智能温度控制系统设计

智能温度控制系统设计
智能温度控制系统设计

智能温度控制系统设计

摘要:在日常生活中,温度和温差对我们的生活都有非常大的影响。目前在大城市许多的高档公寓已经实现自动控温,然而在普通公寓并没有实现此类控温系统,因此同高档公寓形成了对比,为实现更多的地方使用自动控温系统,本设计通过单片机实现对温度的恒定控制,更廉价,更方便,适用于普及大多数家庭的使用。对我们的生活会有很大的帮助。智能自动控温全面实现全自动化、无人化,都可减少可控因素带来的损失。设计智能自动控温系统,利用温度感应器、报警器、LED显示器通过对单片机的控制实现智能自动控温,解决由于温度不稳定而带来的一系列问题。

本次设计主要以AT89C51单片机为主控核心,与LED显示器、键盘、报警模块等相关电路结合。利用单片机为设计主核心,外接电路连接LED显示器、键盘、报警模块。预定温室内部温度,当温室内部温度有所升高或降低时,此时通过外接电路连接的报警模块发出警报,通过电加热器来调节温室内部温度从而达到温室内部温度恒定。

关键词:单片机,温度传感器,键盘,LED显示器,电加热器

Design of a Temperature-Control System

Abstract

In everyday life , the temperature and the temperature difference to our lives have a very big impact. Currently many of the luxury apartments in big cities have automatic temperature control, however, did not materialize in apartments such temperature control system , thus forming a contrast with the high-end apartments , to achieve more places to use automatic temperature control system , the design by MCU constant control of temperature , cheaper , more convenient, suitable for universal use in most families . Our life will be a great help . Intelligent fully automatic temperature control fully automated , unmanned , can reduce the losses caused by uncontrollable factors . Intelligent automatic temperature control system design , the use of temperature sensors, alarm , LED display microcontroller achieved through intelligent automatic temperature control , solve a series of problems due to temperature instability brought about .

The design is mainly to AT89C51 master core, combined with the associated circuitry LED monitors, keyboards, alarm module. Use microcontroller as the main core of the design , external circuit connecting the LED display, keyboard, alarm module . The predetermined temperature inside the greenhouse , while the temperature inside the greenhouse be raised or lowered , this time through the external circuit connected to the alarm module alarm , an electric heater to adjust the temperature inside the greenhouse so as to achieve a constant temperature inside the greenhouse .

Keywords: microcontroller, temperature sensor, keyboard, LED displays, electric heater

目录

第一章绪论 (1)

1.1论文背景及意义 (2)

1.2国内外现状 (3)

1.3论文结构与内容 (4)

第二章总体设计方案 (4)

2.1单片机的选择与简介 (5)

2.2温度传感器的选择 (6)

2.3LED显示器选择 (8)

2.4键盘的选择 (10)

2.5 其他外围器件 (14)

第三章软件程序设计 (16)

3.1 软件设计思路: (16)

3.2智能控温系统总流程图 (17)

3.3DS18B20子程序流程图 (18)

3.4温差子程序流程图 (19)

3.5根据温差的大小使电加热器的子程序流程图 (20)

第四章结论 (21)

致谢 (22)

参考文献 (23)

第一章绪论

计算机的发明把人类科技推向更高层次科技,从银河系列到现在的微型计算机,充分的证明随着时间的不断增加,社会也正在不断的发展。在古代,我们就能看出人们为了计算某些东西从而发明的算盘,在当代我们又发明了计算机,然而计算机并非只用于计算,它已经更广泛的渗入到各个领域,从小到大的说,我们日常生活中能利用到计算机,简单的利用计算机功能来控制或者代替我们可以不利用人工能做的事情,在工业上我们也能利用更多计算机的功能来控制机械的运转,在学习我们上可以利用计算机通过Internet上网学习、看电影、购物等等。未来计算机的使用及普及能使我们的生活更加的美好、方便。总之,我们的生活是离不开计算机的应用,计算机已然成为我们未来生活中不可缺少的一部分,计算机也在不断的推动着我们的生产生活。从古至今来说,我们有着五千年的文化历史,到现在计算机已经成为促进现代文明的进步,推动人类社会发展的“智能工具”。

微处理器芯片微型计算机(单片机)被称为微控制器,它被设计用于各种特殊的控制器的一般或特殊的微机系统,普通计算机的高密度集成,以及RAM和ROM的卷,以及输入/输出接口,计时器和其它电路在单芯片上构成。

MCU被广泛使用,它具有以下特定特征:小的、灵活的、低成本的、易于商品化。它可以非常容易地被组装成各种智能控制设备,可以有效地解决各种从简单到复杂的控制任务,从而使复杂的工作简单化,避免人工控制不当带来的损失。抗干扰能力强,适应温度范围宽,可以在恶劣的环境条件下进行可靠地工作,这是其他机型无法比拟的。在生活工作中可以很便捷地进行多种机型控制,使全部系统的效率大大的提高。单片机具有体积小、功耗低、价格低等多方面有点,现如今已经开发了一些主微控制器(如8051 ),在所需硬件上嵌入更多更专业的专用型单片机,因此单片机广泛的应用已经在计算机控制领域达到了一个相当不错的效果。

