基于单片机的智能温度控制系统-软件部分 开题答辩PPT
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基于单片机的温度控制系统开题报告
•
热电偶把测量的温度信号转换成弱电压信号，经过信号放大电路，
放大后的信号输入到A/D转换器转换成数字信号输入主机（单片机），
并送往外接显示电路，主机对水温和设定温度进行比较后，如果越限
则软件触发用单片机的P1口控制报警系统输出控制脉冲，该控制脉冲
与单稳态同步触发器输出的同步脉冲送入控制门（与非门），门电路
5.毕业设计（论文）进程安排
起讫日期设计（论文）各阶段工作内容备 注： • 3月7日～3月20日查资料，并阅读相关文献 • 3月21日～4月3日撰写课题的开题报告，翻译文献或文章 • 4月4日～4月24日确定测量与控制方案，选择元器件型号 • 4月25日～5月22日电路设计，画出电路原理图和PCB图 • 5月23日～5月29日测量与控制程序设计 • 5月30日～6月12日完善课题，整理资料，编写论文，绘图，准备答辩
课件 • 6月13日～6月24日撰写论文并准备答辩
• 研究方案简述：
简单的说，大的框架就是输入，控制和输出三个部分：输入就是指温 度传感器，可以是模拟量的电阻、热敏电阻，程序根据实际使用而定， 原理就是根据测量温度值与设置值的比较来判定输出量的开或者关。 控制方面，使用KEIL C51软件，用C语言进行编码，对单片机温度控 制系统进行编码，以达到控制的地步，利用ATMEL系列单片机对单片 机进行温度的汇编程序，控制温度的范围从而来控制实现自动温控。 输出开关量，一般是继电器输出，控制加热或者制冷等设备的开启， 可以实验箱上进行。
地热、空调器、电加热器等各种家庭室温测量及工业设备温度测量场
合。但温度是一个模拟量，如果采用适当的技术和元件，将模拟的温
度量转化为数字量虽不困难，但电路较复杂，成本较高。
2. 课题研究的内容及要求
基于单片机的水温控制系统设计答辩PPT
硬件仿真实现
水龙头温度控制系统是将上述温度输入模块、水阀控制模块、 温度数据采集模块、LCD显示模块与最小系统板相连，从而使 得各线正常，并且在LCD上显示了温度和输入的设定温度，而 步进电机则在同一时刻继续转动。
软件仿真实现
液晶显示模块的代码主要包括初始化设置和显示函数，通 过调用相应的指令和延时函数来实现显示屏的初始化和数据的 写入。温控步进电机的代码主要包括步进电机的正反转控制和 温度传感器的数据读取和转换。
Summary of Papers and Acknowledgements
论文概述
本文主要是设计一种水龙头水温控制系统，该 系统主要由水温设置模块、水阀控制模块、温度采 集模块等组成，利用温度设置模块输入温度，用单 片机对温度进行数据采集与设定的温度数据进行对 比判断，再用四相步进电机实现对冷、热水进水量 的控制，重复进行以上步骤，使温度不断逼近输入 温度。
2，温度数据采集模块程序使用数字型温度传感器DS18B20，通过初始化传感器、读取 和写入数据的操作，实现温度数据的采集和转换，并将采集到的温度值显示在LCD屏幕 上。
3，温控步进电机程序用于控制步进电机的旋转，根据实时温度和预设温度之间的差值， 控制步进电机的正转或反转，从而调节水阀的开合程度，实现温度控制。
01
background and significance of Topic selection
水龙头在人们生活中起到调节水流大小的作用，但现代人们对水龙 头的需求已不仅限于调节水流，更多关注外观、耐用性和水温控制等方 面。随着科技的发展，信息技术、计算机技术和电子技术的应用也进一 步改善了水温控制的需求。水温的控制在工业、农业生产中具有重要作 用，过高或过低的水温会造成资源浪费和损失。此外，水温的变化也会 影响人们的心情和生活体验。因此，将水龙头与科技技术相结合，实现 水温控制系统，能够提高生活质量和有效利用水资源。在设计水温控制 系统时，安全性是重要考虑因素之一。温度传感器需要与水接触，因此 必须具备防水功能，以确保水温数据的准确性和使用安全。温度控制和 流量控制是构成水温控制系统的关键，温度控制调节水温，流量控制控 制冷热水的进水量，以实现最终从水龙头流出的水温符合需求。
基于单片机的水温控制系统的研究与设计毕业答辩分解
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实现
AT89C51系列单片机工作原理的研究
