下面是范文網(wǎng)小編整理的基于單片機溫度監(jiān)控設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文 單片機溫度控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文，供大家閱讀。

　　目 目 錄 第一部分 設(shè)計任務(wù)與調(diào)研.......................................................1 1 第二部分 設(shè)計說明...................................................................5 5 第三部分 設(shè)計成果...................................................................8 8 第四部分 結(jié)束語..................................................................... 10 第五部分 致謝......................................................................... 11 第六部分 參考文獻............................................................... 12

　　1 第一部分 設(shè)計任務(wù)與調(diào)研 1. 主要任務(wù) 溫度控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，人們使用溫度計來采集溫度，通過人工操作加熱、通風(fēng)和降溫設(shè)備來控制溫度，這樣不但控制精度低、實時性差，而且操作人員的勞動強度大。即使有些用戶采用半導(dǎo)體二極管作溫度傳感器，但由于其互換性差，效果也不理想。因此在某些行業(yè)中對溫度的要求較高，由于工作環(huán)境溫度不合理而引發(fā)的事故時有發(fā)生。對工業(yè)生產(chǎn)可靠進行造成影響，甚至操作人員的安全。為了避免這些缺點，需要在某些特定的環(huán)境里安裝數(shù)字溫度測量及控制設(shè)備。所以設(shè)計一個由于采用了新型單片機對溫度進行控制，以其測量精度高，操作簡單?？蛇\行性強，價格低廉等優(yōu)點，特別適用于生活，醫(yī)療，工業(yè)生產(chǎn)等方面的溫度測量及控制。本文選擇 DS18B20 作為本系統(tǒng)的溫度傳感器，選擇單片機 AT89S51 為測控系統(tǒng)的核心來完成數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、報警等功能。本設(shè)計是一個數(shù)字溫度測量及控制系統(tǒng)，能測柜內(nèi)的溫度，并能在超限的情況下進行控制、調(diào)整，并報警。保證環(huán)境保持在限定的溫度中。

　　2. 設(shè)計的思路、方法 本設(shè)計是一個數(shù)字溫度控制系統(tǒng)，利用流過熱敏電阻電流隨溫度線性變化的關(guān)系。將電流的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，能測量溫度，并能在超限的情況下進行控制、調(diào)整，并報警。在對溫度進行檢測的過程中，溫度傳感器是測量溫度的主要載體，利用溫度傳感器 DS18B20 將溫度信息傳輸?shù)椒糯箅娐?，將其轉(zhuǎn)換到毫伏級電壓信號后，將相應(yīng)的弱電壓信號逐漸放大到單片機可以處理的可控范圍之內(nèi)，再通過 A/D 轉(zhuǎn)換器將電壓信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號發(fā)送到 AT89S51 單片機上。經(jīng)過 51 單片機處理，將把溫度在顯示電路上顯示，本系統(tǒng)顯示器為點陣字符 LCD，1602 液晶模塊。本系統(tǒng)除了顯示溫度以外還可以設(shè)置一個溫度值，對所測溫度進行監(jiān)控，當(dāng)溫度高于或低于設(shè)定溫度時，開始報警并啟動相應(yīng)程序（溫度高于設(shè)定溫度時，風(fēng)扇開；當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時，加熱器開）。

　　在對溫度控制系統(tǒng)進行設(shè)計的過程中，設(shè)計的目的是為了對溫度進行實時、準(zhǔn)確地控制，以便解決生活中對溫度無法實現(xiàn)控制的難題。針對這種狀況，溫度值顯示可以采用十進制的數(shù)碼來實現(xiàn)，從而方便人們對溫度進行監(jiān)測。同時，提

　　2 前輸入人工設(shè)定的溫度范圍。一旦溫度超出，當(dāng)溫度高于設(shè)定的溫度時（60℃），打開降溫裝置進行調(diào)整使溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)。當(dāng)溫度低于設(shè)定的溫度時（5℃），打開升溫裝置進行調(diào)整使溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)。

　　3. 與本課題相關(guān)的資料（影片、圖片等）。

　　圖 圖 1 1 — 1 系統(tǒng)框圖

　　3 圖 圖 1 1 — 2 AT89C51 圖 圖 1 1 — 3 系統(tǒng)框圖

　　4 圖 圖 1 1 — 4 DS18B 20 4. 調(diào)研的目的 溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實時測量溫度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度的測量，因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要的意義。溫度是一個十分重要的物理量,對它的測量與控制有十分重要的意義。隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展及人們對生活環(huán)境要求的提高,人們也迫切需要檢測與控制溫度:如大氣及空調(diào)房中溫度的高低,直接影響著人們的身體健康;在大規(guī)模集成電路生產(chǎn)線上,環(huán)境溫度不適當(dāng),會嚴重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。測溫技術(shù)在生產(chǎn)過程中，在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測，設(shè)備在線故障診斷和安全保護以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了著重要作用。而隨著人們生活水平的不斷提高,科技不斷發(fā)達，單片機控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的。單片機在測控領(lǐng)域中具有十分廣泛的應(yīng)用，它既可以測

