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51单片机的远程温度控制系统的研制

2021-02-11 16:10编辑: www.jxszl.com景先生毕设
摘 要本课题选用了宏晶公司推出的STC89C51单片机作为核心部件,设计了一个能够实现水温控制可以通过蓝牙通信进行控制的自动化系统,各种带有蓝牙通信功能的终端如手机、电脑等都可以实现对水温的远程的控制,这款控制系统的实现主要依靠了51单片机强大的控制作用,通过输入输出各种形式的电平信号来对HC-05蓝牙模块、温度传感器等模块的控制,从而将各模块的功能融为一体。本文在硬件和软件两个层面上对远程温度控制器控制系统进行了分别设计,在软件上通过原理图以及在软件上通过流程图的形式对整个控制系统的设计思路以及设计过程进行了阐述。经过了大量的测试和验证,本文所设计的系统能够达到很高的性能指标,非常适合将其推向远程温度控制器系统的市场之中,并且具有取代现有相关产品的实力。
目录
一、 引言 1
(一) 智能温度检测系统发展背景介绍 1
(二) 国内外发展现状 1
(三) 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
(一) 系统主控核心的选取 3
(二) STC89C51单片机介绍 3
(三) 温度传感器简介 4
(四) DS18B20温度传感器介绍 5
(五) HK4100FDC5V继电器介绍 6
(六) LCD1602型液晶屏介绍 7
三、 硬件系统设计 9
(一) 远程温度控制器系统的系统结构框图设计 9
(二) 51单片机最小系统设计 9
(三) DS18B20温度传感器电路设计 10
(四) 蓝牙通信电路设计 11
(五) 加热器开关电路设计 12
(六) 液晶屏电路设计 13
四、 软件系统设计 14
(一) 远程温度控制器系统的软件工作流程设计 14
(二) 温度传感器工作流程设计 15
(三) DS18B20温度传感器工作流程设计 16
(四) 加热器开关控制流程图设计 17
(五) 液晶屏显示流程设计 18
五、 Proteus软件仿真 20
总 结 23
参考文献 24
 

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致 谢 25
附录一 原理图 26
附录二 元件列表 27
附录三 程序 28
引言
智能温度检测系统发展背景介绍
所谓的“智能温度检测系统”是指温度检测系统内部被植入了一定程度的控制系统,它已经不再是传统意义上的温度检测系统了,设计人员将程序代码嵌入到其内部的智能控制芯片中,通过控制芯片对传感器、驱动器的操作,从而实现系统的自动运行,实现智能温度检测系统对内部的温度识别和检测检测、显示、报警或者其他无线通信等功能,这在很大程度上颠覆了人们对于温度检测系统的想象,它的出现是人类社会进入智能时代或者芯时代的一个典型特征,本文将对这种智能温度检测系统控制系统的发展背景、国内外发展现状以及本文设计内容做详细介绍。智能温度检测系统的出现得益于半导体技术的飞速发展与成熟,在半导体技术成熟之前,无论是模拟电子技术还是数字电子技术,都只能停留在理论阶段,很多中设想都得不到实现,因此电子技术长时间停留在举足不前的状态。随着二十世纪中期人类对硅锗等半导体特性特性的发现,科学家迅速意识到该发现将在很快的时间内将人类社会带入一个崭新的时代,果然如科学家所料,许许多多的半导体器件很快出现在人类社会的各个角落,将这种半导体器件应用在许多已存的电子线路中,科学家发现有了半导体器件的加入,电子线路已经不仅仅是普通的电子线路了,它具有了许许多多不可思议的特性,如对电压、电流的放大、衰减、单向导通等,这些特性的实现使得许多电子线路出现了很多“智能特性”。本文介绍的这种智能温度检测系统也得益于半导体器件的出现,通常这种智能系统中的核心部件是一种被称为单片机、DSP、ARM或者FPGA等控制器的芯片,这写芯片在外型上通常有数十个甚至上百个引脚,芯片内部电路通过对这些引脚的高低电平变换,从而实现负责的控制功能,智能温度检测系统就是通过这个特性实现的——主控芯片通过输入输出不同的高低电平或者连续变化的电压,来改变芯片外部模块的状态,如集成温度传感器、铂电阻传感器、红外探头、显示器、报警器以及无线数据收发模块等,通过这些模块的有序配合,从而实现了我们所说的智能系统。智能温度检测系统的出现在一定程度上推进了人类社会前进的脚步,它在一定程度上突破了人们对温度控制系统的想象,通过实现无线数据收发、控制等新型功能或者极快的温度调节速度来打破传统的温度检测系统,因此设计出性能更高、功能更强的智能温度检测系统控制系统是非常必要的。
国内外发展现状
目前国内外对于智能温度检测系统的研究可谓是处于一种如火如奈的状态,许许多多国内外的研究所、企业机构以及高校实验室都有对于智能温度检测系统的研究小组,这不仅仅体现了人们对于智能概念的向往和“痴迷”,更体现了智能温度检测系统带给人类社会的便利和“财富”。前不久美国加州大学的一个实验小组向世界宣布了他们的最新研究成果——能够实现精度达到0.001摄氏度精度的温度检测系统,如此高的检测精度已经突破了现有的温度检测系统所能实现的性能指标,将其应用在航空航天领域,能够大大促进人类的科学发展脚步;在国内,东部沿海高校也推出了类似的智能温度检测系统控制系统,但是距离千分之一的检测精度指标还有一小段距离。
本文主要研究内容
本文提出了采用8位型51单片机作为主控核心的远程温度控制器控制系统,通过将这种性价比超高并且带有高稳定性性能的芯片嵌入到这种系统中,能够大幅度地降低目前市场上相关产品的生产成本,并且在很大程度上改进了相关产品所存在的普遍缺点。在论文的结构安排上,文章的第一章主要通过到图书馆以及互联网查阅资料对远程温度控制器控制系统的发展背景进行了简要的阐述,并对目前国内外相关院校、企业或者兴趣小组的研究成果进行了调查与对比,从而分析出他们的研究现状;文章第二章快速确定了远程温度控制器控制系统的主控核心单片机即51单片机,该核心确立后,通过查阅大量资料,选择出了单片机外围模块所要使用的型号,并对其性能特点进行了简要介绍;论文的第三章是远程温度控制器控制系统的硬件设计章节,在这一部分,笔者将详细描述控制系统的硬件结构以及各个模块电路的设计过程;论文的第四章是软件设计章节,在这一部分,笔者将通过流程图形式对程序的设计过程进行详细的分析,下列为本课题将要研究和设计的内容:
设计STC89C51单片机最小系统,实现对其他模块的驱动;
设计LCD1602液晶屏电路,实现对温度参数的显示;
设计DS18B20温度传感器电路,实现高速以及高精度的温度检测;

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