器和非易失的EEPROM存储器，EEPROM用于存放触发报警上限值存储器（TH）和触发报警下限存储器（TL）。当DS18B20在使用过程中并未使用报警功能时，TH和TL可作为普通用途的存储器单元使用。DS18B20的存储组织结构如表3.5所示。

表3.5 DS18B20内部存储器组织结构图

便笺存储器（期间上电默认值）EEPROM存储器

0 温度数字量低位字节（50H）

无

1 温度数字量高位字节（05H）

2 TH/用户寄存器字节1 TH/用户寄存器字节1

3 TL/用户寄存器字节2 TL/用户寄存器字节2

4 配置寄存器配置寄存器

5 保留（FFH）

6 保留（0CH）

无

7 保留（10H）

8 CRC

3.1.8 DS18B20的操作命令

DS18B20是一种可编程的数字温度传感器，它的工作是靠计算机给它发控制命令进行的，DS18B20和计算机在工作过程中的协议主要有：初始化、ROM存储器操作命令、RAM存储器操作命令。分别说明如下：

a) 初始化

单总线上的所有处理均从初始化开始。初始化过程是主机通过向作为从机DS18B20芯片发一个有时间宽度要求的初始化脉冲实现的。初始化完成后，才可进行读写操作。

b) 对ROM的5种操作命令

一旦主CPU检测到从属器件的存在，就可以发出ROM操作命令。所有ROM操作命令均为8位（二进制）字长。主CPU可以发出ROM操作命令有以下五种：

1) 读ROM命令（READ ROM，约定代码33H）。该命令允许主CPU读取DS18B20中的8位产品系列编码，48位序列号以及8位的CRC。该命令适用于总线上接一片DS18B20的情况。当总线上挂有多片DS18B20时禁止使用该命令，否则多片DS18B20同时发送数据，必然会导致互相冲突。

2) 符合ROM命令（MATCH ROM，约定代码55H）。主CPU在发出“符合”ROM命令后，接着发出64位的ROM数据序列，从而使主CPU实现对单线总线上特定DS18B20的寻址。只有与ROM序列严格相符的DS18B20，才能对后续的存储器操作命令作出响应。所有与64位ROM序列不相符的DS18B20将等待复位脉冲。该命令对于总线上挂有单个、或多个器件的情况均适用。

3) 搜索ROM命令（SEARCH ROM，约定代码F0H）。搜索ROM命令允许主CPU使用一种“消除法”（ELMINATION）来识别总线上所有DS18B20的64位ROM编码，即完成整个系统的初始化工作。为以后对各个单线器件作好准备。该部分也是对DS18B20芯片进行软件编程的重点和难点。

4) 跳过ROM命令（SKIP ROM，约定代码为CCH）。在单线总线系统中，该命令使主CPU不必提供64位ROM编码就能访问各片DS18B20。该命令主要用于向所有的DS18B20同时发出温度转换命令，从而大大节省访问各个器件的时间。但有一点必须注意，主CPU 如果在发出SKIP ROM命令之后，又发出了读存储器命令，那么由于多片DS18B20同时向总线上提供数据且在漏极开路状态下产生“线与”的结果，此时读出的数据已经没有实际意义了。

5) 报警搜索命令（ALARAM SEARCH，有约定代码ECH）。该命令的流程与搜索ROM 命令的流程相同。仅在最后一次温度测量出现报警的情况下。DS18B20才对该命令做出响应。报警的条件定义为温度超过上限（T>TH），或者低于下限（T

c) 存储器操作命令

存储器操作命令共有6条，具体如下：

1) 温度转换命令（CONVERT T）{44H}。令DS18B20进行温度转换。如果住CPU在该命令之后为读时序，如果DS18B20正忙于进行温度转换，即读得“0”；当温度转换完成时，DS18B20则返回“1”。假如有寄生电源给DS18B20供电，主CPU在发出该命令后立即将单线总线拉成高电平，并且保持500ms时间，以便在温度转换期间给DS18B20提供所需要的电源。

2) 读暂存存储器（READ SCRATCHPAD）{BEH}。该命令为读暂存存储器9个字节的内容。从字节0开始读，直至读到字节8。主CPU可以在读暂存存储器期间发出一个复位脉冲来终止读操作。

3) 写暂存存储器（WRITE SCRATCHPAD）{4EH}。主CPU送给DS18B20的2个字节数据就分别写入触发寄存器TH和触发寄存器TL中，顺序是先写TH，到写TL。主CPU也可以在写暂存存储器期间发出一个复位脉冲来终止写操作。

4) 复制暂存存储器{COPY SCRATCHPAD}{48H}。该命令把触发寄存器中的TH、TL字节分别复制到EERAM的TH、TL的字节上。若主CPU发出命令后又进行读操作，只要DS18B20正忙于复制，主CPU就读“0”；当复制工作完成后，DS18B20又返回“1”。如果是寄生电源供电，主CPU在发出该命令后就把单线总线拉到高电平，并保持10ms。

5) 重新调出EERAM（RECALL EERAM）{B8H}。该命令是把存储器在E2RAM温度触发器TH、TL内的数据重新调入暂存器的TH、TL字节。每次DS18B20上电时也自动进行这种操作，因此，只要器件接通电源，暂存存储器的TH、TL中已经有效的数据供使用。若主CPU在发出该命令之后又进行读操作，只要DS18B20正忙于进行调出，主CPU就读得“0”（表示“忙碌”）；完成调出操作后DS18B20既返回“1”（表示“操作完毕”）。

6) 读电源（READ POWER SUPPLY）{B4H}。此项命令发送给DS18B20之后，对主CPU 发出的每条读命令，DS18B20都向主CPU提供电源方式信号“0”（表示由寄生电源供电）

或者“1”（表示由外部电源供电）。 3.1.9 DS18B20的工作时序

主机使用时间隙来读写DS18B20的数据位和写命令字的位。 a) 初始化

主机总线T0时刻发送复位脉冲（最短为480us 的低电平信号），接着在T1时刻释放总线并进入接受状态，DS18B20再检验到总线的上升沿之后，等待15us ～60us ，接着在T2时刻发出存在脉冲（60us ～240us ），如图3.4所示。

图3.4 DS18B20初始化时序图

b) 写时间隙

当主机总线在T0时刻从高拉至低电平时，就产生写时间隙，如图

3-5（a,b ），从T0时刻开始15us 之内应将所需写的位送到总线上，DS18B20在T0后15us ～60us 间对总线采样。若为低电平，则写入的是0，如图3.5（a ）；若为高电平，则写入的位是1，见图3.5（b ）。连续写2位时间间隙应大于1us 。

