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基于单片机温度控制系统的设计

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郑州交通职业学院毕业论文（设计）论文（设计）题目：基于单片机温度控制系统的设计所属系别信息工程系专业班级 11级大专电子信息工程1班姓名胡兴凯学号 1106020126指导教师李诺薇撰写日期 2014 年 5 月温度是工业控制对象主要被控制参数之一，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。

为了实现高精度的水温测量和控制，本系统设计了一种以Atmel公司的低功耗、高性能COMS单片机AT89C51为核心，以智能温度传感器DS18B20为控制对象来实现的水温控制系统，其硬件电路还包括温度控制、状态指示、温度显示、键盘输入等电路。

该系统可实现对温度的测量，并能根据设定值对温度进行调节，实现控温的目的。

关键词:AT89C51,温度检测,温度控制,温度传感器DS18B20Temperature is mainly targeted at industrial control one of the parameters to be controlled at a temperature of control, due to the temperature characteristics of the controlled object (such as inertia, delay large, nonlinear, etc.), will make it difficult to improve control performance, and some of its process temperature control have a direct impact on product quality, and thus to design a more ideal temperature control system is very valuable. In order to achieve high-precision temperature measurement and control, the system design to Atmel Corporation, a low-power, high-performance COMS AT89C51 microcontroller as the core, intelligent temperature sensor DS18B20 to achieve the target for the control of water temperature control system, the hardware circuit also includes temperature control, status indicator, temperature display, keyboard input and other circuits. The system can measure the temperature, and according to set value to adjust the temperature to achieve temperature control purposes.Key words：AT89C51, Temperature detection, Temperature control, temperature sensor DS18B20目录1引言 (1)2 方案论证 (1)3 系统硬件设计 (2)3.1主控芯片的论证与设计 (3)3.2温度检测器件的论证与设计 (6)4 系统软件设计 (7)4.1系统主程序设计 (7)4.2系统子程序设计 (8)4.2.1 温度检测DS18B20程序设计 (8)5 系统仿真与调试 (9)5.1系统Proteus仿真设计过程及功能仿真 (9)5.1.1系统Proteus仿真设计过程 (9)5.1.2系统的Proteus功能仿真与分析 (9)6结论 (12)参考文献 (13)致谢 (14)1引言当今社会温度测量系统被广泛地应用于社会生产、生活的各个领域。

在工业环境检测、医疗、家庭等多方面均有应用。

同时单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛。

在很多电子产品中也将用到温度监测和温度控制。

目前温度监控系统的种类繁多，功能参差不齐。

采用AT89C51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性强等优点，而且可以较大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大地提高产品的质量与数量。

单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，为自动化和各个控制领域广泛应用，尤其是在生活中发挥的作用也越来越大，因此，单片机对温度控制问题是一个日常生活中经常会遇到的问题。

本系统以上述问题为出发点，设计实现了温度的检测、状态的指示、温度的显示以及温度的控制。

以DS18B20为温度采集器，AT89C51为处理器，结合相关的外围电路来完成设计任务提出的温度控制要求。

设计过程流畅，所设计的电路单元较为合理。

本系统在硬件方案设计单元电路设计元件选择方面颇具特色，整个设计性价比较高，实用价值较强。

2 方案论述本系统采用AT89C51单片机作为控制芯片，采用数字式温度传感器DS18B20作为温度采集器。

温度传感器 DS18B20 从设备环境采集温度，单片机 AT89C51 获取采集的温度值，再根据当前设定的温度值，通过加热和降温对当前温度进行调整。

当获得的采集温度超过设定的温度值时，系统断开加热设备，进行自然降温，此时LED黄灯亮，表示系统处于降温状态；当获得的采集温度低于设定温度值时，单片机通过三极管驱动继电器开启加热设备 (加热器)，此时LED 红灯亮，表示系统处于加热状态；当获得的采集温度等于设定温度值时，LED绿灯亮，表示系统处于温度保持状态。

温度值的设定通过键盘电路实现，温度值显示通过LCD1602液晶模块实现。

本系统功能由硬件和软件两大部分协调完成,硬件部分主要完成传感器信1号的采集处理，信息的显示等；软件主要完成对采集的温度信号进行处理及显示控制等功能。

系统结构框图如图2-1所示：图2-1 系统结构框图3 系统硬件设计单片机应用系统的硬件电路设计就是为本单片机温控系统选择合适的、最优的系统配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、接口电路等。

系统设计应遵循以下原则：(1) 尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。

本系统采用了典型的显示电路，为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。

(2) 硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。

软件能实现的功能尽可能由软件实现，以简化硬件结构。

由软件实现的硬件功能，一般响应时间比硬件实现长，且占用CPU时间。

由于本设计的响应时间要求不高，所以有一些功能可以用软件编程实现，如键盘的去抖动问题。

(3) 系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。

系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。

本系统的硬件电路主要包括AT89C51主控电路、温度采集电路、LCD温度显示电路、键盘控制电路、加热降温电路、LED系统状态指示电路。

系统硬件原理图如图3-1所示。

图 3-1 系统硬件原理图3.1主控芯片的论证与设计单片机就是在一块硅片上集成了微处理器、存储器和各种输入输出接口电路的微型计算机，简称单片机。

单片机以其较高的性能价格比受到了人们的重视和关注。

它的优点就是体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。

单片机根据其基本操作处理的位数可分为4、8、16、32位单片机，应用最为广泛的是八位单片机。

根据本次设计的实际情况和要求，在本次设计中采用AT89C51作为系统的控制芯片。

AT89C51是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有4K的系统可编程Flash 存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