MCU应用的意义不仅带来巨大的经济效益。更重要的意义在于,单片机的应用正在从根本上改变了传统的系统设计思想和设计方法。原来为了实现大部分的

功能,必须利用模拟电路或者数字电路才能完成,现在看来我们只需要利用单片机通过软件控制就能完成原来复杂的问题。我们把这种控制称之为为控制技术,这种技术给我们带来最大化的利益,它的出现是具有非常大的意义。我们也可以说这是又一次的技术革命,这种技术的出现将在日后的生活生产中进一步的完善,进一步的发展。

1.1论文背景及意义

在人们的日常生活、工业制造、制冷等领域,温度作为当前环境的重要因素之一,被人们广泛的作为参考因素来使用,从而保证各项工作的正常运行,如火灾报警、温室或粮仓中温度的实时监测、冷库温度的调节等,因此以温度参数为基础而设计的温度控制系统被广泛开发和使用。使用传统意义上的温度计采集温度信息,不但采集精度低,实时性差,而且操作人员的劳动强度高,不利于广泛的推广。此外由于环境因素导致的数据难以采集的问题,特别是在工厂,火灾等的现场,工作人员不能长时间停留在现场观察和采集温度,就需要实现能够将数据采集并将其传送到一个地方集中进行处理,以节省人力,提高效率,但这样就会出现数据传输的问题,由于厂房大、需要传输数据多,使用传统方法容易造成资源浪费而且可操作性差,精度不高,这都在不同程度上限制了工作的进行和展开。因此,高精度,低成本,实时性好的温度控制系统亟待人们去开发。

市场决定技术,技术引导产品的开发,在这样的环境下,与温度控制相关的电子类产品的开发成为当今的研究热点。随着单片机技术的日益成熟,应用范围的逐渐扩大,以单片机为核心的控制系统,逐渐应用到生活中的很多方面,这不仅克服了温度控制系统中存在的严重时延,节省了人力,提高了采样频率,而且在很大程度上提高了控制效果和控制精度。

进入21世纪后,温度检测系统已逐步走向复合型和智能化,温度作为其中的重要参数,其测量的准确性对提高正确性是很重要的,研究和设计高性能的温度控制系统具有非常重要的意义,而其中最重要的器件就是温度传感器,它的性能也直接影响到了采集的温度数据的精度和时效性。

现如今,智能温度传感器正迅速朝着高精度、高可靠性及安全性等高科技的

方向发展,提高温度传感器测温精度和分辨力,增加传感器测试功能,提高总线技术的标准化与规范化,增强可靠性及安全性设计,虚拟温度传感器和网络温度控制器的设计成为当前要解决的主要问题。

由美国Dallas公司生产的DS18B20温度传感器具有单总线,两种工作模式,能够直接读出被测温度等特点,特别是它的单总线设计,使得系统结构简单,可以节省单片机的I/O接口的开销,多个传感器可共用一个接口而不会产生干扰;虽然软件设计复杂,但通过软件的设计,可以提高可靠性,增强抗干扰能力,适合于恶劣的环境,共地模式[2]使得它耗电量小,支持串行数据传输,传输距离远;温度测量范围广,精度高,可根据实际情况实现精度的变换,因而成为目前各类有关温度采集工作的首选。

1.2国内外现状

(1)国外温度测控系统研究

国外对温度控制技术研究较早,始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表,采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温度测控技术发展很快,一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。

(2)国内温度测控系统研究

我国对于温度测控技术的研究较晚,始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上,才掌握了温度室内微机控制技术,该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。我国温度测控设施计算机应用,在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在技术上,以单片机控制的单参数单回路系统居多,尚无真正意义上的多参数综合控制系统,与发达国家相比,存在较大差距。我国温度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度,生产实际中仍然有许多问题困扰着我们,存在着装备配套能力差,产业化程度低,环境控制水平落后,软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。

1.3论文结构与内容

本设计最终目的是实现监测室内温度变化的功能检测系统,要求其精度高,使用范围适合与家庭、综合办公楼等室内监测。具有操作简便、成本低的特点。通过充分的调研、综合分析、比较各种测量方法以及各种改善室内温度的方法,本设计以单片机最小系统为核心,采用LED显示及报警模块系统和外接电路等来实现,将室内温度测量和控制有机的结合起来。主要完成的设计内容如下:(1)主控制核心,采用AT89C51单片机为主控单元。

(2)温度传感器,使用DS18B20来进行数据的传输。

(3)报警模块,温度变化的大小触发模块报警。

(4)显示器,采用LED显示器。

(5)电加热器,通过报警模块的警报触发电加热器自动调节温度。

第二章总体设计方案

程序电路设计总体设计方框图如图(1-1)所示,控制器采用单片机AT89C51,温度传感器采用DS18B20,用4位LED数码管以串口传送数据实现温度轮流显示。

2.1单片机的选择与简介

本次设计主要是以单片机AT89C51作为主控核心,单片机是一种集成的电路芯片,主要是利用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的CPU(中央处理器)、RAM(随机存储器)、ROM(只读存储器)等功能集成在一块硅片上来构成规模小、携带方便、实用的微型计算机系统。单片机(MCU)又名为单片微控制器,它不具有完整逻辑功能的芯片,而是把一个计算机的系统缩小拓展到一个可以承载的芯片上。单片机是由4部分组成,其基本组成类似最小系统的微型单片机,但是和计算机相比,它缺少了计算机的外围设备。简单地说:一块芯片类似一台计算机。在早期,单片机仅仅是由CPU的专用处理器芯片发展而来的,其中最主要是的设计理念是将大量的外围设备和CPU集成到一起,使得系统小,而更容易进行复杂的控制中。INTEL的8080就是按照这种设计理念设计的,其规格都是8-4位的,其中最成功的是INTEL的8051,随后发展出来的MCS51系列单片机就