图3.5 （a ）写0时序

T3

T1

>1us

图3.5 （b ）写1时序

c) 读时间隙

如图3.6，总线T0时刻从高拉至低电平时，总线只需保持低电平1us 。之后在T1时刻将总线拉高，产生读时间隙，读时间隙在T1时刻和T2时刻前有效。T2距T0为15us ，也就是说，T2时刻前主机必需完成读位，并在T0后的60us ～120us 内释放总线。

图3.6 读时序

3.1.10 DS18B20与单片机的硬件接口

因为DS18B20是单线接口器件，因此它与单片机硬件接口十分简单，只需占用单片机的一个双向的I/O 口，其接口电路见图3.7。在此采用外部电源供电，占用89S52的P1.0口。

图3.7 单片机接口电路

T1

T0

T3

15us

T1

T0 >1us

3.1.11 DS18B20使用中注意事项

DS18B20虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题：

a) 较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS1820进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DS1820操作部分最好采用汇编语言实现。

b) 在DS1820的有关资料中均未提及单总线上所挂DS1820数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS1820，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS1820超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。

c) 连接DS1820的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS1820进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。

d) 在DS1820测温程序设计中，向DS1820发出温度转换命令后，程序总要等待DS1820的返回信号，一旦某个DS1820接触不好或断线，当程序读该DS1820时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。

3.2 MCS-51系列单片机简介

3.2.1 MCS-51系列单片机

MCS-51系列单片机研制于1980年，由Intel公司所开发，其结构是8048的延伸，改进了8048的缺点，其ROM、RAM都可扩充至64KB，也增添了如乘（MUL）、除（DIV）、减（SUBB）、比较（CJNE）、栈入（PUSH）、栈出（POP）、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。8052有6个中断源。MCS-51系列单片机特点如下：(1)专为控制应用所设计的八位CPU ；(2)具有布尔代数的运算能力；(3)32条双项且可被独立寻址的I\O口；(4)芯片内有128字节可供存储数据的RAM（8052：256字节）；(5)内部有两组16位定时器（8052有3个）；(6)具有全多工传输信号UART；(7)5

个中断源，且具有两级（高／低）优先权顺序的中断结构；(8)芯片内有4KB（8KB/8052）的程序存储器（ROM）；(9)芯片内有时钟（CLOCK）振荡器电路；(10)程序存储器可扩展至64KB（ROM）；(11)数据存储器可扩展至64KB（RAM）。

3.2.2 MCS-51系列单片机引脚介绍

a) 时钟电路引脚 MCS－51单片机的时钟可以由内部方式和外部方式产生，XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）即为单片机的两个时钟引脚。

1)内时钟引脚8051单片机片内有振荡电路，只需在XTAL1和XTAL2间外接石英晶体和电容组成的并联振荡电路（晶振器），晶体可以在固有频率1.2～12MHz的晶振器之间任选晶体，电容可以在20～60pF的电容之间任选，通常选择30pF的瓷片电容。在单片机控制的数字显示温度计电路设计的这个部分，就是采用内时钟引脚，其中晶振器为6MHz，两个电容均为30pF。

2)外时钟方式，XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器。由于XTAL2端的电平不是TTL 电平，故接一个上拉电阻。外部振荡器的频率应低于12MHz。

b) 制信号引脚,包括RST/Vpd、ALE/PROG非、PSEN非、EA非／Vpp。下面分别对其进行介绍：

1) RST/Vpd（9脚）：复位信号／备用电源引脚当输入的复位信号延续２个机器周期以上，高电平即为有效，用以完成单片机的复位操作。复位后影响片内特殊功能寄存器的状态，但不影响片内RAM状态。同一引脚的Ｖpd是备用电源输入端（Vpd接＋5V备用电源）。在Vcc断电时，为保证RAM中的信息不丢失，可使此引脚完成掉电保护功能。

2) ALE/PROG非（30脚）；地址锁存允许信号／编程脉冲输入端在系统扩展时，ALE 用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的分时传送。此外由于ALE是以1/6晶振频率的固定频率输出的正脉冲，因此可作为外边时钟或外部定时脉冲使用。对片内带有４kbyteEPROM的8751编写固化程序时，PROG非作为编程脉冲输入端。

3) PSEN非（29引脚）：外边程序存储器读选通信号为低电平有效，8051在访问片外程序存储器时，此引脚端输出负脉冲作为读片外程序存储器的选通信号，以实现外部ROM单元的读操作。要检查8051上电平后CPU能否正常到程序存储器中读取指令码，可以用示波器观察引脚PSEN非有无脉冲输出，若有说明正常。

4) EA非／Vpp（31脚）：内部和外部程序存储器选择信号当引脚接高电平时，CPU

只访问片内4kbyte的EPROM/ROM，执行内部程序存储器中的指令，但在程序计数器计数超过OFFFH时（即地址大于4kbyte时），将自动转向执行片外大于4kbyte程序存储器内的程序。若EA非引脚接低电平时，CPU只访问外部程序存储器，而不管片内是否有程序存储器。对于8031单片机（片内无ROM）需外扩EPROM，故必须将EA非引脚接地。在对EPROM 编写固化程序时，需对此引脚施加21V的编程电压。

c) I/O（输入/输出）接口引脚

1) 并行I/O接口的特点 MCS-51有4个8位并行I/O接口P0～P3，他们都是双向端口，可以进行输入或者输出操作，每个口都有口锁存器和口驱动器两部分组成。此外，它还有一个全双工串行通信口。这4个端口为MCS-51与外围器件或外围设备进行信息(数据、地址、控制信号)交换提供了多功能的输入/输出通道，也为MCS-51扩展外部功能、构成应用系统提供了必要的条件。它们的特点如下：a、4个并行I/O接口都是双向的。P0口为漏极开路，P1、P2、P3口均具有内部上拉电阻，它们有时被称为准双向口。b、4个并行口的32条I/O接口线都可以独立地用于输入或输出操作。c、当4个并行口的I/O接口线有作输入操作时，必须对该口的锁存器进行写1操作，以保证从I/O接口线输入数据的正确性，这也是4个并行接口有时被称为“准”双向的含义。