因此本系统选择AT89C51作为主控机。

该单片机的主要特性如下：·与MCS-51 兼容；·4K字节可编程闪烁存储器；·寿命：1000写/擦循环；·数据保留时间：10年·全静态工作：0Hz-24Hz；·三级程序存储器锁定；·128*8位内部RAM；·32可编程I/O线；·两个16位定时器/计数器；·5个中断源；·可编程串行通道；·低功耗的闲置和掉电模式；·片内振荡器和时钟电路；该单片机的引脚如图3-2所示：图3-2 AT89C51单片机引脚图管脚说明：VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口。

RST：复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

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基于STM32单片机的温度控制系统设计

基于STM32单片机的温度控制系统设计

基于STM32单片机的温度控制系统设计一、本文概述本文旨在探讨基于STM32单片机的温度控制系统的设计。

我们将从系统需求分析、硬件设计、软件编程以及系统测试等多个方面进行全面而详细的介绍。

STM32单片机作为一款高性能、低功耗的微控制器，广泛应用于各类嵌入式系统中。

通过STM32单片机实现温度控制，不仅可以精确控制目标温度，而且能够实现系统的智能化和自动化。

本文将介绍如何通过STM32单片机，结合传感器、执行器等硬件设备，构建一套高效、稳定的温度控制系统，以满足不同应用场景的需求。

在本文中，我们将首先分析温度控制系统的基本需求，包括温度范围、精度、稳定性等关键指标。

随后，我们将详细介绍系统的硬件设计，包括STM32单片机的选型、传感器和执行器的选择、电路设计等。

在软件编程方面，我们将介绍如何使用STM32的开发环境进行程序编写，包括温度数据的采集、处理、显示以及控制策略的实现等。

我们将对系统进行测试，以验证其性能和稳定性。

通过本文的阐述，读者可以深入了解基于STM32单片机的温度控制系统的设计过程，掌握相关硬件和软件技术，为实际应用提供有力支持。

本文也为从事嵌入式系统设计和开发的工程师提供了一定的参考和借鉴。

二、系统总体设计基于STM32单片机的温度控制系统设计，主要围绕实现精确的温度监测与控制展开。

系统的总体设计目标是构建一个稳定、可靠且高效的环境温度控制平台，能够实时采集环境温度，并根据预设的温度阈值进行智能调节，以实现对环境温度的精确控制。

在系统总体设计中，我们采用了模块化设计的思想，将整个系统划分为多个功能模块，包括温度采集模块、控制算法模块、执行机构模块以及人机交互模块等。

这样的设计方式不仅提高了系统的可维护性和可扩展性，同时也便于后续的调试与优化。

温度采集模块是系统的感知层，负责实时采集环境温度数据。

我们选用高精度温度传感器作为采集元件，将其与STM32单片机相连，通过ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号，供后续处理使用。

基于单片机的室内温度控制系统设计与实现

基于单片机的室内温度控制系统设计与实现

基于单片机的室内温度控制系统设计与实现1. 本文概述随着科技的发展和人们生活水平的提高，室内环境的舒适度已成为现代生活中不可或缺的一部分。

作为室内环境的重要组成部分，室内温度的调控至关重要。

设计并实现一种高效、稳定且经济的室内温度控制系统成为了当前研究的热点。

本文旨在探讨基于单片机的室内温度控制系统的设计与实现，以满足现代家居和办公环境的温度控制需求。

本文将首先介绍室内温度控制系统的研究背景和意义，阐述其在实际应用中的重要性和必要性。

随后，将详细介绍基于单片机的室内温度控制系统的设计原理，包括硬件设计、软件编程和温度控制算法等方面。

硬件设计部分将重点介绍单片机的选型、传感器的选取、执行机构的搭配等关键环节软件编程部分将介绍系统的程序框架、主要功能模块以及温度数据的采集、处理和控制逻辑温度控制算法部分将探讨如何选择合适的控制算法以实现精准的温度调控。

在实现过程中，本文将注重理论与实践相结合，通过实际案例的分析和实验数据的验证，展示基于单片机的室内温度控制系统的实际应用效果。

同时，还将对系统的性能进行评估，包括稳定性、准确性、经济性等方面，以便为后续的改进和优化提供参考。

本文将对基于单片机的室内温度控制系统的设计与实现进行总结，分析其优缺点和适用范围，并对未来的研究方向进行展望。

本文旨在为读者提供一种简单、实用的室内温度控制系统设计方案，为相关领域的研究和实践提供有益的参考。

2. 单片机概述单片机，也被称为微控制器或微电脑，是一种集成电路芯片，它采用超大规模集成电路技术，将具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种IO口和中断系统、定时器计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、AD转换器等电路）集成到一块硅片上，构成一个小而完善的微型计算机系统。

