基于单片机的一种嵌入式温度采集实时控制系统设计
基于STM32单片机的温度控制系统设计
基于STM32单片机的温度控制系统设计一、本文概述本文旨在探讨基于STM32单片机的温度控制系统的设计。
我们将从系统需求分析、硬件设计、软件编程以及系统测试等多个方面进行全面而详细的介绍。
STM32单片机作为一款高性能、低功耗的微控制器，广泛应用于各类嵌入式系统中。
通过STM32单片机实现温度控制，不仅可以精确控制目标温度，而且能够实现系统的智能化和自动化。
本文将介绍如何通过STM32单片机，结合传感器、执行器等硬件设备，构建一套高效、稳定的温度控制系统，以满足不同应用场景的需求。
在本文中，我们将首先分析温度控制系统的基本需求，包括温度范围、精度、稳定性等关键指标。
随后，我们将详细介绍系统的硬件设计，包括STM32单片机的选型、传感器和执行器的选择、电路设计等。
在软件编程方面，我们将介绍如何使用STM32的开发环境进行程序编写，包括温度数据的采集、处理、显示以及控制策略的实现等。
我们将对系统进行测试，以验证其性能和稳定性。
通过本文的阐述，读者可以深入了解基于STM32单片机的温度控制系统的设计过程，掌握相关硬件和软件技术，为实际应用提供有力支持。
本文也为从事嵌入式系统设计和开发的工程师提供了一定的参考和借鉴。
二、系统总体设计基于STM32单片机的温度控制系统设计，主要围绕实现精确的温度监测与控制展开。
系统的总体设计目标是构建一个稳定、可靠且高效的环境温度控制平台，能够实时采集环境温度，并根据预设的温度阈值进行智能调节，以实现对环境温度的精确控制。
在系统总体设计中，我们采用了模块化设计的思想，将整个系统划分为多个功能模块，包括温度采集模块、控制算法模块、执行机构模块以及人机交互模块等。
这样的设计方式不仅提高了系统的可维护性和可扩展性，同时也便于后续的调试与优化。
温度采集模块是系统的感知层，负责实时采集环境温度数据。
我们选用高精度温度传感器作为采集元件，将其与STM32单片机相连，通过ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号，供后续处理使用。
温度采集系统
显示：采用传统的四位共阴数码管显示。数码管具有低压低 耗能、寿命长、对外界环境要求低等特点，而且其精度比较高。 采用BCD编码方式显示数字，程序编译简单，价格较低。
软件部分
3.2 DS18B20温度传感器运行时序
软件设计关键在于DS18B20的使用，DS18B20属于单线式 器件，它在一根数据线上实现数据的双向传输，这就需要一定 的协议，来对读写数据提出严格的时序要求，而AT89C51单 片机并不支持单线传输，因此必须采用软件的方法来模拟单线 的协议时序，操作协议为:初使化DS18B20（发复位脉冲）→ 发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。
硬件计
2.3 总体电路设计
本设计主要由单片机、温度采集器、LED数码管显示等部分组成。温度采集器 用来采集温度并将数据转换成单片机可以识别的数据，然后再四位数码管上显示出 测量到的温度。
软件部分
3.1 主程序流程图
主程序的功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的 当前温度值，温度测量每1s进行一次。这样可以在一秒之内测量一次 被测温度，其程序流程见图
软件部分
(1)初始化 单总线的所有处理均从初始化开始，初始化过程是主 机通过向作为从机的DS18B20芯片发一个有时间宽度要求的 初始化脉冲实现的。初始化后，才可以进行读写操作
(2)ROM操作命令 总线主机检测到DS18B20的存在，便可以发出 ROM操作命令之一
（3）存储器操作命令如下表
软件设计
结论
嵌入式系统课程设计(基于ARM的温度采集系统设计)
教师批阅目录一、设计内容............................................................................................................. - 1 -1.1设计目的....................................................................................................... - 3 -1.2设计意义....................................................................................................... - 3 -二、设计方案............................................................................................................. - 