2) I/O接口电路功能汇总 MCS-51单片机内部属单总线结构，因此使系统在结构上增加了灵活性。通过总线，用户可根据应用需要进行多功能的系统扩展，构成用户的实际应用系统。MCS-51系列中的8031单片机，因其内部在结构上无程序存储器，所以它的应用系统必定为一个扩展的系统。因此，MCS-51的4个并行I/O接口中的P0、P1、P2、P3口基本上都具备有这两项功能：a、P0口：P0口是一个多功能口除可以作为通用的输入/输出口外，还具备用于系统扩展的第二功能。在MCS-51的进行系统扩展时，它作为地址/数据总线口。通过外接地址锁存器，MCS-51的内部单总线可从P0口被扩展成8位的数据总线和16位地址总线的低8位。在实际应用中，P0口先送出外部存储器16位地址中的低8位至地址锁存器锁存，然后再由P0口进行8位数据的输入或输出；b、P1口：P1口作为通用I/O接口，它的每一位都可以别编程为通用I/O接口线；c、P2口：P2口也是一个多功能口，与P0口相似，它除可被用作I/O接口外，在进行系统扩展时，还可以输16位地址总线中的高8位，和P0口共同构成16位的地址总线。当然，在P0口和P2口用作地址/数据总线时，它们都不能再作为通用I/O接口；d、P3口：P3口也是一个多功能口，除可以作为通用I/O接口外，还具有多种控制功能，为通用I/O接口时和MCS-51其他具有控制功能

的输入/输出引线在一起，共同形成MCS-51的控制总线。P3口在作为第二功能（控制功能）使用时，它的每一位功能定义如表3.8所示。

表3.8 P3口各引脚定义

口线第二功能信号名称

P3.0 RXD 串行数据接收

P3.1 TXD 串行数据发送

P3.2 INT0 外部数据0申请

P3.3 INT1 外部数据1申请

P3.4 T0 定时器/计数器0输入

P3.5 T1 定时器/计数器1输入

P3.6 WR 外部RAM写选通

P3.7 RD 外部RAM读选通一个信号引脚，既是第一功能又是第二功能，在使用时也不会引起混乱和造成错误，理由如下：a、对于各种型号的芯片，其功能的第一功能信号是相同的，所不同的只在引脚的的第二功能信号上；b、对于9、30和31各个引脚，由于第一功能信号与第二功能信号是单片机在不同工作方式下的信号，因此不会发生使用上的矛盾；c、P3口线的情况却有所不同，它的第二功能信号都是单片机的重要控制信号。因此在实际使用时，总是先按需要优先选用它的二功能，剩下不用的才作为口线使用。

d) MCS-51单片机的复位方式和复位电路

1) 复位操作:复位是单片机的初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或者操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键以重新启动。a、复位操作还对单片机的个别引脚信号有影响，例如把ALE和PSEN非信号变为无效状态，即ALE=0，PSEN=1；b、复位信号及其产生 RST引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间持续24个振荡脉冲周期（即2个机器周期）以上，若使用频率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。整个复位电路包括芯片内外两部分。外部电路产生的复位信号（RST）送施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5时刻对施密特触发器的输出进行采样。然后才得到内部复位操作所需要的信号。

3.3 显示温度值的LED显示器接口简介

LED显示器是单片机应用系统中常用的廉价输出设备。它是由若干个发光二极管组成的，当发光二极管导通时，相应一个笔画划发光，控制某段发光二极管导通，就能显示出某个数码或字符。

在静态显示系统中，每位显示器都应有各自的锁存器、译码器（若采用软件译码，译码器可省去）与驱动器，用以锁存各自待显示数字的BCD码或字段码。因此，静态显示系统在每一次显示输出后能够保持显示不变，仅在待显示数字需要改变时，才更新其数字显示锁存器中的内容。这种显示占用CPU的时间少，显示稳定可靠。缺点是，当显示的位数较多时，占用的I/O口较多。

在动态显示的系统中，CPU需定时地对每位LED显示器进行扫描，每位LED显示器分时轮流工作，每次只能使一位LED显示，但由于人的视觉暂留现象，仍感觉所有的LED 显示器都在同时显示。这种显示的优点是使用硬件少，占用I/O口少。缺点是占用 CPU 时间长，只要不执行显示程序，就立刻停止显示。但随着大规模集成电路的发展，目前已有能自动对显示器进行扫描的专用显示芯片，使电路既简单又占用CPU时间。在我们所设计的温度计中数码管显示就是利用的动态显示。

4 智能温度控制系统软件设计

课题的程序用Keil C51语言编写，由于使用了C语言，寄存器的分配、不同的存储器的寻址及数据类型等细节可由编译器管理，尤其是数学运算不必人工干预，大大缩短了变成与调试的时间，提高了效率，降低了编成难度，使编程更加简便。

系统的控制软件可分为主程序，DS18B20通信程序，按键程序等模块。主程序可分为系统的初始化，自检子程序，温度显示子程序三部分。温度显示子程序完成温度采集，温度值的BCD转换，调显示子程序，超温报警和控制。DS18B20通信程序主要由DS18B20初始化程序，DS18B20读字节程序，DS18B20写字节程序组成。按键程序主要完成温度上、下限的设置和显示，在单片机控制下每2小时发送0.5秒的启动电机的正脉冲。本系统有五个按键，依次是：复位键、K1键、K2键、K3键、K4键。按键程序主要包括INT1中断子程序、定时器T0中断子程序、INT1中断子程序、定时器T1中断子程序、定时器T2子程序。其中，复位键部分放入主程序中，作为主程序的一部分。K4键功能：每2小时发送0.5秒的启动电机的正脉冲。下面是主程序和各个子程序的流程图。

4．1 主程序流程图

系统完成的是对周围温度进行检测，采用DS18B20传感器。当温度超过设定温度范围时，进行报警。引入单片机控制是实现系统智能化很重要的一个部分，采用单片机可以实现程序控制和监视的功能。系统采用89S52和DS18B20的连接进行实时控制和数据处理。软件编程负责设置温度上、下限，然后让系统根据设置的程序完成控制功能。主程序流程图如图4.1所示。

图4.1主程序流程图

智能型温度测量控制系统

河北农业大学 毕业论文﹙设计﹚开题报告 题目智能型温度测量控制系统-开题报告 学生姓名学号 所在院(系)信息工程学院 专业班级通信工程2010140 指导教师 2014年02月23日