•AT89C51基本功能描述 AT89C51是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器，而且在其片种还有4k字节 的在线可重复编程快擦快写程序存储器，能重复写入/擦除1000次，数据保存时 间为十年。AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积, 增加系 统的可靠性，降低了系统成本。只要程序长度小于4k, 四个I/O口全部提供给用 户。可用5V电压编程，而且写入时间仅10毫秒, 仅为8751/87C51 的擦除时间的 百分之一，与8751/87C51的12V电压擦写相比, 不易损坏器件, 没有两种电源的 要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。AT89C51 芯片提供三级 程序存储器锁定加密， 提供了方便灵活而可靠的硬加密手段, 能完全保证程序 或系统不被仿制。
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实现
AT89C51系列单片机工作原理的研究
⑶ RST/VPD：复位/备用电源。 ① RST（Reset）功能：复位信号输入端。 ② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 ⑷ EA/Vpp：内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 ① EA功能：内外ROM选择端。 ② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。 ⒋ I/O线 80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有 第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。
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实现
AT89C51系列单片机工作原理的研究
AT89C51有40引脚双列直插（DIP）形式。其与80C51引脚结构基本相同，其逻 辑引脚图如图2.1所示。
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实现
硬件设计
答辩智能温控调速电风扇PPT课件
电风扇转速随 温度发生变化
• 风扇启动的最低温度为t0，单片机向 DS18B20 发送温度转换命令，读
取已转换的温度值并根据当前工作
风扇 运行模式
手动模式
模式作出相应处理，自动模式下： 当温度高于t0时，风扇电路导通， 风扇转动并随温度改变转速;当温度 低于t0时，风扇电路不通电，风扇 不转。系统采用额定电压为220 V、
26 LCD1602_EN
25
24
23
22
21 FAN_PWM
AT89C5 2
系统控制单元
+5
R8 10K
LCD1602_RS LCD1602_RW LCD1602_EN LCD1602_DB0 LCD1602_DB1 LCD1602_DB2 LCD1602_DB3 LCD1602_DB4 LCD1602_DB5 LCD1602_DB6 LCD1602_DB7
• 电风扇的调速原理是：使用单片机输出可调脉冲电压信号，通过改变矩 形脉冲的占空比，使输出端有效电压值发生改变，从而改变电风扇的转 速。
• 显示模块显示内容为：当前室内温度，电风扇的工作模式及工作档位。
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智能温控调速电风扇的实物图
第8页/共10页
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谢谢您的观看！
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+5
40 39
LCD1602_DB+05
38 LCD1602_DB1
37 LCD1602_DB2
36 LCD1602_DB3
35 LCD1602_DB4
34 LCD1602_DB5
33 LCD1602_DB6
32 LCD1602_DB7
31 30
+5
• 风扇启动的最低温度为t0，单片机向 DS18B20 发送温度转换命令，读
取已转换的温度值并根据当前工作
风扇 运行模式
手动模式
模式作出相应处理，自动模式下： 当温度高于t0时，风扇电路导通， 风扇转动并随温度改变转速;当温度 低于t0时，风扇电路不通电，风扇 不转。系统采用额定电压为220 V、
26 LCD1602_EN
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AT89C5 2
系统控制单元
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LCD1602_RS LCD1602_RW LCD1602_EN LCD1602_DB0 LCD1602_DB1 LCD1602_DB2 LCD1602_DB3 LCD1602_DB4 LCD1602_DB5 LCD1602_DB6 LCD1602_DB7
