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单片机的多路温度采集系统设计

2021-03-01 17:25编辑: www.jxszl.com景先生毕设
摘 要本课题设计了一个多测量点、宽量程的智能温度测量应用系统。在实际生活中,无论是工业场合还是家居生活,往往需要对整个环境的多点进行温度的检测,以便进行相应的处理。本系统以目前最大众的、低价位的但技术成熟的STC89C52单片机为主控制器,并设计了相应的按键,数码管显示器等相应的电路。其整个系统的硬件成本非常低,能对多路的温度信号进行检测并切换。对于温度传感器,本次设计采用DS18B20,它是一款数字型温度传感器,我们可以通过单片机直接与其通信就可以检测出环境温度,可以提高使用的效率。在这份毕业设计当中,最重要的部分就是多路温度控制系统的设计,与其类似的系统相比,它不仅具备简单的结构设计,而且还有经济实用,稳定性好等其它方面的优点。
目 录
第1章 绪论 1
1.1引言 1
1.2温度控制系统在国内外的发展情况 2
1.3温度控制系统的发展趋势 3
1.4本设计研究的主要内容 4
第2章 系统整体设计方案 5
2.1系统基本概述 5
2.2系统设计方案的比较与选定 5
2.3系统的工作原理 6
第3章 主要电路元器件介绍 7
3.1 单片机STC89C52的简介 7
3.1.1单片机介绍 7
3.1.2 STC89C52主要性能 8
3.1.3管脚功能说明 9
3.2 DS18B20的介绍 10
3.2.1DS18B20的引脚介绍 12
3.2.2DS18B20的性能特点 13
3.2.3DS18B20的内部结构 13
3.3LCD液晶显示器 14
3.3.1LCD的引脚功能说明 14
3.3.2字符集 15
第四章 单元电路的硬件设计 16
4.1单片机控制电路设计 16
4.1.1晶振电路 16
4.1.2复位电路 16
4.2LCD显示电路设计 17
4.3报警控制电路设计 18
4.3.1蜂鸣器报警电路设计 18
4.3.2指示灯报警电路
 