题目基于单片机的温度控制系统设计 一、选题的目的及研究意义 温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用，是工业对象中主要的被控参数之一。在单片机温度测量系统中的关键是测量温度、控制温度和保持温度。在日常生活中，也可广泛实用于地热、空调器、电加热器等各种家庭室温测量及工业设备温度测量场合。随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。近年来，温度的检测在理论上发展比较成熟，但在实际测量和控制中，如何保证快速实时地对温度进行采样，确保数据的正确传输，并能对所测温度场进行较精确的控制，仍然是目前需要解决的问题。这次毕业设计选题的目的主要是让生活在信息时代的我们，将所学知识应用于生产生活当中，掌握系统总体设计的流程，方案的论证，选择，实施与完善。通过对温度控制通信系统的设计、制作、了解信息采集测试、控制的全过程，提高在电子工程设计和实际操作方面的综合能力，初步培养在完成工程项目中所应具备的基本素质和要求。培养研发能力，通过对电子电路的设计，初步掌握在给定条件和要求的情况下，如何达到以最经济实用的方法、巧妙合理地去设计工程系统中的某一部分电路，并将其连接到系统中去。提高查阅资料、语言表达能力和理论联系实际的技能。 当今社会温度的测量与控制系统在生产与生活的各个领域中扮着越来越重要的角色，大到工业冶炼，物质分离，环境检测，电力机房，冷冻库，粮仓，医疗卫生等方面，小到家庭冰箱，空调，电饭煲，太阳能热水器等方面都得到了广泛的应用，温度控制系统的广泛应用也使得这方面研究意义非常的重要。 二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等 国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温度测控技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。我国对于温度测控技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。我国温度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。我国温度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度，生产实际中仍然有许多问题困扰着我们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。在今后的温控系统的研究中会趋于智能化，集成化，系统的各项性能指标更准确，更加稳定可靠。应用领域非常的广泛，①冷冻库，粮仓，储罐，电信机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域。 ②轴瓦，缸体，纺机，空调等狭小空间工业设备测温和控制。③汽车空调，冰箱，冷柜以及中低温干燥箱等。④太阳能供热，制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量等。温度是一种最基本的环

温度自动控制系统的设计毕业设计论文

北方民族大学学士学位论文论文题目:温度自动控制系统的设计 北方民族大学教务处制

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日

智能温度控制系统设计

目录 一、系统设计方案的研究 (2) （一）系统的控制特点与性能要求 (2) 1.系统控制结构组成 (2) 2.系统的性能特点 (3) 3.系统的设计原理 (3) 二、系统的结构设计 (4) （一）电源电路的设计 (4) （二）相对湿度电路的设计 (6) 1.相对湿度检测电路的原理及结构图 (6) 3.对数放大器及相对湿度校正电路 (7) 3.断点放大器 (8) 4.温度补偿电路 (8) 5.相对湿度检测电路的调试 (9) （三）转换模块的设计 (9) 1.模数转换器接受 (9) 2.A/D转换器ICL7135 (9) （四）处理器模块的设计 (11) 1.单片机AT89C51简介及应用 (11) 2.单片机与ICL7135接口 (14) 3.处理器的功能 (15) 4.CPU 监控电路 (15) （五）湿度的调节模块设计 (15) 1.湿度调节的原理 (15) 2.湿度调节的结构框图 (16) 3.湿度调节硬件结构图 (16) 4.湿度调节原理实现 (16) （六）显示模块设计 (17) 1.LED显示器的介绍 (17) 2.单片机与LED接口 (17) （七）按键模块的设计 (18) 1.键盘接口工作原理 (18) 2.单片机与键盘接口 (19) 3.按键产生抖动原因及解决方案 (19) 4.窜键的处理 (19) 三、软件的设计及实现 (19) （一）程序设计及其流程图 (20) （二）程序流程图说明 (21) 四、致谢 (22) 参考文献： (22)

智能温度控制系统设计 摘要: 此系统采用了精密的检测电路（包刮精密对称方波发生器、对数放大及半波整流、温度补偿及温度自动校正及滤波电路等几部分电路组成），能够自动、准确检测环境空气的相对湿度,并将检测数据通过A/D转换后，送到处理器（AT89C51）中，然后通过软件的编程，将当前环境的相对湿度值转换为十进制数字后，再通过数码管来显示；而且，通过软件编程，再加上相应的控制电路（光电耦合及继电器等部分电路组成），设计出可以自动的调节当前环境的相对湿度：当室内空气湿度过高时，控制系统自动启动抽风机，减少室内空气中的水蒸气，以达到降低空气湿度的目的；当室内空气湿度过低时，控制系统自动启动蒸汽机，增加空气的水蒸气，以达到增加湿度的目的，使空气湿度保持在理想的状态；键盘设置及调整湿度的初始值，另外在设计个过程当中，考虑了处理器抗干扰，加入了单片机监视电路。 关键词： 湿度检测; 对数放大; 湿度调节; 温度补偿 一、系统设计方案的研究 （一）系统的控制特点与性能要求 1.系统控制结构组成 （1）湿度检测电路。用于检测空气的湿度[9]。 （2）微控制器。采用ATMEL公司的89C51单片机，作为主控制器。 （3）电源温压电路。用于对输入的200V交流电压进行变压、整流。 （4）键盘输入电路。用于设定初始值等。 （5）LED显示电路。用于显示湿度[10]。 （6）功率驱动电路（湿度调节电路）