是在INTEL基础上设计出来的,因为简单可靠而性能不错获得广大用户的好评。

虽然2000年以来ARM 发展出32位的超高主频300M的高级单片机,但是基于8051单片机已经被广泛使用并且使用后的效果已被众人所青睐。本次设计利用的单片机,通过单片机来控制目标实现所需目的,考虑在设计环节中的种种因素我们不得不考虑单片机的选择。按照单片机的应用分类,我们不能去选择那种控制大型的即工控型,我们要选择那种适合我们做本次设计的单片机。例如:80C51类单片机即是通用型又是总线型的,它的体积小、质量轻、价格还便宜、为学习、应用和开发都提供着不可或缺的条件,同时它的功能很适合本次设计的实施。外形及引脚如图2-1所示。

图2-1单片机的种类

2.2温度传感器的选择

温度传感器是指能感受温度变化,把这种变化转成可用输出信号的传感器。温度传感器的种类是非常多的,按照测量方式:接触式和非接触式两种,按照传感器的制作材料及电子元件特性:热电阻和热电偶两种。

利用传感器DS18B20来实现控制温度自动调节,DS18B20作为新的‘一线器件’,具有体积更小、适用电压更宽广、更经济的数字化传感器,结合一线总线

DS18B20、DS1822 “一线总线”数字化温度传感器同DS1820一样,DS18B20也支持“一线总线”接口,测量温度范围为 -55°C~+125°C,在-10~+85°C 范围内,精度为±0.5°C。DS1822的精度较差为± 2°C 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量,如:环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。新的产品支持3V~5.5V的电压范围,使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜,体积更小。 DS18B20、 DS1822 的特性 DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率,精度为±0.5°C。可选更小的封装方式,更宽的电压适用范围。分辨率设定,及用户设定的报警温度存储在EEPROM中,掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的!性能价格比也非常出色! DS1822与 DS18B20软件兼容,是DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM,精度降低为±2°C,适用于对性能要求不高,成本控制严格的应用,是经济型产品。继“一线总线”的早期产品后,DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多的选择,让我们可以构建适合自己的经济的。

图2-2 DS18B20结构图

温度传感器DS1820虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点,但在实际运用中应该注意一下几点:较小的硬件开销需要相对复

杂的软件进行补偿,由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送,因此,在对DS1820进行读写编程时,必须严格的保证读写时序,否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时,对DS1820操作部分最好采用汇编语言实现。在DS1820的有关资料中均未提及单总线上所挂DS1820数量问题,容易使人误认为可以挂任意多个DS1820,在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS1820超过8个时,就需要解决微处理器的总线驱动问题,这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。连接DS1820的总线电缆是有长度限制的。试验中,当采用普通信号电缆传输长度超过50m时,读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时,正常通讯距离可达150m,当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时,正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此,在用DS1820进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。在DS1820测温程序设计中,向DS1820发出温度转换命令后,程序总要等待DS1820的返回信号,一旦某个DS1820接触不好或断线,当程序读该DS1820时,将没有返回信号,程序进入死循环。这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。

2.3LED显示器选择

为了能够显示所测得温度值实现实时监控,同时为了节约成本我们将利用多支LED数码显示管而且还要达到显示器呈动态显示状态。

下面列出了LED的七段码表(字型码)

7406和7407的结构和功能如下:它们的外部引角完全相同,不同的是7406是集电极开路反向驱动y=a,7407是集电极开路同向驱动Y=A。

7406、7407电路的外部引脚图如下:

VCC:正电源端,+5V

GND:接地端

XA:输入端

XY:输出端

图2-3-1 7406、7407外部结构图

图2-3-2 7406、7407主要参数

图2-3-3 并行借口显示电路

2.4键盘的选择

在微机系统中键盘是最常用的输入设备,键盘通常由数字键和功能键组成,其规模取决于系统的要求。

键盘可以分为编码键盘和非编码键盘,编码键盘的按键识别、去抖动、

键编码都由硬件完成;非编码键的上述功能在少量的硬件支持下由软件完成。由此可见编码键盘产生键编码的速度快且基本不占CPU的时间,但硬件开销大,电路复杂,成本高;非编码键盘则硬件电路简单,成本低,但占用CPU

的时间长。

键盘接口电路有两个基本特点:(1).是随机性,系统操作人员对键盘的操作是随机的,所以操作的键也是随机的;(2).是抖动性,这是键盘的机械特性决定的。根据这两个特点可以得出以下的接口设计原则:

●键盘的电平与系统总线电平兼容。

●单片机能够有效地抑制键盘抖动。抑制抖动是由软件实现的,一般采用

多数为主的原则。

●单片机系统能实现对键盘的有效控制。单片机系统键盘接口的目的是为

了控制键盘,而键盘电路不能影响总线。

(1)消抖措施:

