目录
一 引言 1
二 系统原理框图设计 1
（一） 方案选择 1
1.方案一 1
2.方案二 1
（二）功能要求及参数指标 2
（三）系统原理总框图设计 2
三 系统各单元电路设计 3
（一）电源模块设计 3
（二）单片机模块 4
1.单片机介绍 4
2. AT89C51 硬件电路设计 5
（三）震荡电路模块 5
（四）复位电路模块 6
（五）键盘操作模块 7
（六）测温电路模块 8
（七）升温电路 8
（八）降温电路 9
（九）显示电路 9
四 系统软件设计 10
（一）系统软件设计思路 10
（二）系统程序流程图 11
五 系统调试与仿真 15
(一)keil及protues软件介绍 15
1. keil软件介绍 15
2. protues软件介绍 15
（二）应用keil软件进行程序调试 15
（三） protues软件仿真 15
总结 18
谢辞 19
附录 21
一 引言
在人类的生活环境中，水温扮演着极其重要的角色，自18世纪工业革命以来，工业发展与是否能够掌握水温控制有着密切的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等行业可以说几乎80%的工业部门都得考虑水温的因素。
随着高新科技迅猛发展，近几年来单片机的开发已经很迅速，以单片机作为主要的控制器件的产品也在大量的研发之中，单片机技术随 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ￥351916072￥ 
之涉及到很多的领域。类似于电力、化工、食品的行业都离不开单片机技术支持。传统的工场温度测温系统有很多的缺点，例如测温需要花费的时间长，系统的灵敏度和精度低，控制过程复杂等，然而单片机技术在测温系统中的应用很好的解决了这些问题。近几年，科学技术不断进步，相关的测温算法也在逐渐的被研究者研发和使用，如：PID控制，模糊控制和神经网络控制等都很好的应用在测温系统中，并且发挥了应有的效果。
本文将基于单片机来设计温度控制系统，设计的系统能够具有测量精度高，自动控制，外表美观，便于携带等优点。
二 系统原理框图设计
（一） 方案选择
1.方案一
通过使用传统的热电偶测温元件，进行的测量，热电偶是由金属导线组成的，金属两端的电动势会随着温度的变化而产生变化，更具热电偶的温度和电压的关系就可以算出测量的温度值是多少，热电偶的电压变化时模拟量，要进入单片机进行数据的分析，就需要使用A/D转换器进行模数转换，为了计算出测量的温度值是多少，可以把经过A/D转换的信息送入单片机，测量的温度值需要使用显示器件显示测量的结果，热电偶的优点是能测量几百度的温度变化值，能测量温度值的范围宽可以，缺点是容易受到干扰。在进行A/D转换的时候，A/D转换的电设计复杂。
本系统使用A/D0809 模数转换，以手动、自动的工作方式进行检测、显示的工作。上述过程要通过单片机对信号进行处理才能实现，功能信号通过I/O电路。此外还会用到启动电路、复位电路、晶振电路等。输入元件有A/D 转换器、处理芯片和手动复位键。而执行器件有报警器、4 位数码管等。
2.方案二
对于温度传感器，我们选用采用DS18B20集成传感器，这款芯片是数字量输出，这样就可以通过单片机直接采集传感器的信号而不需要使用A/D转换电路进行模数转换，DS18B20数字温度传感器的设计电路简单，输出信号稳定，测量的温度范围是0-100摄氏度。DS18B20数字温度传感器使用单总线的传输方式，这样就可以占用很好的单片机I/O资源。同时单片机的编写的程序简单，而且传感器的体积非常的小，传感器可以把采集到得温度信号直接传送给单片机中进行计算。这样就可以省去模数转换电路，是电路更加的简洁可靠。而且单片机程序也简化了不少。
通过比较两种方案，方案一由于使用热电偶传感器，虽然测量的温度范围比较的宽，但是测量的精度不是很高，误差大。而方案二使用的是数字型的温度传感器，测温电路简单，采用单总线的形式和单片机进行通信，而且精度高，因此本次设计采用方案二。
（二）功能要求及参数指标
本设计能够实现水箱恒温监控的要求：
1,温度设定
系统可以事先设定温度阀值，当检测温度低于设定阀值下限，升温电路开始工作；当检测温度高于设定阀值上限，降温电路开始工作。
2，报警信号
当检测温度高于最高设定阀值上限，报警电路工作，蜂鸣器发声。
3，液晶显示
液晶显示器可以把检测到的温度值显示给检测人员。
性能指标：
1. 温度测试范围为10℃-85℃
2. LCD液晶显示
3. 误差<0.5℃
4. 具有加热和制冷的功能
5. 液晶显示，显示区分度为0.1℃
6. 外接键盘设定控制温度值
（三）系统原理总框图设计
根据系统功能要求和性能指标，本次设计的水箱恒温控制系统主要由显示电路、测温电路、震荡电路、复位电路、升温电路、报警电路、降温电路、键盘操作等几部分组成。系统原理总框图如2-2所示。


图2-2 水箱恒温系统框图
系统通过测温电路上的温度传感器，测量水箱温度，再将测得的温度传送给单片机。
通过采样值和键盘设定定值进行比较的方法来简单精确的控制温度。先通过键盘输入设定温度，保存在AT89S51单片机的指定单元中 ，再利用温度传感器DS18B20进行信号的采集，送人单片机中，保存在采样单元。然后把采样值与设定值进行比较运算。系统在当前的温度值高于设定的值时就自行的进行降温，开启制冷开关。如果当前的温度值低于设定的温度值那么系统将会自动的升温。数据在处理之后会送到LED显示。
三 系统各单元电路设计
（一）电源模块设计
众所周知，电源电路是一个系统的心脏，无论是AT89S51单片机工作电源还是驱动电路，液晶显示等模块的驱都要用到+5V的直流电源。可以按图3-1搭建。


图3-1 电源电路模块
由图3-1所示的电源电路模块可以看出，在电源模块中的所有原件可以实现以下几个方面的功能：改变电压的大小、稳定电流和电压、将不满足条件的波段过滤掉。元件的具体规格如下：输出电压和功率分别为9伏和15瓦的变压器；由四根二极管构成的整流装置；型号为7805的集成芯片；四个电容器；一只可以发光的二极管，其中一个发光二极管用来做电源指示用；二极管一只，用来保护7805；电阻一只；以及散热片。
（二）单片机模块
1.单片机介绍
本次选用的MCU为AT89C51处理器，该处理器的封装为40引脚的双列直插式。有本设计中处理器的型号为AT89C51，在该处理器中采用的是两排的直插式封装，引脚的数量为四十个。I/O接口的数量为32个，主要有八个P0、八个P1、八个P2、八个P3。该设计中使用的MCU主要的特征有两个。

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