智能汽车温度控制系统

Techniques of Automation & Applications | 107 智能汽车温度控制系统 赵　宇 （黑龙江省直属机关老干部活动中心，黑龙江　哈尔滨　１５００９１） 摘 要：采用单片机对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标。文 章通过国产某型轿车的空调系统，介绍了汽车内智能温控系统的相关软、硬件设计。 关键词：汽车温度；智能温度控制；８９Ｃ５２单片机 中图分类号：ＴＰ２９ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３－７２４１（２００９）０５－０１０７－０３ Air Conditioning T emperature Control of a Car ZHAO Yu ( The V eteran Cadre Center of the Heilongjiang Province, Harbin 150091 China ) Abstract: This paper introduces the application of AT89C52 microcomputer in the car’s air conditioning system of the Red Flag automobile. The hardware and software of the system are outlined. Key word: car’s sair conditioning; 89C52 microcomputer; temperature control 收稿日期：２００９－０２－１８ １ 引言 随着现代控制技术的发展，在工业控制领域需要对现场数据进行实时采集，在一些重要场合对数据采集的要求更高，例如在电厂、钢铁厂、化工领域的生产中都需要对大量数据进行现场采集，而温度采集又是其中极为重要的部分，所以，需要一种高精度、低成本的温度采集与控制系统。其中以单片机为核心对温度的控制问题是目前工业生产中经常遇到的控制问题。因此，对单片机温度智能控制系统的设计和应用进行探讨具有十分重要的理论价值和实践意义。而汽车内实现智能温度控制对于具有较好的舒适性和节能性以及方便驾驶员操作等优点将会越来越受到人们喜爱。本文通过国产某型轿车的空调系统，介绍了汽车内智能温控系统的相关软、硬件设计。 ２ 汽车智能温控系统的硬件设计 汽车智能温控系统是一种用于实现车厢气温自动调节的装置，能够使车厢温度快速准确地达到乘客期望的舒适性要求。智能温控系统的总体框图如图１所示。由图１可知，智能温控系统主要由单片机、温度信号采集电路、人机接口电路、串行存储及系统监控电路、混合风门步进电机驱动电路和串行通信接口电路等几部分组成。 ２．１ 单片机的选择 汽车智能温度控制系统是通过采用单片机控制，使车内温度能够在设定值及变化范围内变化。采用单片机来实现温度控制不仅具有控制方便、简单、灵活等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标［１］。本系统选用ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴ８９系列单片机中的ＡＴ８９Ｃ５２，ＡＴ８９Ｃ５２单片机是一种新型的低功耗、高性能且内含８Ｋ字节闪电存储器（Ｆｌａｓｈ　Ｍｅｍｏｒｙ）的８位ＣＭＯＳ微控制器，与工业标准ＭＣＳ－５１指令系列和引脚完全兼容，有超强的加密功能，其片内闪电存储器的编程与擦除完全用电实现，数据不易挥发，编程／擦除速度快［２］。 ２．１．１ 单片机内部基本结构 ８９Ｃ５２单片机的内部基本结构包含下列功能部件：（１） 一个８位的微处理器ＣＰＵ。 图１ 汽车温控系统的总体结构

高频炉智能温度控制系统

高频炉智能温度控制系统 摘要GP15-B型高频炉自动控温系统开发的目的是将高频炉旧有的手动控制系统改造成微机监控的自动控制系统，以提高控制质量、生产效率和减轻人的劳动强度。基于工业PC的高频炉自动控温系统具有实时监测、数据处理、操作指导提示、智能控制等功能。该系统的控制算法采用仿人智能控制算法(SHIC)，其最主要的优点是不需要事先知道被控对象的精确模型，就能够实现既快速又高精度的控制。 关键词智能控制控制系统高频感应加热 Abstract Temperature in intelligent control system of GP15-B high frequency induction heating furnace is to replace the old hand-control system by computer-control system, and improve the quality of control, increase the efficiency and reduce labor intensity. The temperature automatic control system has some important function, such as real time monitor, data processing, intelligent control, and etc. This system is adept simulating human intelligent control algorithm (SHIC), the most eminent advantage of SHIC is that it can realize quickly and high precision control without the accurate math model of controlled object. Keywords intelligent control control system high frequency induction heating 1 系统结构简介 GP15-B型高频炉自动控温系统是为满足高熔点材料熔化特性测试目的而开发的，对提高高熔点材料性能测试水平和充分利用原系统具有实用意义。本系统的基本组成如图1所示，控制的基本过程是：用光电高温计读取加热设备的温度，输出一个与温度对应的电压信号，此信号经过放大、滤波处理后送到A/D(模/数)转换器，转换成相应的数字量。微机定时地对A/D进行读取，将所得到的数字电压经过电压-温度转换程序转换成数字温度(即实际温度的数字量)，将此温度与用户设定温度相比较，得出温度偏差值E，SHIC仿人智能控制器判断E的大小及E的变化趋势(增大、减小或不变)，输出一个合适的控制量，控制量经过D/A(数/模)转换器转换成相应的控制电压，控制电压的大小将决定可控硅移相触发电路的触发相位，从而控制了高频感应加热设备的输入功率，进而调节温度。系统的温度控制范围为800～3000℃。

自动温度控制系统的设计开题报告

附表1 铜陵学院学生毕业论文（设计）选题审批表院部：专业：

附表2 铜陵学院毕业论文（设计）任务书 同学：你好！ 你所预选的毕业论文（设计）题目自动温度控制系统的设计经审定已通过，你可以进入研究（设计）阶段，请你按照以下进程要求完成毕业论文（设计）的研究设计任务。 一、在指导教师的指导下，进一步明确所选课题的目的和意义。 二、根据选题进行广泛调研，并检索主要参考文献。 三、拟定研究（设计）方案（包括内容、方法、预期目标、进度安排等）。 四、毕业论文（设计）的主要内容（或主要技术要求与数据）：主要 是设计一个温度自动控制系统，用单片机控制，数字温度传感器采集数据， 并用LCD液晶显示器模块显示。它属于一个恒温系统。通过单片机处理，并 发出指令，使用继电器控制、隔离。 五、编写毕业论文(设计)提纲。 六、将包含上述内容的开题报告于 2015 年 1 月 6 日前送 交指导老师，并于 2015 年 1 月 15 日前完成开题。 七、请你于 2015 年 4 月 20 日前完成毕业论文（设计）的初 稿。 八、请你在 2015 年 4 月 22 日至 5 月 31 日之间反复修改 初稿（要求不少于三次）。 九、请你于 2015 年 6 月 20 日前把符合铜陵学院毕业论文（设 计）撰写格式要求的纸质定稿和相关的附件等材料，按要求装订一式三份， 连同对应的电子文档送交指导老师。 十、你的毕业论文（设计）如果通过了答辩资格审查，请于 2015 年 6月 20 日前准备参加本学院统一组织的毕业论文（设计）答辩（具体答辩

时间另行通知）。 十一、如果你的联系方式发生变动，应及时通知你的指导老师。 指导教师电话： E-mail： 学生电话： E-mail： 指导教师签名：学生签名： 下达任务日期： 2014 年 12 月 23 日接受任务日期： 2014 年 12 月24 日注：本任务书一式两份，一份交给学生，一份指导教师留存。 附表3 铜陵学院毕业论文（设计）开题报告

智能温度控制系统课程设计

学号：XX 2010 - 2011学年第1 学期 专业综合设计报告 题目：智能温度控制系统 专业：通信工程 班级：07通信工程 姓名：V5领袖 指导教师：王忠良 成绩： 电气工程系 2010年10月23日