5 -2.1设计要求....................................................................................................... - 5 -2.2方案论证....................................................................................................... - 5 -三、硬件设计............................................................................................................. - 6 -3.1设计思路....................................................................................................... - 6 -3.2系统电路设计............................................................................................... - 6 -四、软件设计............................................................................................................. - 8 -4.1设计思路....................................................................................................... - 8 -4.2程序清单..................................................................................................... - 10 -五、心得体会........................................................................................................... - 12 -参考文献................................................................................................................... - 13 -教师批阅基于ARM的温度采集系统摘要：本设计是基于嵌入式技术作为主处理器的温度采集系统，利用S3C44B0xARM微处理器作为主控CPU，辅以单独的数据采集模块采集数据，实现了智能化的温度数据采集、传输、处理与显示等功能，并讨论了如何提高系统的速度、可靠性和可扩展性。
基于单片机的温度控制系统课设报告
基于单片机的温度控制系统摘要：该实验设计基于飞思卡尔MC9S12DG128开发板平台，根据实验任务要求，完成了水温自动控制系统的设计，该系统的温度给定值可由人工通过键盘进行设定，测量温度经过A/D转换由数码管显示，通过PID控制算法对温度进行调节，使温度输出值在给定值上下波动，控制该系统的静态误差为1℃，用LED灯模拟加热强度，并用串口将输出的水温随时间的变化数值发到PC机上。
关键字：飞思卡尔单片机水温控制MC9S12DG1281、设计题目与设计任务σ≤；3.温度误要求：1温度连续可调范围是30-150摄氏度；2 超调量20%<±；4尝试使用能预估大滞后的方法，如史密斯预估，或大林算法；也可差0.5用PID及改进算法。
内容：1．根据题目的技术要求，画出系统组成的原理框图；2. 给出系统硬件电路图；3．确定温度控制方案；4. 给出控制方法及控制程序；5．整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书。
2、前言：随着电子技术和计算机的迅速发展，计算机测量控制技术拥有操作简单、控制灵活、使用便捷以及性价比较高的优点，从而得到了广泛的应用。
单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可以实现对数字信息的处理和控制，因此，单片机广泛应用于现代工业控制中。
利用单片机对温度测量控制会大大提高系统的可靠性和准确性。
该设计实验是在实验室完成，实验任务是设计制作一个水温自动控制系统，控制对象为1L净水，容器为搪瓷器皿。
