【】随着现代工业技术的发展，温度控制在工业中得到了普遍的应用，精确控制生产温度对提高产品的质量有着很大的影响。本设计将使用温度传感器结合自动控制原理和技术完成对温度采集以及控制。设计将使用增强型MCS-51单片机作为其处理器，控制整个温度控制系统运行，用DS18B20采集温度，最后温度值显示在液晶屏上，用户就可以根据需求自由设置温度控制的上限值和下限值，为了用户观察方便，温度控制值也同时显示在液晶屏上。温度低于设置的最低值，或者是高于设置的最高值时，单片机控制电机驱动L9110驱动水泥电阻模拟加热或者是风扇降温。本文先阐述了温度采集和控制的意义和背景，然后设计出具体的温度控制方案，接下来利用altium designer软件设计电路图，然后利用keil软件完成程序编写和控制，最后做出温度采集控制系统的实物。
目录
前言 1
一、温度采集控制方案设计 2
（一）设计本系统的功能要求 2
（二）单片机主控制选择 2
（三）温度采集方案 2
（四）温度控制方案 2
（五）温度采集和控制总方案设计 3
二、硬件电路设计 4
（一）单片机最小系统设计 4
1.主控制器模块 4
2.电源模块 4
3.单片机晶振电路设计 5
（二）温度采集原理和电路设计 5
1.温度控制电路设计 6
2.显示器模块 7
3.按键调节模块 8
4.报警电路 8
四、系统软件设计 9
（一）开发环境 9
（二）I/O端口分配 9
（三）软件主程序构架 10
（四）按键设置流程图 10
（五）温度控制和报警流程图 11
（六）温度获取的软件设计方案 11
五、系统调试 12
（一）硬件调试 12
（二）软件调试 13
（三）软硬联合调试 13
（四）温度采集控制系统实物展示 14
总结 14
致谢 15
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072^ 
/> 参考文献 15
附录1 电路原理图 16
附录2 PCB图 16
前言
随着国家实力的不断提升，锅炉的应用也变得较为普遍。
作为热能动力装置的锅炉在两百多年前就已经开始被应用，但由于各种因素，直到上世纪的中期才开始进入高速发展阶段。国外在这一块发展的较早，上世纪五十年代至七十年代就进入了迅猛发展期，在工业锅炉使用当中，主要的燃料是以天然气和石油为主。中间由于出现了天然气和石油成本的急剧增加，使得以煤炭为燃料的锅炉重新得到应用。为了提倡节能减排，资源的可持续发展，预防环境污染，电加热锅炉和燃气锅炉依然是未来可持续发展的必要趋势。国内相对而言发展的较为落后，大部分企业选用的还是以煤炭为燃料。效率较低，在控制方面，与世界的先进技术依旧处于追赶的状态。
如何使控制对象，具备精准和及时性能成为了整个控制系统的关键所在。随着经济的发展，科学技术的进步，国内外对于温度的测量控制系统的相关技术已经非常成熟了，且在各领域都有相关应用。国内大部分采用的是效率一般的PID控制，面对市场的实际需求，设计一种高性能的自动智能控制系统将变得十分的有必要。
一、温度采集控制方案设计
（一）设计本系统的功能要求
本课题实现的是温度采集及控制系统，是基于51内核单片机结合传感器检测功能对温度进行控制。本设计的主要要求如下：
1、主控制芯片，采用STC12C5A60S2单片机作为本设计的主控制芯片用作信号采集以及命令输出。
2、采用温度传感器，实时测量温度值。
3、具有良好的人机交互界面，用户可以自行设置温度控制上下限值，同时具有液晶显示数据功能。
4、具有温度控制功能，能完成加热和散热等控制。
5、具有超限报警功能。
6、完成电路设计和软件编程，最后完成系统调试。
（二）单片机主控制选择
方案一：利用经典的51架构的单片机AT89C51/52以及STC89C51/52作为控制器，该系列的单片机兼容8051处理器代码，总共具有40个引脚，32个控制引脚以及512位RAM同时还有3个16位定时计数器以及4个外部中断。
方案二：利用STC12C5A60S2作为处理器，STC12C5A60S2不仅具有89C系列单片机的所有的功能，同时同样功能性能更加好，比如：芯片的处理速度是89C系列的10倍以上，内存空间大小是89C系列的10倍。与此同时，在这些功能的基础上增加了一些其他的功能，比如增加了片上外设的ADC功能，以及PWM波控制功能等。
综合和比较，为了提高系统的运行性能，选用STC12C5A60S2作为主控制器。
（三）温度采集方案
方案一：采用PT系列温度传感器来探测温度，PT系列温度传感器需要自行设计采集电路利用微电阻的测量方式来完成电阻的测量然后再转换为温度。电路复杂，程序控制复杂。
方案二：选用DS18B20来测量环境温度。优点：DS18B20是一种单总线的传感器，最大可以实现12位温度的检测，可以由编程实现的功能不需要运算放大器来对信号的放大处理，微处理器可以直接通过总线就可以读取温度值，测量的精度可编程，可以实现测量0.5度，0.25度和0.125度的精度。
经过考虑将用DS18B20来完成温度采集。
（四）温度控制方案
温度采集控制系统需要准确的控制温度，温度低的时候要加热，高的时候要散热。因此需要驱动控制外设来控制温度。
方案一：利用继电器来控制电阻和风扇来完成温度控制，由于要同时控制电阻加热和风扇降温，这样的话需要两个继电器来完成控制。并且每个器件都要电源来控制，电路较为复杂。
方案二：使用电机L9110驱动模块来控制加热和降温，它具有较低的饱和压降，具备管脚高压保护功能，外接器件、电源都较为方便；电机L9110驱动模块可以同时驱动2个直流电机，两个直流电机分别由MOTORA和MOTORB输出控制，它们对应的控制端分别为AIB，AIA,BIB，BIA。
综合比较选用电机L9110驱动模块来完成加热和降温控制。
（五）温度采集和控制总方案设计
综上所述，温度采集和控制系统将采用单片机STC12C5A60S2完成程序功能的总控制，温度传感器DS18B20通过单总线协议采集温度后，信息经单片机处理后把温度值输出在液晶显示屏LCD1602上显示。用户使用3个按键来自由自由设置温度控制的值，单片机接收按键指令后处理指令并把相应的温度设置值加或者减的信号在液晶屏上显示。实时比较采集的温度和设置的温度值，当温度低于设置值的最低限时，单片机控制输出一个信号控制电机驱动电阻加热，同时输出一个信号控制蜂鸣器报警；当温度高于设置值的最高限时，单片机控制输出一个信号用来控制电机，以此驱动风扇转动，达到降温效果，同时输出一个信号控制蜂鸣器报警。具体的设计框图如图2.1所示：


图2.1 系统设计框图
二、硬件电路设计
（一）单片机最小系统设计
1.主控制器模块
STC12C5A60S2是STC公司开发的新一代51系列单片机，结合了旧版的普通8051单片机，在原有的各种功能上进行了完善和技术突破，属于进化版高运行速度、超低功耗的8051单片机，增设一个通讯口，运行速度是普通版51单片机的10倍左右，8路10位A/D数模转换,60K大容量的ROM，两个带PWM功能的定时器，分内外两个时钟源，供电电压与频率,供电电压为3V时频率为812兆赫兹，供电电压为5V 时频率为1115.5兆赫兹。如图3.1所示：

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