课程设计任务书 学生班级：07通信工程学生姓名：张跃学号：0709131065 设计名称：智能温度控制系统 起止日期：2010.10.17-2010.10.23指导教师：王忠良

题目：温度控制系统 摘要： 本设计以AT89S51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路、PC机与单片机串口通讯电路和一些接口电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、继电器控制程序、超温报警程序。

目录 1引言--------------------------------------------------------------------------------------------1 2 工作原理--------------------------------------------------------------------------------------1 3 方案设计与论证-----------------------------------------------------------------------------2 3.1 主控制部分---------------------------------------------------------------------------------2 3.2 测量部分--------------------------------------------------------------------------------------3 4 各单元的设计---------------------------------------------------------------------------------8 4.1 键盘单元---------------------------------------------------------------------------------------8 4.2 温度控制及超温和超温警报单元-------------------------------------------------------10 4.3 温度控制器件电路-------------------------------------------------11 4.4 温度测试单元-------------------------------------------------------------------------------11 4.5七段数码管显示单元-----------------------------------------------11 4.6 接口通讯单元-----------------------------------------------------13 5 电源输入单元-----------------------------------------------------15 6 程序设计---------------------------------------------------------16 6.1 概述------------------------------------------------------------16 6.2 程序结构分析-----------------------------------------------------17 7. 测设分析---------------------------------------------------------18 结论------------------------------------------------------------------------------------------------19参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------20附录使用说明-----------------------------------------------------------------------------------21 8.评语表-------------------------------------------------------------21

温度控制系统研究背景与现状

温度控制系统研究背景与现状 1 研究背景 (1) 2 国内外现状 (1) 定值开关温度控制法 (1) PID线性温度控制法 (2) 智能温度控制法 (3) 国内外实例 (4) 1 研究背景 温度是生活及生产中最基本的物理量，它表征的是物体的冷热程度。自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。在很多生产过程中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。自18世纪工业革命以来，工业过程离不开温度控制。温度控制广泛应用于社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电子等。温度控制的精度以及不同控制对象的控制方法选择都起着至关重要的作用，温度是锅炉生产质量的重要指标之一，也是保证锅炉设备安全的重要参数。同时，温度是影响锅炉传热过程和设备效率的主要因素。基于此，运用反馈控制理论对锅炉进行温度控制，满足了工业生产的需求，提高了生产力。 2 国内外现状 温度控制技术按照控制目标的不同可分为两类：动态温度跟踪与恒值温度控制。动态温度跟踪实现的控制目标是使被控对象的温度值按预先设定好的曲线进行变化。在工业生产中很多场合需要实现这一控制目标，如在发酵过程控制，化工生产中的化学反应温度控制，冶金工厂中燃烧炉中的温度控制等。恒值温度控制的目的是使被控对象的温度恒定在某一数值上，且要求其波动幅度（即稳态误差）不能超过某一给定值。从工业温度控制器的发展过程来看，温度控制技术大致可分以下几种： 定值开关温度控制法 所谓定值开关控温法，就是通过硬件电路或软件计算判别当前温度值与设定目标温度值之间的关系，进而对系统加热源（或冷却装置）进行通断控制。若当前温度值比设定温度值高，则关断加热器，或者开动制冷装置；若当前温度值比设定温度值低，则开启加热器并同时关断制冷器。这种开关控温方法比较简单，在没有计算机参与的情况下，用很简单的模拟电路就能够实现。目前，采用这种控制方法的温度控制器在我国许多工厂的老式工业电炉中仍被使用。由于这种控制方式是当系统温度上升至设定点时关断电源，当系统温度下降至设定点时开通

水温自动控制系统

《电子技术综合设计》 设计报告 设计题目：水温自动控制系统 组长姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 时间： 2016 ～ 2017 学年第（1）学期指导教师：陈烨成绩：评阅日期：

一、课题任务 设计并制作一个水温自动控制系统，对1.5L净水进行加。水温保持在一定范围内且由人工设定。 细节要求如下： 1.温度设定范围为40℃~90℃，最小分辨率为0.1℃，误差≤1℃。 2.可通过LCD显示屏显示温度目标值与实时温度。 3.可以通过键盘调整目标温度的数值。 二、方案比较 1.系统模块设计 为完成任务目标，可以将系统分为如下几个部分：5V直流电供电模块、测温模块、80C52单片机控制系统、键盘控制电路、温度显示模块、继电器控制模块、强电加热电路。通过各模块之间的相互配合，可以完成水温检测、液晶显示、目标值设置、水温控制等功能。 系统方框图如下：

2.5V直流电供电模块 方案一：直接用GP品牌的9v电池，然后接通过三端稳压芯片7805稳压成5伏直流电源提供给单片机系统使用，接两个5伏电源的滤波电容后输出。 方案二：通过变压器，将220v的市电转换成9v左右的交流电，变压器输出端的9V电压经桥式整流并电容滤波。要得到一个比较稳定的5v电压，在这里接一个三端稳压器的元件7805。 由于需要给继电器提供稳定的5V电压，而方案一中导致电池的过度损耗，无法稳定带动继电器持续工作，所以我们选用能够提供更加稳定5v电源的方案二。 3.测温模块 经查阅资料,IC式感温器在市场上应用比较广泛的有以下几种： AD590：电流输出型的测温组件,温度每升高1 摄氏度，电流增加1μA，温度测量范围在-55℃～150℃之间。其所采集到的数据需经A/D 转换，才能得到实际的温度值。 DS18B20：内含AD转换器，所以除了测量温度外，它还可以把温度值以数字的方式(9 B i t ) 送出，因此线路连接十分简单，它无需其他外加电路，直接输出数字量，可直接与单片机通信，读取测温数据。它能够达到0.5℃的固有分辨率，使用读取温度暂存寄存器的方法还能达到0.0625℃以上精度，温度测量范围在-55℃～125℃之间，应用方便。 SMARTEC感温组件:这是一只3个管脚感温IC，温度测量范围在 -45℃～13℃，误差可以保持在0.7℃以内。 max6225/6626：最大测温范围也是-55～+125℃，带有串行总线接口，测量温度在可测范围内的的误差在4℃以内，较大，故舍弃该方案。 本设计选用DS18B20感温IC，这是因其性能参数符合设计要求，接口简单，内部集成了A/D 转换，测温更简便，精度较高，反应速度快，且经过市场考察，该芯片易购买，使用方便。 下面是DS18B20感温IC的实物和接口图片