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设计 19
4.4按键电路设计 20
4.5温度采集电路设计 20
第五章 系统软件设计 22
5.1系统总体介绍 22
5.2软件开发环境简介 23
5.2.1Keil uVision简介 23
5.2.2 Proteus简介 23
5.2.3 Keil 与Proteus 联合调试仿真 24
5.3主程序 24
5.4按键调整程序 25
5.5温度采集程序 28
5.6温度报警程序 29
5.7仿真的各种情况效 29
结束语 32
致谢 33
参考文献 34
附录1:源程序代码 35
1.主程序 35
2.LCD头文件 36
3.DS18B20头文件 37
附录2:系统原理图 38
第1章 绪论
1.1引言
温度是我们最熟悉,也是和我们生活息息相关,尤其是在工业生产和许多实验当中必须加以测量和管控的物理量。当我们对温度进行检测的时候,往往会用到对温度来说非常重要的器件,那就是温度传感器。温度传感器在生产生活中应用非常广泛,且发展迅速。据不完全统计,压力、流量、温度这三个参数在工业生产是最为重要的检测物理量。不管是在各种工业、农业生产当中,还是在高技术的其他产业当中,对这些参数的监测都是尤为重要的。还有一些物理量,在工业生产中也是重要的衡量指标,诸如位移、密度,电压等物理学方面的参数的检测,在温度方面的检测工业生产中最重要的检测指标,可以这么说,对温度的测量在工业生产中将一直占据主流地位。
在很多领域,不仅在工业领域上,而且在生活及军事领域上都会在某些方面来检测温度,所以对温度的监测与控制都显得甚为重要。在生产生活当中,我们使用的机器设备可能会在长时间运行,这会导致使用的电气设备积聚大量热能,直接造成了电气设备的温度骤升,对绝缘效果造成了致命打击,这就要求我们要对在使用状态下的机器设备的进行温度检测和调控。比如在发电场中的大型发电机最应该处理的问题就是定子的铁心和其绕组运行温度可能过高的问题。而于高压开关这一类全封闭隔离的器件,对其开关触头温度的测量与控制往往也难以实现,与其相似的问题特别多,比如卡车发动机温度,成型设备的加热与冷却温度,电场冷却塔里面的温度控制,化工厂里面的生产温度等等很多设备和场合都要求对温度的检测和调控。在我们的平常生活当中,比如家用冰箱的温度保持和调控,房屋温度需要空调的检测和调控,人体温度的检测等等。当然,在不同的情况下,我们队采温的范围及方式可能有所差异,在精度上也有区分,比如体温测量一般精度达到0.1℃左右,而一些大型设备的温度测量精度允许在1℃以上。
在常用的电气设备之中,温度的实时循环检测需求越来越大。在其他许多国家采用红外热辐射等相关技术来对设备做温测,但其高昂的价格,检测的局限性等缺点使其难以大众化,所以并不被市场所接受。而在这次设计当中,就充分考虑到这些综合因素,使用常见的温度传感器,辅以低价实用的相关元器件,设计了性价比高,稳定可靠,安全智能的温度检测系统。在生产生活当中具有十分重要的现实价值。
本设计论述的多路温度检测控制系统,是基于单片机与温度传感器相配合,并用单片机进行控制的新型智能化温度测控系统。该系统性能可靠、测量准确,并且结构简单、易于操作,同时兼具了线路布置简捷、使用方式灵活、抵抗干扰性能好、并且可移植性强等一系列优点,是可以在工程实际中得到大面积使用的。
1.2温度控制系统在国内外的发展情况
国外对温度控制技术研究较早,始于20世纪70年代。模拟式的组合仪表最先被用来温测,进行温度采集和调控。在80年代初,分布式控制系统逐渐地开始普及。而基于电脑的数据收集和传感器的温度采集等相关系统已成发展主流。国际上的温测调控技术飞速发展,许多国家以自动化领域为基础,加强向更加智能、全自动的方向发展。伴随着科学技术水平的不断提高,利用单片机,传感器进行温度测控将越来越多的得到应用。近年来温度检测在理论上发展较成熟,但是在实际应用中,如何保证实时的、快速的对温度进行检测、传输,并能够快速的做出响应控制,仍是需要解决的问题。温度检测技术中,接触式测量发展较早,同时检测精度也较高,操作简单,但却不能实时的进行数据传输,使得响应速度慢,不能更好的控制温度,难以满足现代科学技术对温度快速控制的要求。现代信息技术基础是信息采集、信息传输、信息处理,而传感器则是信息采集的尖端技术,尤其是温度传感器被广泛应用于各生产工艺中。在20世纪90 年代中期最早推出的智能化温度传感器,采用的是8 位A/D 转换器, 其测温精度低分辨率只能达到1℃。国外已相继推出多种高精度、高分辨率的智能温度传器来满足精度需要。
相对于国外,国内在温度控制系统的研究方面起步较晚,始于20世纪80年代。我国工程技术人员在有关发达国家温控技术的支持下,逐步学习了微机控制技术在温度方面的应用,但其应用过于局限。总体上来说,我国在温度检测调控方面的运用,从技术的吸收发展方面来讲,正在转型和过渡,而基于单片机的控制系统还在占据主流地位,与国外技术还有些差距。我国温度测控的发展距离工厂化的程度还差得很远,在实际的工业现场中仍然有很多实际问题没有解决,行业内的普遍现状是:相关装备辅助性能低,生产生活中应用程度低,软硬件不能及时分享资源和系统整体可靠性差等诸多缺点,与国外发展水平还有相当大的差距。但是,国内具有最大的电子产品消费市场,如果大中型企业将温度控制系统引入生产,可以降低消耗,控制成本,极大的提高生产效率。

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