水温由人工通过4*4的键盘设定，并能在环境温度改变时实现对水温的自动控制，采用PWM技术控制电阻丝的加热，加热强度由8个LED小灯模拟，以保持设定的温度基本不变，测量温度经过A/D 转换在4位数码管上显示（保留一位小数），并将温度每秒钟向计算机发送一次。
一、系统设计的功能该系统的闭环控制系统框图如图所示。
图水温控制系统结构框图单片机对温度的测量控制是基于传感器、A/D转换器以及扩展接口和执行机构来进行的。
基于C51单片机的温度控制系统应用系统设计(附程序)
基于C51单片机的温度控制系统应用系统设计（附程序）基于C51单片机的温度控制系统应用系统设计--------- 单片机原理及应用实践周设计报告姓名：班级：学号：同组成员：指导老师：成绩：时间：2011 年7 月3 日单片机温度控制系统摘要温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。
很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。
因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。
本温度设计采用现在流行的AT89S51单片机，配以DS18B2数字温度传感器，上、下限进行比较，由此作出判断是否触发相应设备。
本设计还加入了常用的液晶显示及状态灯显示灯常用电路，使得整个设计更加完整，更加灵活。
关键词：温度箱；AT89C52 LCD1602单片机；控制目录1引言11.1温度控制系统设计的背景、发展历史及意义11.2温度控制系统的目的11.3温度控制系统完成的功能12总体设计方案22.1方案一 22.2方案二 23DS18B20温度传感器简介73.1温度传感器的历史及简介73.2DS18B20的工作原理7DS18B20工作时序7ROM操作命令93.3DS18B20的测温原理98B20的测温原理：9DS18B20的测温流程104单片机接口设计124.1设计原则124.2引脚连接12晶振电路12串口引脚12其它引脚135系统整体设计145.1系统硬件电路设计14主板电路设计14各部分电路145.2系统软件设计16 系统软件设计整体思路系统程序流图176结束语2116附录22参考文献391引言1.1温度控制系统设计的背景、发展历史及意义随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。
基于STM32单片机的智能温度控制系统的设计
01 引言
03 系统设计
目录
02 研究现状 04 （请在此处插入系统
整体架构设计图）
目录
05 实验结果
07 结论与展望
06
（请在此处插入实验 数据记录表）
基于STM32单片机的智能温度控 制系统设计
引言
随着科技的不断发展，智能化和精准化成为现代控制系统的两大发展趋势。其 中，智能温度控制系统在工业、农业、医疗等领域具有广泛的应用前景。 STM32单片机作为一种先进的微控制器，具有处理能力强、功耗低、集成度高 等特点，适用于各种控制系统的开发。因此，本次演示旨在基于STM32单片机 设计一种智能温度控制系统，以提高温度控制的精度和稳定性。
实验结果
为验证本系统的性能，我们进行了以下实验：
1、实验设计
选用一款典型的目标物体，设定不同期望温度值，通过本系统对其进行智能温 度控制，记录实验数据。
2、实验结果及分析
下表为实验数据记录表，展示了不同期望温度值下系统的实际控制精度和稳定 性：
（请在此处插入实验数据记录表）
通过分析实验数据，我们发现本系统在智能温度控制方面具有较高的精度和稳 定性，能够满足大多数应用场景的需求。
结论与展望
本次演示成功设计了一种基于STM32单片机的智能温度控制系统，实现了对环 境温度的实时监测与精确控制。通过实验验证，本系统在智能温度控制方面具 有一定的优势和创新点，如高精度、低功耗、良好的稳定性等。然而，系统仍 存在一些不足之处，需在后续研究中继续优化和改进。
展望未来，我们将深入研究先进的控制算法和其他传感技术，以提高系统的性 能和适应各种复杂环境的能力。我们将拓展系统的应用领域，如医疗、农业等， 为推动智能温度控制技术的发展贡献力量。
基于单片机的温度控制系统设计
基于单片机的温度控制系统设计摘要：温度是在生产与生活中都常涉及到的表征物体的冷热程度的物理量，故温度控制在各生产领域中都会受到重视。
以stc89c52单片机为主控制单元，以ds18b20为温度传感器，从硬件电路和系统程序这两个方面设计了一种温度控制系统。
结果表明：该系统可以实时存储及显示相关温度数据，并能调控相关温度。
关键词：单片机；温度控制；stc89c52；ds18b20由于系统受其他热源的干扰，系统在实际生产环境下热交换较难控制的，故系统温度往往会因受到外界干扰的影响。
目前，51系列单片机在工业检测领域中得到了广泛的应用，因此我们可以在许多单片机应用领域中，配接各种类型的语音接口，构成具有合成语音输出能力的综合应用系统，以增强人机对话的功能。