在一般电路设计中,按键按下闭合后,应产生一个一个负脉冲。但由于在按键按动时总有一些抖动,因此在负脉冲的开始和末尾部位总要出现一些毛齿波,其长短与开关的机械特性有关,一般为5~10ms。除了抖动之外还有重键,即一个键按下后紧接着又按下一个键,或者两个键同时按下,这些需要采取一定的措施加以消除。

目前消除抖动的方法有两种,一种是用硬件电路来实现,即用RC滤波电路滤除抖动。另一种就是软件延时的方法来解决。在本设计中主要以软件去抖动。主要通过延时来等待信号稳定,在信号稳定后查询健码。其过程是在查询到有按健按下后延时一段时间(12ms~20ms),再查询一次看是否有按健按下,若第一次查询不到,则说明前一次查询结果为干扰或抖动,若这一次查询到有按健按下,则说明信号已经稳定,然后判断闭和按健的按码。当闭和按健的健码确定之后,

再去查询按键是否释放,待按键释放后再进行处理,这样即可消除释放抖动的干扰。重键则以后一次查询为最后结果。

(2)键盘接口及扫描方式说明:

通过对设计要求的具体分析,在这里采用矩阵式键盘来控制系统参数的输入和调整。矩阵式键盘又成为行列式键盘。

假设0键被按下,称为被按键或闭合键,这时,键盘矩阵中A点的行线和列线相通.

行扫描法的基本原理是这样的:使一条列线为低电平,如果这条列线上没有闭合键,则各行线的状态都为高电平;如果列线上有闭合键,则相应的那条行线即变为低电平.这样,就可以根据行线号和列线号求得闭合键的键码.

行扫描的过程是:先使输出口输出FEH,然后输入行线状态,判断行线状态中是否有低电平,如果没有低电平,则使输出口输出FDH,再判断行线状态.到输出口输出FCH时,行线中有状态为低电平,则闭合键找到.至此,行扫描似乎可以结束,但实际上扫描往往继续进行下去,以排除可能出现的多键同时被按下的现象.

键盘中有4根行线和4根列线,经限流电阻接+5V电源上,按键跨接在行线和列线上,4×4行列结构可构成16个按键。当无键闭合时,74922芯片的x、y 接口处于开路状态。当有键闭合时,与闭合键相连的两条I/O口线之间短路。判断有无按键按下的方法是:一,置74922的x1、x2、x3、x4为输入状态,从行线输出低电平,读入列线数据,若某一列线为低电平,则该列线上有键按下。第二步,置74922的y1、y2、y3、y4口为输入状态,从列线输出低电平,读入行线数据,若某一行为低电平,则该行线上有按键按下。综合一、二两步的结果,可确定按键的编码号。但是键闭合一次只能进行一次键功能任务,因此须等待按键释放后,在进行键功能操作。通过循环扫描方式可以重复扫描是否有键按下,并在键按下后等待一定时间,在这段时间可以消除按键的抖动。

(3)键盘功能说明:

通过键盘的不同键来设定我们需要的数值,对数字的输入设定用“*”键,当正确无误时按“ENTER”键,有误时按下“CENCER”键以便重新输入。按“#”键来进行设定温度与实测温度的显示变换。“RUN”键用来启动系统工作,当没有按该键时系统处于炉温预热状态,也就是炉温保持在700℃的状态,该状态由

加热器进行控制这里不进行介绍。上限、下限两键是分别进行温度上下限设定的

按键。

(4)键盘与8051实际接线图如下:

图2-4 人机控制显示通道

本电路经A/D转换、十进制、乘4、显示,省略D1(小数)取3位数整数输出,最大转值=FFH(225),放大器741为放大101倍时,则本电路的最大显示值值为750。(5)求键值

根据按键的位置求键值的方法很多,对于4×4的键盘,采用查表法求取:

键识别码=行码求反(高4位)+列码(低4位)

按键行码列码键识别码

0 1110 0111 00010111 17H

1 1110 1011 00011011 1BH

2 1110 1101 00011101 1DH

3 1110 1110 00011110 1EH

4 1101 0111 00100111 27H

5 1101 1011 00101011 2BH

6 1101 1101 00101101 2DH

7 1101 1110 00101110 2EH

8 1011 0111 01000111 47H

9 1011 1011 01001011 4BH

* 1011 1101 01001101 4DH

上限 1011 1110 01001110 4EH

下限 0111 0111 10000111 87H

ENTER 0111 1011 10001011 8BH

# 0111 1101 10001101 8DH

CANCER 0111 1110 10001110 8EH

键功能说明如下:

‘上限’键设定上限温度,再按一次可以取消设定值

‘下限’键设定下限温度再,按一次可以取消设定值

“*” 键进行工作温度段设定模式,当设定温度和实际温度相等时电机动作。“ENTER”键对设定的温度进行确定,重复按下即可以使系统转到运行状态“CANCER” 键对设定的温度进行取消操作。

“#” 键用来显示系统当前实际温度和设定温度值。

5.4.2 74922引脚说明及功能

OSC:震荡消除抖动电路,并发出两种信号:

① 内部计数器停止计数

② 使DA脚(未按键时保持在LO的电平)

