AT89C51单片机水温控制系统

苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第1页共25页单片机单片机简介RAMROMI/O定时器/计时器等功能〔可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D〕集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微把握器〔 MicrocontrollerUnit，常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业把握领域单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器进展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小更简洁集成进简洁的而对体积要求严格的把握设备当中。INTEL的Z80是最早依据这种思想设计出的处理器，从今以后，单片机和专用处理器的进展便分道扬镳。单片机又称单片微把握器，它不是完成某一个规律功能的芯片 ,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格廉价、为学习、应用和开发供给了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与构造的最正确选择。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。的导航装置，飞机上各种仪表的把握，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时把握和数据处理，广泛使用的各种智能 IC目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。的导航装置，飞机上各种仪表的把握，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时把握和数据处理，广泛使用的各种智能 IC以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动把握领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化把握的科学家、工程师。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设1苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第2页共25页备的智能化治理及过程把握等领域课题争论的目和意义实际意义。都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标这样利用一个与目标系统温度同步的隔离层，就可以把目标系统与外界进展热隔离。越高。可见，温度的测量和把握是格外重要的。2苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第3页共25页制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类温度进展检测和把握。承受AT89C51会遇到的问题。业，并期望通过本设计得到举一反三和触类旁通的效果。温度把握系统的国内外现状选出其中具有代表性的几种如下：恒温水箱±0.5号把握系统控温范围控温精度内胆额定功率(W)工作室尺寸mm电热恒温水箱400微灵活能PID控温室温+5℃-65℃水温波动≤±0.5℃不锈钢500600X300X150电热恒温水箱600微灵活能PID控温室温+5℃-65℃水温波动≤±0.5℃不锈钢300420X180X100三用电热恒温水箱420微灵活能PID控温室温+5℃-99.9℃水温波动≤±0.5℃不锈钢2023600X300X150三用电热恒温水箱620PID控温室温+5℃-99.9℃水温波动≤±0.5℃小型热水锅炉温度把握系统3苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第4页共25页MCS-518031ADC080974079103它可用于一台或多台小型取暖热水锅炉的温度把握,可使居室温度根本恒定,节煤,节电,省人力。泳池水温把握系统28℃左右。游泳池水温把握系统也可以由基于单片机的温度把握系统来完成，可以运用设定温度时，停顿加热，使使用者享受到舒适的水温。温度把握系统方案的估量以及I/O口需求量的估量，考虑价格因素。选定AT89C51单片机作为系统74HC245，4位七段式数码7SEG099℃。论文的主要任务和所做的工作温度把握于一体的单片机温度把握系统的理论设计。包括硬件电路和元器件的选择。依据本设计所要完成的任务本论文完成了如下工作：状。提出了符合设计要求的高精度温度把握系统方案，并阐述了其工作原理。4苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第5页共25页AT89C51单片机，DS18B20，总线驱动器74HC2454位七段式数码管7SEG来显示温度，红色发光二极管来作为警报以实现此系统。电路仿真设计。5苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第6页共25页单片机温度把握系统总体设计及原理系统主要功能对水温的温度检测和升温、恒温把握。显示检测温度值。当水温没到达设定值时指示灯会亮。设定和修改要保持的温度值。系统工作原理DS18B20DS18B20做温度传感器，测量温度范围为-55°C~+125°C，在-10~+85°C,精度为AT89C51AT89C51DS18B20设温度值时系统开头加热〔点亮红色发光二极管表示加热状态4099C。