• 电风扇的调速原理是：使用单片机输出可调脉冲电压信号，通过改变矩 形脉冲的占空比，使输出端有效电压值发生改变，从而改变电风扇的转 速。
• 显示模块显示内容为：当前室内温度，电风扇的工作模式及工作档位。
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智能温控调速电风扇的实物图
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LCD1602_DB+05
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32 LCD1602_DB7
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基于单片机应用的温度控制器设计答辩ppt
本文叙述了用STC12C5A60S2单片机作为控制器，用NTC热敏电阻 制作的温度传感器实现温度测量，该方案根据热敏电阻随温度变化而变 化的特性，采用串联分压电路单片机采集热敏电阻的电压，通过A/D转 换将模拟量电压信号转换成数字量电压信号，同时用PID算法计算出 PWM占空比来控制加热时间。经过查表转换得到温度值，控制数码管实 时显示温度值并用LED灯报警。
数经据过温采放度集大控滤程制波序系电设统路经计将过电热信敏号电转阻换传为感标器准将信温号度供信单号片转机换采为集电。信号，又
STC12C5A60S2单片机有8路10位高速A/D转换器，转换口在P1口， 速度可达到250KHz，属于逐次比较型ADC。逐次比较型ADC由一个 比较器和D/A转换器构成，通过逐次比较逻辑，从最高位开始，顺序 地对每一输入电压与内置D/A转换器输出进行比较，经过多次比较， 使转换所得的数字量逐次逼近输入模拟量对应值。数据采集程序流程
增量式算法则表现为在上次通电时间比例的基础上，还需要增加或减
少的通电时间比例；位置式算法则直接指明本周期内要通电多长时间。
本系统采用的是位置式PID算法。
PWM算法的实现
• 在固定周期的脉宽调制中，设一个周期的时间为一秒，将 一个周期平分成一百份。每一份为10个毫秒，在一个周期 内的份数由一个变量P控制，而每一份的时间用一个定时 器来控制，当每次中断来时P加1，当P到一百十把P赋值 成0，开始下一个周期。而在温度控制程序中，另外设定 一个变量M,每次M也加一，M到一百十也赋值为零，并且 每次M和P进行比较，当M<P时便可以让温度元件开始工 作，于是开始控温。要实现温度突变时改变超调量，可以 将温度和设定的温度进行比较，当温度差值大于某个范围 时，可以改变P的初值，这样就可以进行迅速加热，达到 快熟调节温度。当温度和设定值接近时可以将P的值减小， 从而缓慢加热。
数经据过温采放度集大控滤程制波序系电设统路经计将过电热信敏号电转阻换传为感标器准将信温号度供信单号片转机换采为集电。信号，又
STC12C5A60S2单片机有8路10位高速A/D转换器，转换口在P1口， 速度可达到250KHz，属于逐次比较型ADC。逐次比较型ADC由一个 比较器和D/A转换器构成，通过逐次比较逻辑，从最高位开始，顺序 地对每一输入电压与内置D/A转换器输出进行比较，经过多次比较， 使转换所得的数字量逐次逼近输入模拟量对应值。数据采集程序流程
增量式算法则表现为在上次通电时间比例的基础上，还需要增加或减
少的通电时间比例；位置式算法则直接指明本周期内要通电多长时间。
本系统采用的是位置式PID算法。
PWM算法的实现
• 在固定周期的脉宽调制中，设一个周期的时间为一秒，将 一个周期平分成一百份。每一份为10个毫秒，在一个周期 内的份数由一个变量P控制，而每一份的时间用一个定时 器来控制，当每次中断来时P加1，当P到一百十把P赋值 成0，开始下一个周期。而在温度控制程序中，另外设定 一个变量M,每次M也加一，M到一百十也赋值为零，并且 每次M和P进行比较，当M<P时便可以让温度元件开始工 作，于是开始控温。要实现温度突变时改变超调量，可以 将温度和设定的温度进行比较，当温度差值大于某个范围 时，可以改变P的初值，这样就可以进行迅速加热，达到 快熟调节温度。当温度和设定值接近时可以将P的值减小， 从而缓慢加热。
毕业答辩-单片机数显温度控制仪
各位老师，下午好！我叫赵宇，是07级电子信息科学与技术系1班的学生，我的论文题目是基于单片机的温度控制仪的设计。
论文是在戴振宏导师的悉心指导下完成的，在这里我向我的戴老师表示深深的谢意，同时向各位老师参加我的论文答辩表示衷心的感谢。
下面我将本论文设计的目的和主要内容向各位老师作一汇报，恳请各位老师批评指导。
首先，我想谈谈这个毕业论文设计的目的及意义。