单片机以其体积小、功能齐全、成本低廉、可靠性高、控制灵活、易于扩展等优点，广泛应用于各种控制系统和智能仪器中。

基于单片机的温度控制系统设计

基于单片机的温度控制系统设计

基于单片机的温度控制系统设计摘要随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。

采用单片机来对他们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。

本设计采用无ROM的8031作为主控制芯片。

8031的接口电路有8155、2764。

8155用于键盘/LED显示器接口，2764可作为8031的外部ROM存储器。

其中温度控制电路是通过可控硅调功器实现的。

双向可控硅管和加热丝串联接在交流220V，50HZ交流试点回路，在给定周期内，8031只要改变可控硅管的接通时间便可改变加热丝功率，以达到调节温度的目的。

关键字：温度控制；接口电路；可控硅Design of Temperature Control System Based on SCMLibing(College of Zhangjiajie, Jishou University, Jishou,Hunan 416000)AbstractAlong with national economy development, the people need to each heating furnace、the heat-treatment furnace、in the reactor and the boiler the temperature carry on the monitor and the control. Not only uses the monolithic integrated circuit to come to them to control has the control to be convenient, simple and flexibility big and so on merits, moreover may enhance large scale is accused the temperature technical specification, thus can big enhance the product the quality and quantity.This design uses non-ROM8031to take the master control chip. 8031 connection electric circuits have8155、2764.8155uses in the keyboard /LED monitor connection, 2764 may take 8031 exterior ROM memories,one temperature-control circuit is adjusts the merit realization through the silicon-controlled rectifier. The bidirectional silicon-controlled rectifier tube and the heater series connection in exchange 220V,50HZ exchange city electricity return route, in assigns in the cycle, 8031 so long as the change silicon-controlled rectifier tube puts through the timethen to be possible to change the heater power, achieves the attemperation the goal. Key words:Temperature control；Connection electric circuit；Silicon-controlled rectifier目录绪论 (3)第一章单片机温度控制系统方案简介 (2)第二章单片机 (3)2.1 单片机内部模块 (3)2.1.1 MCS-51单片机内部结构 (4)2.1.2 MCS-51输入/输出端口的结构与功能 (4)2.1.3 MCS—51单片机的引脚及其功能 (5)2.1.4 8031系统扩展设计 (6)2.2 单片机外总线结构 (6)2.3 芯片的扩展设计 (6)2.4 单片机温控模块 (7)第三章系统硬件设计 (9)3.1 系统总体设计 (9)3.2 8155接口电路 (9)3.3 A/D转换电路 (11)3.4 可控硅控制电路 (11)第四章系统软件设计 (14)4.1 主程序流程图 (14)4.2 T0中断服务程序 (14)4.3 采样子程序 (18)4.4 数字滤波程序 (19)总结 (22)参考文献 (23)绪论温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的基于单片机的温度控制系统设计绪论温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。

基于单片机的pid温度控制系统设计

基于单片机的pid温度控制系统设计

一、概述单片机PID温度控制系统是一种利用单片机对温度进行控制的智能系统。

在工业和日常生活中，温度控制是非常重要的，可以用来控制加热、冷却等过程。

PID控制器是一种利用比例、积分、微分三个调节参数来控制系统的控制器，它具有稳定性好、调节快等优点。

本文将介绍基于单片机的PID温度控制系统设计的相关原理、硬件设计、软件设计等内容。

二、基本原理1. PID控制器原理PID控制器是一种以比例、积分、微分三个控制参数为基础的控制系统。

比例项负责根据误差大小来控制输出；积分项用来修正系统长期稳态误差；微分项主要用来抑制系统的瞬时波动。

PID控制器将这三个项进行线性组合，通过调节比例、积分、微分这三个参数来实现对系统的控制。

2. 温度传感器原理温度传感器是将温度变化转化为电信号输出的器件。

常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻、半导体温度传感器等。

在温度控制系统中，温度传感器负责将环境温度转化为电信号，以便控制系统进行监测和调节。

三、硬件设计1. 单片机选择单片机是整个温度控制系统的核心部件。

在设计单片机PID温度控制系统时，需要选择合适的单片机。

常见的单片机有STC89C52、AT89S52等，选型时需要考虑单片机的性能、价格、外设接口等因素。

2. 温度传感器接口设计温度传感器与单片机之间需要进行接口设计。

常见的温度传感器接口有模拟接口和数字接口两种。

模拟接口需要通过模数转换器将模拟信号转化为数字信号，而数字接口则可以直接将数字信号输入到单片机中。

3. 输出控制接口设计温度控制系统通常需要通过继电器、半导体元件等控制输出。

在硬件设计中，需要考虑输出接口的类型、电流、电压等参数，以及单片机与输出接口的连接方式。

四、软件设计1. PID算法实现在单片机中，需要通过程序实现PID控制算法。

常见的PID算法包括位置式PID和增量式PID。

在设计时需要考虑控制周期、控制精度等因素。

2. 温度采集和显示单片机需要通过程序对温度传感器进行数据采集，然后进行数据处理和显示。