　　5 量電信號，又可以測量溫度濕度等非電信號。由單片機構(gòu)成的溫度檢測、溫度控制系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域。單片機在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、信息處理、家用電器等各測控領(lǐng)域的應(yīng)用中獨占鰲頭。今天，我們的生活環(huán)境和工作環(huán)境有越來越多稱之為單片機的小電腦在為我們服務(wù)。時下，家用電器和辦公設(shè)備的智能化、遙控化、模糊控制化己成為世界潮流，而這些高性能無一不是靠單片機來實現(xiàn)的。而另一個目標(biāo)便是傳感器。由于傳感器能將各種物理量、化學(xué)量和生物量等信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，使得人們可以利用計算機實現(xiàn)自動測量、信息處理和自動控制，但是它們都不同程度地存在溫漂和非線性等影響因素。所以設(shè)計一個由于采用了新型單片機對溫度進行控制，以其測量精度高，操作簡單?？蛇\行性強，價格低廉等優(yōu)點，特別適用于生活，醫(yī)療，工業(yè)生產(chǎn)等方面的溫度測量及控制。

　　5 5 ．總結(jié) 目前的智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀90年代中期問世的，它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶，特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)。社會的發(fā)展使人們對傳感器的要求也越來越高，現(xiàn)在的溫度傳感器正在基于單片機的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化飛速發(fā)展。因此本設(shè)計應(yīng)用性比較強。

　　6 第二部分 設(shè)計說明 1 理論分析 溫度控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，人們使用溫度計來采集溫度，通過人工操作加熱、通風(fēng)和降溫設(shè)備來控制溫度，這樣不但控制精度低、實時性差，而且操作人員的勞動強度大。即使有些用戶采用半導(dǎo)體二極管作溫度傳感器，但由于其互換性差，效果也不理想。因此在某些行業(yè)中對溫度的要求較高，由于工作環(huán)境溫度不合理而引發(fā)的事故時有發(fā)生。對工業(yè)生產(chǎn)可靠進行造成影響，甚至操作人員的安全。為了避免這些缺點，需要在某些特定的環(huán)境里安裝數(shù)字溫度測量及控制設(shè)備。本文采用 DS18B20 溫度傳感器來設(shè)計的，是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。該傳感器具有微型化、封裝簡單、低功耗、高性能抗干擾能力、測量范圍廣、強易配處理器等優(yōu)點，可使系統(tǒng)測量更加精確，電路更加簡單?？蓱?yīng)用于家用電器、汽車、冷庫等領(lǐng)域。

　　2 設(shè)計方案 1.利用熱敏電阻與溫度的變化為線性，我們將溫度的變化轉(zhuǎn)為電壓的變化，通過 A/D 轉(zhuǎn)換輸出后進入單片機系，通過軟件控制，將電壓對應(yīng)于溫度的數(shù)值通過查表的方式得出結(jié)果，在 LED 上顯示。如下圖 圖 圖 2 2 — 1 模塊

　　7 3 3 正文 1.本設(shè)計采用智能溫度傳感器 DS18B2，內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D 轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器和接口電路。,智能溫度控制器適配各種微控制器, 還可以脫離微控制器單獨工作,自行構(gòu)成一個溫控儀。DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器,具有 3 引腳 TO－92 小體積封裝形式;溫度測量范圍為－55℃～＋125℃,可編程為 9 位～12 位 A/D 轉(zhuǎn)換精度,測溫分辨率可達 ℃,被測溫度用符號擴展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。

　　2.采用 AT89C51 單片機作為設(shè)計的主要芯片。AT89C51 是一種低損耗、高性能、CMOS 八位微處理器，而且在其片種還有 4k 字節(jié)的在線可重復(fù)編程快擦快寫程序存儲器，能重復(fù)寫入/擦除 1000 次，數(shù)據(jù)保存時間為十年。AT89C51可構(gòu)成真正的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積, 增加系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)成本。只要程序長度小于 4k, 四個 I/O 口全部提供給用戶。

　　3．該設(shè)計軟件部分采用模塊化設(shè)計，通過 Keil 公司開發(fā)的 Vision3 編譯器用 C51 語言編寫，主要包括溫度檢測，按鍵驅(qū)動和溫度控制等。其中溫度檢測包括 DS 18B20 初始化子程序、DS 18B20 讀取子程序、DS 18B20 寫子程序、DS 18B20轉(zhuǎn)換溫度子程序、DS 18B20 溫度采集子程序、采集溫度數(shù)碼管顯示子程序等；按鍵驅(qū)動包括矩陣按鍵驅(qū)動子程序、按鍵顯示子程序等;溫度控制包括輸入鍵值處理子程序、溫度對比控制子程序

　　8 圖 圖 2 2 — 2 流程圖 4. 作品特點 溫度傳感器 DS18B20 把所測得的溫度發(fā)送到 AT89S51 單片機上，經(jīng)過 51 單片機處理，將把溫度在顯示電路上顯示，本系統(tǒng)顯示器為點陣字符 LCD，1602液晶模塊。檢測范圍 5 攝氏度到 60 攝氏度。本系統(tǒng)除了顯示溫度以外還可以設(shè)置一個溫度值，對所測溫度進行監(jiān)控，當(dāng)溫度高于或低于設(shè)定溫度時，開始報警并啟動相應(yīng)程序（溫度高于設(shè)定溫度時，風(fēng)扇開；當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時，加熱器開）。測量精度高，操作簡單。