stc89c52属于51系列增强型的8位单片机。
为此，本文拟以stc89c52单片机为主控制单元，以ds18b20为温度传感器，来设计温度实时测量及控制系统，该系统能够根据温度传感器ds18b20 所采集的温度在液晶屏上实时显示，并能通过stc89c52单片机的控制把温度控制在设定的范围之内。
一、硬件电路设计本文所设计的系统是一种以stc89c52单片机为主控制单元，以ds18b20为温度传感器的温度控制系统，其主要模块有：单片机最小系统模块、温度采集模块、电源模块、按键处理模块、实时时钟模块、数据存储模块、lcd显示模块以及通讯模块。
该系统可以实时存储及显示相关温度数据，并能调控相关温度。
1、单片机最小系统模块设计在本文所设计的系统中，其控制核心是51系列增强型8位单片机stc89c52。
stc89c52单片机是深圳宏晶科技有限公司生产的一种单片机，在一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分。
每一个单片机包括：一个8位的微型处理器cpu；一个512k的片内数据存储器ram；4k片内程序存储器；四个8位并行的i/o接口p0-p3，每个接口既可以输入，也可以输出；两个定时器/记数器；五个中断源的中断控制系统；一个全双工uart的串行i/o口；片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。
基于STM32的温度采集系统设计
基于 STM32的温度采集系统设计摘要：本文利用STM32的一种微型处理器来当主控的CPU，通过使用一个独立的数据采集模块采集数据，在这个基础上实现了智能化的温度数据采取、然后还有传输、处理和显示等功能。
并商讨了该怎么提高系统的速度、性能和拓展性。
数据采集是获取信号对象信息的过程。
关键词：嵌入式系统；ARM；DS18B20温度传感器；STM32；温度采集；数据的处理一、引言当今社会，随着社会的不断发展，科学技术的不断进步，测温仪器在各个领域的广泛应用，智能化服务已成为这个时代温控系统发展的重要趋势。
温度控制在生活中还有在工业领域中涉及的非常多，像室内、供暖机构、天气预告等这些场所的温度控制。
像之前传统的温度控制都是手动的，操作起来很麻烦。
本文系统设计目的，首先它得是实现一种精准度高的系统来采集的温度控制系统，其应用必须得以普及，功能强大。
二、整体系统设计（一）系统方案设计第一个方案：需要使用模拟分立的元件，例如电容、电感、晶体管等非线性元件，观察采集的温度和显示的具体效果，这个方案的设计十分的好理解，特别简单，并且它的操作也不是特别的难，还有个好处，就是它的价格是非常合适的。
缺点就是如果用分立的元件，会造成它的分散性特别的大，对集成数字化是十分不好，而且最后测量之后，会存在很大的误差的，所以这个方案的可行性不太好，尽量不用。
第二个方案：选用PC机作为本次设计的主控机。
利用温度传感器来选用温度的信号，通过信号放大器之后，再送到A/D转换芯片中，然后再一次的经过拥有单片机的检测系统来进行下一步的解析和处理，然后再利用通信线路到PC机的上面，在PC的上面也可以通过对温度信号来进行很多的解析和处理的方式，所以这个方案简单来说还是不错的。
（二）系统工作原理通过了解设计需求方面确定了系统的总体方案，这个整体的系统其实是根据使用单片机、温度的传感器、显示屏的模块、报警器还有按键等五个部分来组成的。
使用者最开始得先将这个温度的报警的值输入到程序里，也就是温度的上下限。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
温度采集与控制系统不仅在工业中大量应用， 在日常家 居 生 活 中 也 有 广 泛 的 用 途 。 ［１－３］ 在 温 度 采 集与控制系统中，常会用 到 单 片 机 。 ［４－６］ 单 片 机 具 有 多功能、高性能、高 速 度、低 电 压、低 功 耗、外 围 电 路 内装化及片内 储 存 器 容 量 可 增 等 特 性，现 在 已 广 泛 应用于智能仪器 仪 表、工 业 控 制、家 用 电 器、医 用 设 备 、航 空 航 天 、汽 车 设 备 等 专 用 设 备 的 智 能 化 管 理 及 过程控制等领 域 。 ［７－１１］ 本 文 对 温 度 采 集 与 控 制 系 统
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ＳＣＭ，Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，Ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ
１ 引 言
不 同 ，它 采 用 单 根 信 号 线 ，既 可 传 输 时 钟 信 号 又 可 传 送 数 据 信 号 ，而 数 据 可 双 向 传 送 ，因 此 这 种 总 线 技 术