随着人们生活质量的提高，现代社会中的温度控制仪可以应用在农业生产、工业控制、数据采集、智能化仪表、家用电器等方面。
如农业生产中的大棚，对温度有一定的要求，温度的变化极有可能对植物造成极大的影响。
因此，这就需要一种能够及时检测温度变化以及显示温度变化的设备，提供温度数据值，使人们对温度的变化做及时的调整，温度控制仪就可根据人们不同的应用环境自行设置该环境的温度值，及时的反映生产、生活中温度的变化，使人们能及时看到温度变化的第一手资料，提示人们温度变化的情况，协助人们能及时的调整，起到温度报警作用，使温度控制仪更好的服务于社会生产、生活。
其次，我想谈谈这篇论文的结构和主要内容。
本设计核心部件为AT89C51，信号采集及处理部分由DS18B20 构成，进入单片机后经处理后通过LCD1604 显示温度，信号显示采用液晶屏为5X7 点阵，一行可显示16 字，四行。
其他组成部分为实时时钟发生电路，产生同现在相同的时间和具体日期，通过LCD1604 液晶模块显示。
在软件设计部分有对测量的温度进行上下值的设定，当测量超过限定值，通过超限报警处理电路对其进行处理分别显示不同的二极管灯亮，蜂鸣器产生长鸣。
硬件中包括一个复位开关。
开机后，所有器件初始化，DS1302 产生实时时间日期，温度传感器DS18B20开始进行温度测量和计算，最后通过LCD 液晶显示器显示结果。
在测量结果中有超过设定的温度上下限的，通过超限模块作出反应。
本文分成3个部分.第一部分是硬件设计部分。
这部分主要内容有1 AT89C51，DS1820，LCD1604 DS1302等芯片介绍2复位电路部分，传感器电路部分，时钟电路部分，显示电路部分，超限处理电路部分等模块功能介绍3整体电路图……第二部分是软件设计部分。
基于51单片机温度控制系统设计毕业答辩ppt课件
系统的硬件设计
系统的结构框图：
AD590 温度采集
ADC0809 A/D转换
控制电路
AT89C51
光电耦合 器可控硅SC源自 电热丝显示电路温度控制系统设计
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
系统的硬件设计
系统工作原理：
在温控部分，选用AT89C51单片机为中央处 理器，通过AD590温度传感器进行温度采集， 将采集到的温度信号通过A/D转换再传输给单 片机，再由单片机控制显示器和执行单元。
执行单元是由单片机发出一个触发信号，
通过光电耦合器和双向可控硅来控制电热 丝的加热与停止。
温度控制系统设计
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
A/D转换器 （ADC0809）
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
系统控制方案的选择： 这个方案是采用AT89C51单片机系统来实现的，
单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现 各种控制算法和逻辑控制。单片机系统可以用数码管 来显示水温的实际值，能用键盘输入设定值。本方案 选用的AT89C51芯片，不需要外扩展存储器，使系统 整体结构更为简单
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
系统的结构框图：
AD590 温度采集
ADC0809 A/D转换
控制电路
AT89C51
光电耦合 器可控硅SC源自 电热丝显示电路温度控制系统设计
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
系统的硬件设计
系统工作原理：
在温控部分，选用AT89C51单片机为中央处 理器，通过AD590温度传感器进行温度采集， 将采集到的温度信号通过A/D转换再传输给单 片机，再由单片机控制显示器和执行单元。
执行单元是由单片机发出一个触发信号，
通过光电耦合器和双向可控硅来控制电热 丝的加热与停止。
温度控制系统设计
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
A/D转换器 （ADC0809）
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
系统控制方案的选择： 这个方案是采用AT89C51单片机系统来实现的，
单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现 各种控制算法和逻辑控制。单片机系统可以用数码管 来显示水温的实际值，能用键盘输入设定值。本方案 选用的AT89C51芯片，不需要外扩展存储器，使系统 整体结构更为简单
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