智能温度控制系统

摘要 智能温度控制系统 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本系统是以单片机的基本语言汇编语言来进行软件设计编程的，其指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。使硬件在软件的控制下协调运作。 根据本温度系统的设计要求，该系统是由单片机和温度传感器与一体的综合设计，由于是用单片机采集温度信号，所以在之前必须对温度信号进行放大和转换，就应该选择放大器和A/D转换器，本系统要实现人工智能化，就必须有对温度进行设定，所以还需要设计键盘与单片机系统进行沟通。 关键字：单片机温度传感器键盘 A/D转换器放大器

目录 摘要 ........................................................................................................................... I 第一章绪论.. (1) 第二章设计要求 (2) 2.1 设计课题工艺过程简介 (2) 2.2 控制任务指标及要求： (2) 第三章系统设计思想 (3) 第四章硬件的选择 (4) 4.1 单片机的选择 (4) 4.2 温度传感器的选择 (4) 4.3 显示器的选择 (4) 4.4 键盘的选择 (4) 4.5 温度控制部分 (5) 4.6 自动推舟控制部分 (5) 4.7 实现方案 (5) 第五章硬件设计 (6) 5.1单片机基本系统： (6) 5.1.1 单片机8051 (6) 5.1.2 8155简介 (9) 5.2前向通道 (13) 5.2.3 温度传感器： (13) 5.2.4 运算放大器 (15) 5.2.5 A/D转换器： (18) 5.3 后向通道.................................................................................... 错误！未定义书签。 5.4 人机对话通道 (20) 5.4.1 显示器： (20) 5.4.2 键盘 (23) 5.4.374922引脚说明及功能 (26) 5.5 其他外围器件 (26) 第六章软件设计 (29) 6.1 软件设计思路： (29) 6.2 程序设计流程说明： (29) 6.3 主程序流程图如下： (30) 6.4 键盘输入中断服务程序 (31) 6.5 温度检测子程序流程图 (31) 6.6 程序清单 (32) 结论 (37) 谢辞 (38) 参考文献 (39)

【精品】温度控制系统智能控制器的与仿真

毕业设计［论文］ 题目：温度控制系统智能控制器的 设计与仿真 2013年5月12日

目录 摘要 (1) Abstract (1) 第一章绪论 (2) 1。1选题背景及其意义 (2) 1。2概述 (2) 1。3温度测控技术的发展与现状 (2) 1。3。1定值开关控温法....................... 错误!未指定书签。 1。3.2PID线性控温法 (3) 1.3。3智能温度控制法 (3) 第二章被控对象及控制策略........................... 错误!未指定书签。 2.1被控对象 .................................... 错误!未指定书签。 2。2控制策略 (4) 第三章PID控制器的设计与仿真 (5)

3.1PID 控制器的模型与设计 (5) 3。2P 、I 、D 控制 (6) 3。2.1比例(P ）控制 (6) 3.2.2积分(I)控制 (6) 3.2。3微分（D ）控制 (6) 3。3PID 控制器部分Simulink 的模块 (6) 3.4PID 控制器参数的整定 (7) 3。5临界比例度法仿真的步骤 (7) 3.5.1控制对象)(1S G 的参数Kp ，Ti ，Td 的整定 .................. 9 3。5.2控制对象)(2S G 的参数Kp ，Ti ，Td 的整定 . (10) 3.5。3控制对象)(3S G 的参数Kp ，Ti ，Td 的整定 (11) 3.6对PID 控制器的仿真 (11) 3。6。1模型一的仿真 (11)

3.6。2模型二的仿真 (13)

冰箱温度智能控制系统的设计

冰箱温度智能控制系统的设计 目录 第一章概论..................................... 错误!未定义书签。 一．电冰箱的系统组成 (2) 二．工作原理： (3) 三．本系统采用单片机控制的电冰箱主要功能及要求 (4) 第二章硬件部分 (4) 一．系统结构图 (4) 二．微处理器（单片机） (5) 三．温度传感器 (8) 四．电压检测装置 (8) 五．功能按键 (9) 六．压缩机，风机、电磁阀控制 (9) 七．故障报警电路 (9) 第三章软件部分 (10) 一、主程序：MAIN (10) 二、初始化子程序：INTI1 ......................... 错误!未定义书签。 三、键盘扫描子程序：KEY ......................... 错误!未定义书签。 四．打开压缩机子程序：OPEN (13) 五．关闭压缩机：CLOSE (15) 六．定时器0中断程序：用于压缩机延时............ 错误!未定义书签。 七．延时子程序.................................. 错误!未定义书签。第四章分析与结论.................................. 错误!未定义书签。

电冰箱温度测控系统设计 目前市场销售的双门直冷式电冰箱，含有冷冻室和冷藏室，冷冻室通常用于冷冻的温度为-6～-18℃；冷藏室用于在相对冷冻室较高的温度下存放食品，要求有一定的保鲜作用，不能冻伤食品，室温一般为0～10℃. 传统的电冰箱温度一般是由冷藏室控制，冷藏室、冷冻室的不同温度是通过调节蒸发器在两室的面积大小来实现的，温度调节完全依靠压缩机的开停来控制.但是冰箱内的温度受诸多因素的影响，如放入冰箱物品初始温度的高低、存放品的散热特性及热容量、物品在冰箱的充满率、环境温度的高低、开门的频繁程度等.因此对这种受控参数及随机因素很多的温度控制，既难以建立一个标准的数学模型，也无法用传统的PID调节来实现.一台品质优良的电冰箱应该具有较高的温度控制精度，同时又有最优的节能效果，而为了达到这一设计要求采用模糊控制技术无疑是最佳的选择. 一．电冰箱的系统组成 液体由液态变为气态时，会吸收很多热量，简称为“液体汽化吸热”，电冰箱就是利用了液体汽化的过程中需要吸热的原理来制冷的。 蒸气压缩式电冰箱制冷系统原理图如图1-1所示，主要由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、蒸发器等部件组成，其动力均来自压缩机，干燥过滤器用来过滤赃物和干燥水分，毛细管用来节流降压，热交换器为冷凝器和蒸发器。制冷压缩机吸入来自蒸发器的低温低压的气体制冷剂，经压缩后成为高温高压的过热蒸气，排入冷凝器中，向周围的空气散热成为高压过冷液体，高压过冷液体经干燥过滤器流入毛细管节流降压，成为低温低压液体状态，进入蒸发器中汽化，吸收周围被冷却物品的热量，使温度降低到所需值，汽化后的气体制冷剂又被压缩机吸入，至此，完成一个循环。压缩机冷循环周而复始的运行，保证了制冷过程的连续性。

