【】本文设计的温度控制系统主要功能为温度测量和加热。可以通过键盘输入控制温度的范围，当测量的低于温度时都会启动加热模块对环境加热。基于单片机的温度控制系统由温度测量模块、加热模块、显示模块和键盘输入模块组成。由测量温度模块来显示当前的温度并和键盘输入模块输入的最高和最低值做对比来判断是否启动加热模块。同时在编程上对不同的功能提供了个性化的显示。本文首先对温度控制系统的原理进行了阐述，接着提出了具体的设计方案，对系统硬件电路和软件编程给出了详细的设计。在设计完成后通过仿真来达到目的，通过LED和液晶显示屏来了解系统的当前状态。
目 录
引言 5
一、系统总设计 6
(一)方案一 6
(二)方案二 6
二、硬件设计 7
(一)AT89C51 7
1.AT89C51的简介 7
2.晶振电路 8
3.复位电路 8
(二)DS18B20温度芯片 9
1.DS18B20介绍 9
2.管脚和单片机连接 9
3.DS18B20内部结构图 9
(三)LCD1602液晶显示屏 10
1.LCD1602简介 10
2.LCD引脚介绍 10
3.LCD1602显示原理 11
4.LCD与单片机的连接图 12
(四) 按键电路 12
1.按键电路的分类 12
2.键盘的消抖 13
3.按键电路的连接 13
(五) 加热电路 13
1.G2RL电磁继电器 13
2.PNP型三极管 14
3.水泥电阻 14
4.连接电路 14
三、程序设计 15
(一)LCD1602 15
1.指令说明 15
2.操作流程 16
(二) DS18B20 16
1.内部寄存器 16
2.执行流程 17
(三)键盘扫描电路 18
1.不同的扫描方法 18
2.行列扫描流程 19
(四 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072^ 
)主程序设计 19
四、软件仿真 20
结束语 22
参考文献 23
致谢 24
附录一源程序 25
附录二整体电路图 33
引 言
无论是在我们平时的生活中，还是在工业、医院和石油等各个方面都对温度有着要求。在物理中我们把温度称为物理量，在电子中我们称他为模拟量。近年来随着工业的发展和人民对于美好生活向往的追求，使得人们不再追求大概，而是追求更加准确的需求。在夏天我们不再只有着乘凉的需求，而是追求更加适宜人的温度。
在工业中对温度的要求尤为重要，一系列特种钢的研制对温度的精确性达到了苛刻的要求，除此之外例如塑料的定型的热处理工艺等都有着相应的要求。因此温度测量的和控制也变成一个重要的课题。并且伴随着电子的发展，单片机崭露头角。越来越多的场所能够使用到智能化的处理，如大棚中的温度控制，使得我们能够品尝到反季节的蔬菜。在饲养鱼虾时，对水温的控制也能够使得鱼虾能够更好的生长。我们平时饲养的水族缸里也不仅仅只有我们周边的鱼类，也能够饲养热带鱼类了。这显然对温度的要求是严格的。同时在寒冷的冬天一杯热水也能在一定程度上实现我们对幸福生活的向往。
一、系统总设计
本论文采用分模块的设计的思想，将单片机的功能划分成相对独立的模块来完成各个功能的任务。本论文所研究的是电子保温杯，能够根据预设的温度通过外界的温度来调节加热模块的开启和关闭来达到环境维持一定的温度范围。功能模块可以分为温度采集模块、温度处理模块和温度控制模块。其中温度处理模块采用的是AT89C51单片机进行处理收集到的数据，而温度控制模块两种方案也大体相同。不同的是温度的采集模块的差异，因此设计了以下两种方案来完成温度数字化的采集。
(一)方案一
方案一采用的是电阻阻值随温度的变化而变化导致电流和电压变化的原理。通过不同温度下电阻的不同来采集不同温度下的电流的大小，在通过一系列的功放、滤波电路等来对电流进行放大和处理，再交给A/D转换芯片进行数模的转化，最后交给单片机进行处理。如图11为方案一分模块的设计。


图11 电子保温杯设计方案一
(二)方案二
方案二是采用数字温度芯片DS18B20。通过温度传感器直接与单片机的IO口相连。
图12电子保温杯设计方案二
方案二相比于方案一有较大的优势，第一是电路较为简单不需要其他的额外的放大和整流滤波电路等，只需要通过I/O口直接与单片机相连。第二方案的精度受到外围电路设计的影响，且容易产生外界的干扰。而数字化的温度芯片的集成度较高和精确度比较高，对外围环境的变化影响较小。
如图12所示，由温度测量实时温度，键盘输入模块设置上下温度值和显示模式，最后由显示模块来显示。如果当前温度小于键盘预设温度则启动加热模块进行加热处理，并持续检测。
如图12 方案二的详细设计
二、硬件设计
(一)AT89C51
1.AT89C51的简介
AT89C51为ATMEL公司研发的高效微嵌入式控制器。兼容性强，与MSC51指令集相兼容。在单个芯片中集成有2位的多功能的中央处理器和闪存存储器。同时也具有很多特性，例如4K字节的可编程FLASH、0Hz24MHz的工作频率、4组共32个可编程IO线、16位计数器和定时器和5个中断源。具有闲置和掉电模式，拥有片内振荡器和时钟电路。


图21 单片机的外形图
2.晶振电路
晶振电路能够稳频，在晶振的两极加上交流电压，晶振会产生震动，当交流电压的频率与晶振的频率相同时，机械震动会急剧增加，从而产生选频的作用。晶振震动一次为一个时钟周期，而12个时钟周期为一个机器周期，为我们程序运行一次所需要的时间。判断晶振起震的方法可以通过将示波器放在XTAL1和XTAL2管脚上，能够在示波器上看到一个完整的正弦波。
晶振电路通过并联两个20皮法的电容与单片机的XTAL1和XTAL2引脚相连接。在单片机的仿真中，仿真中已经预设好晶振这个功能，因此可以再仿真中省去晶振电路来减少工作量。


图22单片机的晶振电路
3.复位电路
复位电路是一种用来恢复到起始状态的电路设备，能够在程序陷入死循环和程序奔溃之后能够使程序从头再来。复位电路可以是积分型上点复位电路、专用芯片复位电路和比较性器件复位电路等。
复位的方式可以分为手动按钮复位、上电复位和积分上电复位。如图23为手动复位电路。单片机的上电复位需要2个以上持续的机械周期，一般要大于2毫秒。当按下按钮时，RST与VCC相连。电容会持续的充电完成，VCC与地相连，RST变为低电平，在短时间产生一个10毫秒的高电平。

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