变为HI的电平,若按键未放开会一直保持HI电平,

当按键放开时,才转为LO的电平。

DA:数据有效信号。

/OE:输出使能。

D~A:按键值输出,依BCD码输出。

⒉功能说明:

在设计软件程序中,有时在硬件电路增加一些专用IC,就可简化软件程序的设计,但唯一缺点就是提高了成本。

本电路将键盘扫描交给74922IC来完成,只要检测DA脚由LO →HI(按)、HI→LO (放),就将74922的D、C、B、A读入8051。

2.5 其他外围器件

⑴ 手动及自动复位电路

电源采用双刀双掷开关。S1a为电源开关,S1b为上电复位开关,二者同步动作。刚开机时S1a闭合, S1b断开,电源立即工作并建立起电压UCC。由于电容器C3两端的压降不能突变,就使C点电位UC=UCC;依次经过反相器F1和F2放大整形,C4与R2微分后,产生复位信号(正脉冲),将80C31和8279复位。然后电源又沿着UCC→C3→R1→GND的途径迅速给C3充C5电,使UC不断下降,当UC低于F1的开户电压时,F2的输出又恢复成低电平。因此,每次开机时都产生一个复位脉冲,将整个系统复位,关机后, S1b拨至a将C3短路, C3上的电荷立即被泄放掉,保证再次重新开机时仍能产生复位信号。鉴于开关闭合需一定的时间且会拌有抖动现象,致使UC的上升沿不陡峭,现利用F1, F2对UC的波形进行放大和整形,使复位脉冲的沿口陡直,此外, F1和F2隔离作用,能提高复位电路带负载的能力。

⑵ 看门狗电路

在控制系统中,当出现干扰或软件错误时,会导致程序乱飞和系统瘫痪。改善这类系统可靠性的一种简单、有效的措施是采用看门狗电路。

为提高系统的可靠性,由硬件和软件组成两级(看门狗).由NE555定时器构成的看门狗电路,R3、C5为定时元件,由单稳态电路产生的正脉冲宽度为tw=1.1R3C6=123μS. C5e用于滤除高频干扰。

当系统工作正常时,看门狗电路不起作用,当系统运行不正常时,8051不能给定时器送去触发脉冲; NE555中的单稳态触发器就输出脉宽大于4μS的负脉冲,经F6反相后加至8051的复位端,使系统能可靠地复位,迅速恢复正常运行状态。(3)时钟电路、复位、看门狗与8051电路接线图

图2-5 时钟及复位电路

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度.

第三章软件程序设计

3.1 软件设计思路:

智能温控系统设计方案论证:考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是非常容易想到的,所以可以采用两只温度传感器DS18B20。通过此传感器,单片机可以很容易读取被测温度值,将温度进行转换输出,再将两温度进行相减得出温差输出,最后根据的温度和温差的大小,使电加热器进行相应动作,即可满足设计要求。

3.2智能控温系统总流程图Array

图3-2 控温系统总流程图

智能温度控制系统设计

目录 一、系统设计方案的研究 (2) (一)系统的控制特点与性能要求 (2) 1.系统控制结构组成 (2) 2.系统的性能特点 (3) 3.系统的设计原理 (3) 二、系统的结构设计 (4) (一)电源电路的设计 (4) (二)相对湿度电路的设计 (6) 1.相对湿度检测电路的原理及结构图 (6) 3.对数放大器及相对湿度校正电路 (7) 3.断点放大器 (8) 4.温度补偿电路 (8) 5.相对湿度检测电路的调试 (9) (三)转换模块的设计 (9) 1.模数转换器接受 (9) 2.A/D转换器ICL7135 (9) (四)处理器模块的设计 (11) 1.单片机AT89C51简介及应用 (11) 2.单片机与ICL7135接口 (14) 3.处理器的功能 (15) 4.CPU 监控电路 (15) (五)湿度的调节模块设计 (15) 1.湿度调节的原理 (15) 2.湿度调节的结构框图 (16) 3.湿度调节硬件结构图 (16) 4.湿度调节原理实现 (16) (六)显示模块设计 (17) 1.LED显示器的介绍 (17) 2.单片机与LED接口 (17) (七)按键模块的设计 (18) 1.键盘接口工作原理 (18) 2.单片机与键盘接口 (19) 3.按键产生抖动原因及解决方案 (19) 4.窜键的处理 (19) 三、软件的设计及实现 (19) (一)程序设计及其流程图 (20) (二)程序流程图说明 (21) 四、致谢 (22) 参考文献: (22)

智能温度控制系统设计 摘要: 此系统采用了精密的检测电路(包刮精密对称方波发生器、对数放大及半波整流、温度补偿及温度自动校正及滤波电路等几部分电路组成),能够自动、准确检测环境空气的相对湿度,并将检测数据通过A/D转换后,送到处理器(AT89C51)中,然后通过软件的编程,将当前环境的相对湿度值转换为十进制数字后,再通过数码管来显示;而且,通过软件编程,再加上相应的控制电路(光电耦合及继电器等部分电路组成),设计出可以自动的调节当前环境的相对湿度:当室内空气湿度过高时,控制系统自动启动抽风机,减少室内空气中的水蒸气,以达到降低空气湿度的目的;当室内空气湿度过低时,控制系统自动启动蒸汽机,增加空气的水蒸气,以达到增加湿度的目的,使空气湿度保持在理想的状态;键盘设置及调整湿度的初始值,另外在设计个过程当中,考虑了处理器抗干扰,加入了单片机监视电路。 关键词: 湿度检测; 对数放大; 湿度调节; 温度补偿 一、系统设计方案的研究 (一)系统的控制特点与性能要求 1.系统控制结构组成 (1)湿度检测电路。用于检测空气的湿度[9]。 (2)微控制器。采用ATMEL公司的89C51单片机,作为主控制器。 (3)电源温压电路。用于对输入的200V交流电压进行变压、整流。 (4)键盘输入电路。用于设定初始值等。 (5)LED显示电路。用于显示湿度[10]。 (6)功率驱动电路(湿度调节电路)