自动温度控制系统的设计

上海电力学院电子系统设计实验报告 题目：自动温度控制系统的设计 院系：电子与信息工程学院 专业：电子科学与技术 班级：2013142班 学号：20132481 姓名：当当当

自动温度控制系统的设计 1、任务要求 以单片机为核心控制器件，通过温度传感器进行温度测量，设置温度的上下限。当温度超出正常范围，则由指示灯和蜂鸣器报警提示。当温度低于下限值时，要求通风电机停转，当温度高于上限值时，通风电机转动。 2、设计方案 本设计是对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：设定需求的温度为30~60摄氏度，当温度低于设定温度下限30摄氏度时，指示灯和蜂鸣器报警提示并且通风电机停转，使温度上升。当温度高于设定温度上限60摄氏度时，指示灯和蜂鸣器报警提示且通风电机转动，使温度下降。当温度达到设定温度界限时，通风机停止工作。为了实现以上功能首先完成了系统的整体设计，硬件以及软件的设计。在硬件上采用了由DS18B20温度传感器采集温度，送入单片机与设定温度进行对比处理，再通过显示器进行显示使其很直观的了解当前的状态。在软件设计上完成了系统的各个功能程序以及流程图包括系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，复位应答子程序，写入子程序等，并且采用与C51系列单片机相对应的51汇编语言和结构化程序设计方法进行软件编程。 总体设计框图 3.硬件电路设计 3.1最小系统 按键设置 单 片 机 降热 温度采集 显示 加热

3.1.1 AT89C51的单片机 采用STC89C51芯片作为硬件核心。STC89C51内部具有8KB ROM 存储空间,512字节数据存储空间，带有2K字节的EEPROM存储空间，与MCS-51系列单片机完全兼容,STC89C51可以通过串口下载。 引脚介绍 ①主电源引脚（2根） VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源 GND(Pin20)：接地线 ②外接晶振引脚（2根） XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端 ③控制引脚（4根） RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号 PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号 EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。

基于单片机的智能温度控制系统

摘要 温度是生产生活中常见的指标，同时也是生产生活中重要的影响因素，直接关系着生产效率，生产安全，生活质量。因此我们常常通过来控制温度来达到各种目的。让温度在期望值范围波动，对于不同的超温或者差温做出适合的动作。智能控制系统是某些具有仿人智能的工程控制和信息处理系统。智能可定义为:能有效的获取、传递、处理、再生和利用信息，从而在任意给定的环境下成功的达到目的。智能温度控制系统就是在无人的情况下根据设定情况对外界温度信息做出及时的合理的决策并且显示当前温度与设定温度。 本设计介绍了以高性能cmos8位机AT89S51单片机为核心的温度控制系统。温度信号由温度传感器DS18B20采集，并反馈给单片机，然后通过单片机发出信号控制之流电机转向转速。文中介绍了该控制系统的硬件部分包括：温度检测电路、PWM控制电路、LCD显示电路和一些接口电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：LCD显示程序、键盘扫描及按键处理程序、驱动控制电机程序。 关键词：AT89C51 温度传感器智能控制直流电机

Abstract The temperature is a common index in production and living, meanwhile it also has a important influence on production and living, directly impacts the production efficiency, production safety and quality of life. To achieve different aims, we often do it by controlling the temperature to achieve. Let the temperature fluctuate around expectations, appropriate action will be taken when it is beyond or below the set value. Intelligent control system is a certain engineering of human-simulated intelligent control and information processing systems. Intelligence can be defined as: effective acquisition, transmission, processing, regeneration, and the use of information, so as to succeed in any given environment achieving goals. Intelligent temperature control system will make timely and reasonable decision and display the current temperature and setting temperature according to the outside and set temperature, in the absence of person This design introduces a kind of temperature control system based on high performance cmos8 SCM AT89S51. Temperature signal will be acquisited by temperature sensor DS18B20, and feedback to the SCM, then the SCM will send a signal to control the motor speed and direction. This paper introduces the hardware part of the control system,including: temperature detection circuit, PWM control circuit, LCD display circuit and etc.SCM the is going to achieve the purpose of temperature control through processing signal. The paper also introduces the software design part, here using the modular structure, main modules include: LCD display program, keyboard scanning and processing program, drive motor control. Key words：AT89C51 Temperatue sensor Intelligent control DC-motor

智能温度控制系统毕业设计开题报告

毕业设计开题报告 题目名称智能温度控制系统设计 学生姓名郑如顺专业电气信息工程班级10级一、选题的目的意义 温度控制无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用，而当今，我国农村的锅炉取暖等大多数都没有温度监控系统，部分厂矿，企业还一直沿用简单的温度设备和纸质数据记录仪。无法实现温度数据的测量与控制。随着社会经济的高速发展，越来越多的生产部门和生产环节对温度控制精度的可靠性和稳定性等有了更高的要求。传统的温度控制器控制精度普遍不高，不能满足对温度要求较为苛刻的生产环节。 在温度控制中，由于受到温度被控对象特性（如惯性大、滞后大、非线性等）的影响，使得控制性能难以提高，有些工艺过程其温度控制的好坏直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。 此次的智能温度控制系统的设计基于此而设计，针对一些大型公共场合，为达到对其温度的良好控制，从实用的角度以AT89C51为核心设计一套温度智能控制系统。其控制温度不是一个点，而是一个范围。系统以AT89C51单片机为核心，组成一个集温度的采集、处理、显示、自动控制为一身的闭环控制系统。利用单片机采集环境温度值，以数字量的形式存储和显示，可以独立作为一种设备对温室温度进行有一定精度的控制，经过简单的运算发出各种控制命令，并能动态的显示当前温度值，设定目标控制温度值。同时，也可以作为数据采集装置，为上位机进行复杂运算决策提供数据来源。 该智能温度控制系统功耗低，本系统运行情况良好且经济可靠。能利用最少的资源对不同温度进行高精度的测量，信息性能可靠、操作便利，复杂的工作通过软件编程来完成，可以方便的获取结果，在实际的使用中获得了理想的效果。