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｕｓｉｎｇ ＳＣＭ ａｓ ａ ｅ－ ｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ｗｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｌｏｃｋ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｃｌａｓｓｅｓ ｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ＬＣＤ ｓｃｒｅｅｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｔｔｉｎｇ，ｉｔ ｃａｎ ｍａｋｅ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ
具 有 线 路 简 单 、成 本 低 廉 、便 于 扩 展 和 维 护 等 优 点 。 单总线 上 同 样 允 许 挂 接 多 个 单 总 线 器 件。 因
此，每个单总线 器 件 必 须 有 各 自 固 有 的 地 址。 单 总 线通常需接一个 约 ４．７ｋΩ 的 上 拉 电 阻。 这 样，当 总 线空闲时，状态 为 高 电 平。 图 １ 电路。
（３）读时序：当 主 机 从 ＤＳ１８Ｂ２ 读 取 数 据 时，产 生 读 时 序 。 此 时 ，主 机 将 数 据 线 的 电 平 从 高 拉 到 低 ， 使读时序被初始化。如果此后 １５ｕｓ内，主机在 总线 上采样到高电平，则从 ＤＳ１８Ｂ２读“１”。
３ 温 度 采 集 控 制 系 统 设 计
ＤＳ１８Ｂ２０的工作时 序 包 括 初 始 化 时 序、写 时 序
单总线适用于 单 主 机 系 统，能 够 控 制 一 个 或 多 个从机设备。主 机 通 常 是 单 片 机，从 机 一 般 是 单 总 线器件，它 们 之 间 通 过 一 条 信 号 线 进 行 数 据 交 换。 美国 ＤＡＬＬＡＳ公司推 出 的 单 总 线 技 术 与Ｉ２Ｃ 总 线
第 ３９ 卷 第 １０ 期 专 辑 ２０１２ 年 １０ 月
计算机科学 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．１０Ｓｕｐｐ Ｏｃｔ ２０１２
基于单片机的一种嵌入式温度采集实时控制系统设计研究
韩泽远 张 宁 闫 陶
（北 京 联 合 大 学 信 息 学 院 北 京 １００１０１）
摘 要 针对目前温度采集实时控制的广泛使用的现状，以单片机为电子器件，设计了一种带数字钟的测 温 控 制 系 统。系统通过字符型 ＬＣＤ 液晶屏幕显示时间类参数，并根据温度设定，实时控制温度。实验结 果 表 明，本 系 统 效 果 较好。 关 键 词 单 片 机 ，温 度 采 集 ，控 制 系 统
和读时序。 （１）初始化：单片机将数据线的电平拉低 ４８０～
９６０ｕｓ后释放，等待１５～６０ｕｓ，单总线器 件 即 可 输 出 一个持续６０～２４０ｕｓ的 低 电 平 （存 在 脉 冲 ），单 片 机
本 文 受 ２０１２ 年 启 明 星 项 目 资 助 。 韩 泽 远 男 ，硕 士 生 ，主 要 研 究 方 向 为 通 信 电 子 技 术 ；张 宁 男 ，教 授 ，硕 士 生 导 师 ，主 要 研 究 方 向 为 通 信 电 子 教 学 。
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ａｎ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＣＭ
ＨＡＮ Ｚｅ－ｙｕａｎ ＺＨＡＮＧ Ｎｉｎｇ ＹＡＮ Ｔａｏ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１０１，Ｃｈｉｎａ）
进行研究，设计 了 一 种 温 度 采 集 系 统。 这 种 系 统 利
用 ＡＴ８９Ｃ５１ 单 片 机 控 制 单 总 线 温 度 传 感 器 ＤＳ１８Ｂ２０以及 ＤＳ１３０２ 实时时钟，并通过 ＬＣＤ 液 晶 显示对温度发生的变化进行实时测量与控制。
２ 单 总 线 技 术 分 析
图１ 单片机与单总线器件 ＤＳ１８Ｂ２０的接口电路
· ３９ ·
收到此应答后即可进行操作。 （２）写时 序：当 主 机 将 数 据 线 的 电 平 从 高 拉 到
低时，形成写时序，有写“０”和写“１”两种时序。 写时 序 开 始 后 ，ＤＳ１８Ｂ２０ 在 １５～６０ｕｓ期 间 从 数 据 线 上 采 样。如果采样到低电平，则 向 ＤＳ１８Ｂ２０ 写“０”；如 果 采样到高电平，则向 ＤＳ１８Ｂ２０写“１”，两 个 独 立 的 时 序 间 至 少 需 要 １ｕｓ的 恢 复 时 间 （拉 高 总 线 电 平 ）。