温控制系统答辩
2
U5:A U3:AU3:B U3:C
7404 7404 7404 7404
5
3
1
1
Q1
NPN
LS1
+5V
R3
SPEAKER +12V
4.7k
U5
3 2 1
VCC DQ
68.0
GND
DS18B20
4
6
六、PROTESUPEAKSER 仿
+U122V
真
NOT
1、温度采集+5V 及其对应显示
R3
4.7k
八、总结
（3）PROTEUS仿真。除了课题中涉及到的 硬件和软件设计之外，还使用PROTEUS软 件对系统所涉及的温度调整及其显示、温度 采集及其显示两部分进行了仿真。
（4）硬件电路实物焊接与调试。在完成对系 统硬件电路设计、软件设计、PROTEUS仿 真后，对实物电路进行了焊接与调试。
谢谢各位老师！
VCC R8 300 J1
OPTOISO1
R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 220 220 220 220 220 220 220 220
VCC
Q1 PNP1
Q2 PNP1
Q3 PNP1
Q4 PNP1
R17
R18
R19
R20
200
200
200
200
VCC
R9
C4
300
104
104
1
6
2
7
3
VCC
8 4
9
5
RS232
四、硬件电路设计
AT89C51单片机：对整个系统起 到控制、协调作用，使系统能够正常 稳定工作。
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③框图
基于89C51单片机的智能温度控制系统总体结构框图如下图所示
蜂鸣器
DS18B20 温度传感器
LED数码 显示
AT89C51 单片机
风扇继电器
软件设计系统软件设计的整体思想
一个应用系统要完成各项功能，首先必须有较完善的硬件作保证， 同时还必须得到相应设计合理的软件的支持，尤其是微机应用高速发展 的今天，许多由硬件完成的工作，都可通过软件编程而代替。甚至有些 必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作，用软件编程有时会变得很 简单，如数字滤波，信号处理等。因此充分利用其内部丰富的硬件资源 和软件资源，采用与C51系列单片机相对应的51汇编语言和结构化程序设 计方法进行软件编程。
淮阴工学院电子与电气工程学院开题答辩报告
基于单片机的智能温度控制系统 ——软件部分
电气1112 周玲吉 指导老师：邬清海 2015年3月14日
汇报内容：
① ② ③ ④
文献综述 系统方案 框图 软件设计
①文献综述
1
研究背景
2
研究目的
智能化成为温度控制 系统发展的主流
可连续高精度调温的 温度控制系统
开始
④软件设计
（3）复位、应答子程序
P1.0口清0 延时537微秒 P1.0口置1
50微秒是否是低电平
标志位置1
标志位置1
有234微秒低电平
P1.0口置1
终止
开始
④软件设计
进位C清0
（4）写入子程序
P1.0清0
延时12微秒
带进位右移
延时46微秒
P1.0置0
R2是否为0
终止
进度安排
2015年 在此录入上述图表的综合分析结论 3月 3 日-3月15 日 检索资料，明确任务，准备材料，开题答辩 在此录入上述图表的综合分析结论 3月16日-3月25 日 查阅资料，系统方案设计 在此录入上述图表的综合分析结论 在此录入上述图表的综合分析结论 3月26日-4月20 日 系统各模块子程序设计 4月21日-5月15日 系统程序编写并与硬件联合调试 5月16日-6月 9 日 撰写论文 6月10日-6月12日 打印论文，上交论文，并上传系统 6月12日-6月20日 毕业答辩
4
发展趋势 智能化，集成化，实 用化
3
现状 国内发展较晚
②系统方案
本设计打算采用 AT89C51单片机，DS18B20温度传感器做 智能温度的控制系统。基于AT89C51为核心的单片机温度 控制系统，温度信号由DS18B20温度传感器进行采集，然 后经过转换成数字信号后传入单片机，由单片机对数字信 号进行相应的处理，从而得到温度控制的目的，然后输出 在数码管上进行显示。还可设定最低、最高温度报警值。 测量温度超过设定的温度上、下限，启动蜂鸣器和指示灯 报警。
开始
④软件设计
初始化DS18B20
(1)系统总流程图
设定温度上、下限 显示当前温度 判断当前温度值
是 超过设定温度上限 红灯亮 否 否 低于设定温度下限 启动风扇降低 温度 绿灯亮 是
启动电阻丝升 高温度
④软件设计
（2）读出温度子程序
DS18B20复位、应答子程序 跳过ROM匹配命令 写入子程序 温度转换命令 写入子程序 显示子程序（延时） DS18B20复位、应答子程序 跳过ROM匹配命令 写入子程序 读温度命令子程序 终止
输入文字
谢谢各位老师的耐心观看！