工作流程说明如下：DS18B20的温度低于DS18B20元件上的按钮发光二极管便会自动熄灭，表示停顿加热。 测温范围：0℃-99℃温度区分率：±0.5VLED4系统的总体构造LED6苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第7页共25页警报电路等局部组成，系统构造图见图2.1水温采样温度传感器滤波信号转换成数点放大字信号水单片功率放大机水单片功率放大机系统LED 显示220V～7苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第8页共25页温度把握系统的硬件设计所选的元器件3-1元器件列表AT89C51DS18B20CAP-ELECCRYSTALRES7SEG-MPX4-CA-BLUECAPBUTTON744C245OPTOCOUPLERS-NANDLED-REDNOT单片机

所属类MicroprocessorICsDateConvertersCapacitorsMiscellaneousResistorsOptoelectronicsCapacitorsSwitches&RelaysTTL74HCSeriesOptoelectronicsOptoelectronicsSimulatorPrimitves

所属子类8051FamilyA/DConverters一GenericGeneric7-SegmentDisplaysGenericSwitchesTansceiversOptocouplersLedsGates单片机的选择AtmelAT89C51型单片机，AT89C514K字节闪耀可编程可擦除只读存储器〔FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyCMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪耀可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器100次。该器件承受ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪耀存储器组合在单个芯片中，AtmelAT89C51是一种高效微把握器，AT89C2051是8苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第9页共25页AT89C单片机为很多嵌入式把握系统供给了一种灵敏性高且价廉的方案。AT89C513.1所示3.1单片机AT89C51单片机的主要特性·MCS-51兼容·4K字节可编程闪耀存储器·寿命：1000写/擦循环·数据保存时间：10年·全静态工作：0Hz-24Hz·三级程序存储器锁定·128*8RAM·32I/O线·16位定时器/计数器9苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第10页共25页·5个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路测量放大电路温度传感器的选择及根本工作原理测量温度的方法虽然很多,但从感受温度的途径来分,不外两大类:一类是接触式的,即通过测温元件与被测物体的接触而感知物体的温度;另一类是非接触的,即0—99DS18B203.2。.图3.2 DS18B20传感器DallasDS1820线“接口的温度传感器，在其内部使用了在板〔ON-B0ARD〕专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。一线总线独特而且经济的特3.310苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第11页共25页存储器和把握规律存储器和把握规律内部位和单线端口温度传感器暂存器上限触发电源探测下限触发位产生器3.3DS18B20内部构造2s750ms。2155℃所1101，11计数器2计数到013.4初始化初始化DS18B20跳过ROM匹配温度变换数码管显示转换成显示码读暂存器跳过ROM匹配3.4DS18B20测温流程11苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第12页共25页DS18B20DS18B20独特的单线接口仅需要一个端口引脚进展通信；多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；无须外部器件；可通过数据线供电，电压范围为3.0～5.5V；零待机功耗；温度以3位数字显示；用户可定义报警设置；报警搜寻命令识别并标志超过程序限定温度〔温度报警条件〕的器件；工作。系统承受总线驱动器系统承受总线驱动器74HC245来加强引脚信号，增加驱动，到达放大信号的1DIR，为输入输出端口转换用，DIR=“1”高电寻常信号由“A”端输入“B”端输出，DIR=“0”低电寻常信号由“B”端输入“A”端输出。2~9“A”信号输入输出端，A1=B1A8=B8A1B1如果DIR=“1”OE=“0”则A1输入B1DIR=“0”OE=“0”则B1A1输出，其它类同。第11~18脚“B”信号输入输出端，功能与“A”端一样，不再描述。第19OE，使能端，假设该脚为“1”A/B端的信号将不导通，只有为“0”时A/B端才被启用，该脚也就是起到开关的作用，第10脚GND，电源地。如图3.312苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第13页共25页图3.3 总线驱动器74HC245数码显示数码管的选择0-9974HC2453,.4图3.4 七段式数码管7SEG-MPX4-CA-BLUE数码管工作原理件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔画，公共电极。13苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第14页共25页8“a,b,c,d,e,f,g,dpCOM增加位选通把握电路，位选通由各自独立的I/O线把握，当单片机输出字形码时，全部COM中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余I/O3.5指示灯显示DS18B20DS18B20元件上的按钮可人工模3.53.5光敏二极管14苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第15页共25页温度把握系统的软件设计温度把握主程序流程简图244.1AT89C51DS18B20〔点亮红色发光二极管表示加热状态，当温度到达预设温度值时自动停顿加热。预设温3099DS18B20DS18B20二极管便会自动熄灭，表示停顿加热。15苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第16页共25页开始开始初始化DS18B20设置预定温度显示当前温度推断当前温度值是到达设定温度灯不亮否停顿加热低于设定温度否是红灯亮把握系统继续加热4.1主程序流程图16苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第17页共25页程序调试仿真选择调试方法的方法可以，这里在教师的教育下我选用了一款软件——Proteus。Proteus介绍ProteusLabcenterelectronicsEDA工具软件。Proteus软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，协作系统配置的虚拟仪器如示波器、规律等，您不需要别的，ProteusProteusLite可以完全Proteus专业版也格外廉价，人人用得起，对高校还有更多优待。ProteusSPICE仿真,PCB设计以及自动布线来15年来的持续开发,被《电子世界》ProteusVSM技术,用户可以对基于微把握器LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进展交互仿真。Labcenter路和IC，并支持单片机，元件库齐全，使用便利，是不行多得的专业的单片机软件仿真系统。该软件的特点：显的优势。RS232动态仿真、1C调试器、SPILCD系统仿真的功能；有17苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第18页共25页各种虚拟仪器，如示波器、规律、信号发生器等。③目前支持的单片机类型有：680008051AVRPIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。④支持大量的存储器和外围芯片。总之该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软51、AVR、PIC。调试仿真过程Proteus程序在调试，仿真时不仅能观看到程序执行过程中单片机存放器和存应用，还能与第三方集成开发环境进展联合仿真调试，赐予使用者莫大便利，图4.2ProteusISIS仿真软件的单片机系统设计流程图4.2基于ProteusISIS仿真软件的单片机系统设计流程图本设计运用汇编程序编写，首先在Proteus软件中的各个元件库中选取所需的理图，原理图的设计流程如图4.3所示，了解各元件名称及作用。然后用外部程序Keil进展编辑，本设计用汇编程序编写源程序代码〔见附录，编写18苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第19页共25页进展仿真调试，假设依据预定过程完成，则说明仿真设计正确，设计完成。4.3原理图的设计流程库中找出来，再利用Proteus仿真软件把这些元件布局，并且依据电路连接起来，4.4为系统的原理图。10K的电阻。19苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第20页共25页4.4系统原理图接口接地，3AT89C5117相连，同时，单片机与三个用于增加驱动功率的非门相连，之后连接七段式数码管7SEG-MPX4-CA-BLUE把温度显示出来，把信号传给光敏三极管，以此来显示是否处于加热状态。系统运用了2个总线驱动器74HC245，U2分别连接一个七段式数码管19接地，1接口引出一条线分别与电74HC245U3连接电源与按钮。8个默认阻挡的电阻以到达保护显示器的目的。20苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第21页共25页运行仿真程序当DS18B20的温度低于预设温度时，红色发光二极管点亮表示进入热状态，调整DS18B20元件上的按钮可人工模拟实际水温的上升和下降。可以看到，当实测温度到达预设温度后，红色发光二极管便会自动熄灭，表示停顿加热，此时仿真已经完成。21苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第22页共25页本设计为实现水温的把握系统，选定AT89C51单片机作为系统的主要把握芯74HC2452个47SEG-MPX4-CA-BLUE0-99℃，一个显示水的实74HC245相连的显示水的预设温度。系统承受DS18B20的温度低于预设温度时，红色DS18B20元件上的按钮可人工模拟实际水温的上升和下降。可以看到，当实测温度到达预设温度后，红色发光二极管便会自动熄灭，表示停顿加热。否正确，是否完整，也能让我们更直观地生疏此系统。机广泛应用的一例，信任日后单片机的应用会更加的广泛。22苏州科技学院天平学院学生毕业论文张鹏：基于AT89C51单片机的水温把握系统设计 正文第23页共25页致 谢。借此论文之际，我想向全部人表示我