家用空调温度控制器的控制程序设计

《微机原理及接口技术》 课程设计说明书 课题:家用空调温度控制器的控制程序设计专业: 班级: 姓名: 学号: 指导老师:王亚林 2015年1月8 日

目录 第1章、设计任务与目标................................................................................ 错误!未定义书签。 设计课题:................................................................................................ 错误!未定义书签。 设计目的:................................................................................................ 错误!未定义书签。 设计任务:................................................................................................ 错误!未定义书签。 基本设计要求:............................................................................................................. 错误!未定义书签。 第2章、总体设计规划与方案论证 (6) 设计环节及进程安排 (6) 方案论证 (5) 第3章、总体软件设计说明及总流程图 (10) 总体软件设计说明 (10) 总流程图 (11) 第4章、系统资源分配说明 (13) 系统资源分配 (13) 系统内部单元分配表 (13) 硬件资源分配 (15) 数据定义说明 (16) 部分数据定义说明 (16) 第5章、局部程序设计说明 (17) 总初始化以及自检 主流程 按键音模块 (17) .2 单按键消抖模块 (17) PB按键功能模块 (18) 基本界面拆字模块 (19) 4*4矩阵键盘模块 (19) 模式显示模块 (20) 显示更新模块 (21) 室内温度AD转换模块 (21) 4*4矩阵键盘扫描子程序 (21) 整点报时模块 (23) 空调进程判断及显示模块 (23) 三分钟压缩机保护模块 (23) 风向摆动模块 (24) 驱动控制模块 (24) 定时开关机模块 (25) 第6章、系统功能与用户操作使用说明 (26)

空调控制系统

1总体方案设计 随着人们生活水平的提高,人们对空调的舒适性和空气品质的要求越来越高,分体式空调已不能满足人们的要求,户式中央空调得到了迅猛的发展。就室内居住环境而言,恒温环境并非是卫生和舒适的。因为除了温度外,还有湿度、空气流速、空气洁净度等诸多因素影响到舒适的程度。而传统的中央空调靠设置机械温控开关来实现房间的恒温控制。这种控制方法,一方面操作不方便;另一方面温度波动范围大,不但影响人的舒适感,而且会造成一定的能量损耗。采用单片机温度控制系统控制的户式中央空调系统,可以根据室内的环境因素,调节风机的转速,为人们创造一个舒适的室内环境,同时又节省电。 随着电子技术的发展,特别是随着大规模集成电路的产生,给人们的生活带来了根本性的变化,如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃,那么单片机技术的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。目前,单片机在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用。特别是其中的C51系列的单片机[3]的出现,具有更好的稳定性,更快和更准确的运算精度,推动了工业生产,影响着人们的工作和学习。而本次设计就是要通过以C51系列单片机为控制核心,实现空调机温度控制系统的设计。 1.1方案一 选用AT89C51单片机为中央处理器,通过温度传感器DS18B20对空气进行温度采集,将采集到的温度信号传输给单片机,由单片机控制显示器,并比较采集温度与设定温度是否一致,然后驱动空调机的加热或降温系统对空气进行处理,从而模拟实现空调温度控制单元的工作情况。在整个设计中,涉及到温度检测电路、驱动控制电路、显示电路、键盘电路以及电源的设计等电路。其中单片机的控制程序是起到各个电路之间的相互协调,控制各个电路正常工作的至关重要的作用。其方框图如下: 图1-1 方案一设计图框 该图控制简单,思路清晰,各单元模块的相互衔接较简单,同时成本低廉,用的各种器件都是常用器件,更具有使用性。 1.2方案二

单片机课程设计(温度控制系统)

温度控制系统设计 题目: 基于51单片机的温度控制系统设计姓名: 学院: 电气工程与自动化学院 专业: 电气工程及其自动化 班级: 学号: 指导教师:

2015年5月31日 摘要: (3) 一、系统设计 (3) 1.1 项目概要 (3) 1.2设计任务和要求: (4) 二、硬件设计 (4) 2.1 硬件设计概要 (4) 2.2 信息处理模块 (4) 2.3 温度采集模块 (5) 2.3.1传感器DS18b20简介 (5) 2.3.2实验模拟电路图 (7) 2.3.3程序流程图 (6) 2.4控制调节模块 (9) 2.4.1升温调节系统 (9) 2.4.2温度上下限调节系统 (8) 2.43报警电路系统 (9) 2.5显示模块 (12) 三、两周实习总结 (13) 四、参考文献 (13) 五、附录 (15)