　　9 第三部分 設(shè)計成果 1. 設(shè)計成果 溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 Proteus 軟件仿真圖 ：

　　圖 圖 3 3 —s 1 Proteus 軟件仿真圖 2. 作品的特點 （1）實現(xiàn)多地點的溫度實時檢測并通過 LED 顯示器顯示溫度。

　?。?）消耗的功率小調(diào)試容易，控制性及可靠性較好。

　　3. 佐證材料

　　10 圖 圖 3 3 —2 2 溫度檢測模塊設(shè)計圖 圖 圖 3 3 —3 3 模塊設(shè)計圖

　　11 第四部分 結(jié)束語 1. 總結(jié) （1）通過對溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能要求分析，提出了整體設(shè)計框架，并選擇了 AT89S51 單片機芯片和智能數(shù)字化傳感器 DS18B20。

　　（2）針對系統(tǒng)性能的要求作了硬件電路設(shè)計，主要包括溫度測量電路、數(shù)據(jù)顯示電路、時鐘電路、復(fù)位電路等，當(dāng)出現(xiàn)了不同的溫度 LED 會發(fā)出不同的反應(yīng)。

　?。?2）本系統(tǒng)只針對溫度進行測量和控制，而實際上可控制的參數(shù)有很多。所以系統(tǒng)還可以進一步進行功能擴展，實現(xiàn)光照強度、土壤的肥力等其他參數(shù)的自動化調(diào)控。

　　2. 分析和完善 （1）由于在固定溫度下對各環(huán)境參數(shù)準(zhǔn)確性要求不高，故本設(shè)計在能夠滿足系統(tǒng)要求的前提下，測量和控制精確度還有進一步提高的余地。如果系統(tǒng)應(yīng)用與精確度較高的場合，可從傳感器的選擇、電路的設(shè)計完善等方面進一步提高系統(tǒng)測量和控制的精確度。

　　（2）由于系統(tǒng)有誤差，比如熱敏電阻自身特性產(chǎn)生的誤差就不可避免，但是在誤差可控范圍類，所以可以采用穩(wěn)壓電路，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源，減少外界擾動，電池的損耗而產(chǎn)生的誤差。

　?。?）由于數(shù)據(jù)通信采取的方式，本系統(tǒng)測量和控制的距離范圍并不是很大。如果需要更遠的控制距離，可改進信號線路的傳輸方式，下一步開發(fā)中我們可以利用 igbee 技術(shù)或者 GPRS 技術(shù)實現(xiàn)遠程通信。無疑這會增加系統(tǒng)的成本。

　　12 致 謝 經(jīng)過那么多天的設(shè)計和制作，終于完成了，在這段時間里，感謝我的指導(dǎo)老師，在我拿著題目不知從何下手的時候，是他指點著我，教我方法，猶如黑暗中的一盞明亮的燈塔，指引著我這孤帆在這波濤洶涌的大海中正確的方向。是她不厭其煩的指導(dǎo)我，教我怎么修改，提出珍貴的建議，對我們學(xué)生細心認真，毫不馬虎，在她細心的教導(dǎo)下，使我少走了很多彎路，讓我懂得了很多事情，聽君一席話勝讀十年書。致此設(shè)計完成之際，謹向老師致以最崇高的謝意! 還有我的同學(xué)，也很感謝寢室的同學(xué)們，在我需要資料的時候，他們在和我一起找；在你我搞不懂原理的時候，他們在幫我不厭其煩的解答；在我需要他們的時候挺身而出，幫助我，與我共同探討，搜索，解讀，讓我獲益匪淺，感謝他們，一群好兄弟。這設(shè)計是我和呂璐同學(xué)一起完成的，感謝他的幫助。

　　經(jīng)過這么多天的收集資料，讓我學(xué)到了很多知識，明白了知識是死的，要學(xué)以致用才能成為活的，要用到生活中去，才能掌握好，才能融會貫通。以后還有很多的路要走，也很辛苦，讓我了解到今后該怎么做，指引著我。謝謝龍老師和我的同學(xué)們，感謝你們，謝謝。

　　13 第六部分 參考文獻 【1】基于 DsI8B2o 的單總線測溫系統(tǒng)設(shè)計[J] .魏玲. 【2】基于改進遺傳算法的電極調(diào)節(jié)系統(tǒng) PID 參數(shù)優(yōu)化[J].孫彥偉，楊萬濟. 【3】單片機原理與應(yīng)用技術(shù)[M].張友德.北京.機械工業(yè)出版社.2004 【4】單片機原理及應(yīng)用[M].張鑫.北京:電子工業(yè)出版社.2008 【5】單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].何立民等.北京航空航天出版社 【6】8051 單片機課程設(shè)計實訓(xùn)教材[M).陳明熒.清華大學(xué)出版社.2004 【7】單片機原理及其接口技術(shù)[M].胡漢才.北京:清華大學(xué)出版社.1995

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