温度检测控制小系统设计报告

温度检测控制小系统设计报告

摘要本文主要介绍一个简单的温度检测和控制系统。在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。温度是工业生产、现代农业乃至人们日常现实生活中经常会需要测量的一个重要物理量，如石油化工、食品加工、实验研究、农业大棚等。温度的检测与控制是工业生产自动控制系统的重要任务之一，因此，各行各业对温度检测系统的便捷性、精确性、智能化要求越来越高。由此可见，温度的检测和控制是非常重要的。此次课程设计主要包括了课程的设计、原理、电路仿真、实物制作和性能测试等部分。本设计用内部集成了A/D转换器、电路结构简单的数字化温度传感器DS18B20，与单片机技术相结合实现智能温度检测控制系统的设计。系统只需要占用单片机的一个I/O口，就能够实现实时温度检测，这使得系统具有很强的扩展性，实用价值较高。在此设计中还用了CH451，可有效节省单片机P口的使用，更方便单片机的扩展设计。关键词：温度传感器、STC89C52、CH451

目录TOC\o"1-2"\h\z\u一、设计目标 4主要功能 4二、系统方案 4三、系统总体框图 4四、电路设计 51、仿真电路图 62、软件流程 7五、电路功能测试 71、电路图 72、测试仪器 83、功能测试结果 8六、总结 8七、参考文献 9设计目标正确完成温度检测控制系统的软、硬件设计，及实物制作，实现系统对温度的检测和控制功能。主要功能：①对外界温度数据进行数据采集，并通过数码显示屏对温度进行直观显示。②通过4*4矩阵键盘对温度进行设定，并显示。若实时温度值小于设定温度值则控制继电器开关不动作——提示小灯不亮，若实时温度值大于设定温度值则控制继电器开关动作——提示小灯点亮。系统方案本系统设计是基于单片机的智能温度检测控制系统，主要包括单片机最小系统、温度采集电路、独立式按键电路、显示电路、加热电路，其中主控芯片采用功耗低、性能高的单片机STC89C52，温度采集电路采用数字温度传感器DS18B20，显示电路采用LCD1602液晶显示器，报警电路采用一个LED指示灯实现报警，独立式按键用来设定温度报警上限。温度传感器DS18B20将外部对象的温度数据采集传输到单片机；单片机输出信号作用在继电器上，使其相应发生动作，控制温度报警；人机接口电路，以CH451为该模块电路的核心，将采集到的温度值通过数码管进行实时显示，并控制矩阵键盘，读取通过按键获得的温度设定值，一方面可将设定值直接显示，另一方面传输给单片机。系统总体框图电路设计温度数据采集器DS18B20如图接入电路；再对继电器进行连接，控制信号从单片机的2.0口输出，接至PNP型三极管的基极。继电器的线圈分别接地和PNP三极管集电极，同时线圈两端还并联有发光二极管，用以直观显示控制信号的变化。为了保护电路，在继电器线圈两端并联有一个390电阻，如下图所示。CH451为人机接口电路的核心器件，其在电路中主要连接四位一体数码显示管、4*4矩阵键盘和STC89C52。在设计中，人机接口电路采用LG3641AH型四位一体共阴极数码管进行显示。引脚图如下图，从左至右，依次为数码管1、2、3、4。这四个数码管被集成为一个模块，各数码管的的段码数据线连在一起，都由上图中外部引脚A-H决定。图中GND1-GND4为各数码管的位选择引脚，当其中一个信号为低电平时，则相应位的数码管被选通点亮。由于LG3641AH为共阴极数码管，A-H管脚上若输出高电平，则相应段码被点亮。为了避免单片机输出的高电平电压过高使数码管烧坏，应分别在A-H管脚上接200电阻分压。本设计使用已集成好的4*4矩阵键盘模块。它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。该矩阵键盘模块接口共有9根数据线，从左至右，依次为：公共数据端、1-4列数据选择端、4-1行数据选择端。其原理图如下。仿真电路图软件流程五、电路功能测试1、电路图2、测试仪器温度计、电脑功能测试结果数码管正确显示外界温度，通过矩阵键盘可以对温度进行设定。按下矩阵键盘中的A键可设定温度，在设定温度时，数码显示屏闪烁，设定好后停止闪烁，显示设定温度。若实时温度值小于设定温度值则控制继电器开关不动作——提示小灯不亮，若实时温度值大于设定温度值则控制继电器开关动作——提示小灯点亮。温度模块功能测试表5-1温度测试结果测试次数理论温度实测温度相对误差130300%230313.3%33130-3.3%结果分析数据基本满足题目要求。（2）显示模块功能测试功能正常，正确显示外界温度，进行温度设定时，数码显示屏闪烁，设定好后停止闪烁，并正常显示设定温度。键盘功能测试功能正常，能通过键盘对温度进行输入设定。控制功能测试功能正常，若实时温度值小于设定温度值则控制继电器开关不动作——提示小灯不亮，若实时温度值大于设定温度值则控制继电器开关动作——提示小灯点亮。总结此设计采用内部集成了A/D转换器、电路结构简单的DS18B20，能较为准确、快速的对温度数据进行采集，并只占用单片机的一个I/O口，使得系统具有很强的扩展性，对CH451的应用也是本设计的一大优点，可有效节省单片机P口的使用，更方便单片机的扩展设计。在完成设计的过程中也遇到了很多问题，如功能测试时数码管显示为乱码，查找后发现数码管用错成了共阳极的，改为共阴极数码