5.1原理图 (15) 摘要: 在现代工业生产中,温度是常用的测量被控因素。本设计是基于51单片机控制,将DS18B20温度传感器实时温度转化,并通过1602液晶对温度实行实时显示,并通过加热片(PWM波,改变其占空比)加热与步进电机降温逐次逼近的方式,将温度保持在设定温度,通过按键调节温度报警区域,实现对温度在0℃-99℃控制的自动化。实验结果表明此结构完全可行,温度偏差可达0.1℃以内。 关键字:AT89C51单片机;温控;DS18b20 一、系统设计 1.1 项目概要 温度控制系统无论是工业生产过程,还是日常生活都起着非常重要的作用,过低或过高的温度环境不仅是一种资源的浪费,同时也会对机器和工作人员的寿命产生严重影响,极有可能造成严重的经济财产损失,给生活生产带来许多利的因素,基于AT89C51的单片机温度控制系统与传统的温度控制相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高和开展容易等优点,因此市场前景好。

(完整word版)基于51单片机的温度控制系统设计

基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统,可以在一定范围(30℃到96℃)内自动调节温度,使水温保持在一定的范围(30℃到96℃)内。 1.2要求 (1)利用模拟温度传感器检测温度,要求检测电路尽可能简单。 (2)当液位低于某一值时,停止加热。 (3)用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 (4)无竞争-冒险,无抖动。 1.3技术指标 (1)温度显示误差不超过1℃。 (2)温度显示范围为0℃—99℃。 (3)程序部分用PID算法实现温度自动控制。 (4)检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识,采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间,由于显示范围为0~99℃,因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案: 方案一:采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路,其优点在于占用主控系统的I/O口少,编程简单且静态显示的内容无闪烁,但电路消耗的电流较大。 方案二:采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示,占用资源少,动态控制节省了驱动芯片的成本,节省了电 ,但编程比较复杂,亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大,因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。

模电课设—温度控制系统的设计

目录 1.原理电路的设计 (1) 1.1总体方案设计 (1) 1.1.1简单原理叙述 (1) 1.1.2设计方案选择 (1) 1.2单元电路的设计 (3) 1.2.1温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (3) 1.2.2电压信号的处理单元——运算放大器 (4) 1.2.3电压表征温度单元 (5) 1.2.4电压控制单元——迟滞比较器 (6) 1.2.5驱动单元——继电器 (7) 1.2.6 制冷部分——Tec半导体制冷片 (8) 1.3完整电路图 (10) 2.仿真结果分析 (11) 3 实物展示 (13) 3.1 实物焊接效果图 (13) 3.2 实物性能测试数据 (14) 3.2.1制冷测试 (14) 3.2.2制热测试 (18) 3.3.3性能测试数据分析 (20) 4总结、收获与体会 (21) 附录一元件清单 (22) 附录二参考文献. (23)

摘要 本课程设计以温度传感器LM35、运算放大器UA741、NE5532P及电压比较器LM339N 为电路系统的主要组成元件,扩展适当的接口电路,制作一个温度控制系统,通过室温的变化和改变设定的温度,来改变电压传感器上两个输入端电压的大小,通过三极管开关电路控制继电器的通断,来控制Tec制冷片的工作。这样循环往复执行这样一个周期性的动作,从而把温度控制在一定范围内。学会查询文献资料,撰写论文的方法,并提交课程设计报告和实验成品。 关键词:温度;测量;控制。

Abstract This course is designed to a temperature sensor LM35, an operational amplifier UA741, NE5532P and a voltage comparator LM339N circuit system of the main components. Extending the appropriate interface circuit, make a temperature control system. By changing the temperature changes and set the temperature to change the size of the two input ends of the voltage on the voltage sensor, an audion tube switch circuit to control the on-off relay to control Tec cooling piece work. This cycle of performing such a periodic motion, thus controlling the temperature in a certain range. Learn to query the literature, writing papers, and submitted to the curriculum design report and experimental products. Key words: temperature ; measure ;control

空调温度控制系统

关于空调温度控制系统的研讨 摘要本文介绍了空调机温度控制系统。本温度控制系统采用的是AT80C51单片机采集数据,处理数据来实现对温度的控制。主要过程如下:利用温度传感器收集的信号,将电信号通过A/D转换器转换成数字信号,传送给单片机进行数据处理,并向压缩机输出控制信号,来决定空调是出于制冷或是制热功能。当安装有LED实时显示被控制温度及设定温度,使系统应用更加地方便,也更加的直观。 关键字 AT80C51单片机 A/D转换器温度传感器 随着人们生活水平的日益提高,空调已成为现代家庭不可或缺的家用电器设备,人们也对空调的舒适性和空气品质的要求提出了更高的要求。现代的只能空调,不仅利用了数字电路技术与模拟电路技术,而且采用了单片机技术,实现了软硬件的结合,既完善了空调的功能,又简化了空调的控制与操作;不仅满足了不同用户对环境温度的不同要求,而且能全智能调节室内的温度。为此,文中以单片机AT80C51为核心,利用LM35温度传感器、ADC0804转换器和数码管等,对温度控制系统进行了设计。 一、总体设计方案 空调温度控制系统,只要完成对温度的采集、显示以及设定等工作,从而实现对空调控制。传统的情况时采用滑动电阻器电阻充当测温器件的方案,虽然其中段测量线性度好,精度较高,但是测量电路的设计难度高,且测量电路系统庞大,难于调试,而且成本相对较高。鉴于上述原因,我们采用了ADC0804将输入的模拟信号充当测温器件。外部温度信号经ADC0804将输入的模拟信号转换成8位的数字信号,通过并口传送到单片机(AT80C51)。单片机系统将接收的数字信号译码处理,通过数码管将温度显示出来,同时单片机系统还将完成按键温度设定、一段温度内空调没法使用等程序的处理,将处理温度信号与设定温度值比较形成可控制空调制冷、制热、停止工作三种工作状态,从而实现空调的智能化。原理图如下图所示: 图 1 系统原理图 二、硬件电路设计 该空调温度控制系统的硬件电路,只要由单片机AT80C51最小系统、8段译码管、数码管、按键电路、驱动电路、A/D转换电路、温度采样电路等组成。图2为该实验的系统框图,我们下面主要就几个模块进行扼要介绍。 图2 系统框图 2.1 温度的采集——温度传感器 通过查找资料我们发现,温度传感器并不是什么复杂和神秘的电子器件,在对精度要求不高的一般应用中,可以使用一个型号为LM35【1】的温度传感器,它的外观与一般的三极管没有什么区别,温度传感器LM35只有3个管脚:+Vs、Vout、GND。其中,+Vs接+4V~+20V 的电源,为器件工作供电,GND接地。当加上工作电压后,LM35的外壳就开始感应温度,并在Vout管脚输出电压。Vout的输出与温度具有线性关系。 当温度为0时,Vout=0V,如果温度上升,则每上升1°C,Vout的输出增加10mV。如果温度为25°C时,Vout=25*10=250mV。这样,使用一个简单的温度传感器LM35就可以把温度转换成电压信号,这个电压信号直观地反映环境的温度。 2.2 模拟/数字转换器ADC0804

温度控制器课程设计要点

郑州科技学院 《模拟电子技术》课程设计 题目温度控制器 学生姓名 专业班级 学号 院(系)信息工程学院 指导教师 完成时间 2015年12月31日

郑州科技学院 模拟电子技术课程设计任务书 专业 14级通信工程班级 2班学号姓名 一、设计题目温度控制器 二、设计任务与要求 1、当温度低于设定温度时,两个加热丝同时通电加热,指示灯发光; 2、当水温高于设定温度时,两根加热丝都不通电,指示灯熄灭; 3、根据上述要求选定设计方案,画出系统框图,并写出详细的设计过程; 4、利用Multisim软件画出一套完整的设计电路图,并列出所有的元件清单; 5、安装调试并按规定格式写出课程设计报告书. 三、参考文献 [1]吴友宇.模拟电子技术基础[M]. 清华大学出版社,2009.52~55. [2]孙梅生.电子技术基础课程设计[M]. 高等教育出版社,2005.25~28. [3]徐国华.电子技能实训教程[M]. 北京航空航天大学出版社,2006.13 ~15. [4]陈杰,黄鸿.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社,2008.22~25. [5]翟玉文等.电子设计与实践[M].北京:北京中国电力出版社,2005.11~13. [6]万嘉若,林康运.电子线路基础[M]. 高等教育出版社,2006.27 ~29. 四、设计时间 2015 年12月21 日至2015 年12 月31 日 指导教师签名: 年月日

本设计是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、使用寿命长、具有一定的实用性等优点的温度控制电路。本文设计了一种温度控制器电路,该系统采用模拟技术进行温度的采集与控制。主要由电源模块,温度采集模块,继电器模块组成。 现代社会科学技术的发展可以说是突飞猛进,很多传统的东西都被成本更低、功能更多、使用更方便的电子产品所替代,本课程设计是一个以温度传感器采用LM35的环境温度简易测控系统,用于替代传统的低精度、不易读数的温度计。但系统预留了足够的扩展空间,并提供了简单的扩展方式供参考,实际使用中可根据需要改成多路转换,既可以增加湿度等测控对象,也能减少外界因素对系统的干扰。 首先温度传感器把温度信号转换为电流信号,通过放大器变成电压信号,然后送入两个反向输入的运算放大器组成的比较器电路,让电位器来改变温度范围的取值,最后信号送入比较器电路,通过比较来判断控制电路是否需要工作。此方案是采用传统的模拟控制方法,选用模拟电路,用电位器设定给定值,反馈的温度值与给定的温度值比较后,决定是否加热。 关键词:温度传感器比较器继电器

基于单片机的智能温控系统的设计与实现

课程设计报告设计名称基于单片机的智能温控系统的设计与实现 学校陕西电子科技职业学院 学院电子工程学院 学生姓名王一飞 班级1507 指导教师聂弘颖 时间2017年10月23日

一、概述 随着嵌入式技术、计算机技术、通信技术的不断发展与成熟。控制系统以其直观、方便、准确、适用广泛而被越来越广泛地应用于工业过程、空调系统、智能楼宇等。恒温控制系统,控制对象是温度。温度控制在日常生活及工作领域应用的相当广泛,比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制,而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视,其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问题,本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统,它应用广泛,功能强大,小巧美观,便于携带,是一款既实用又廉价的控制系统。 本项目设计是对温度进行实时监测与控制,设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能:被控温度范围可以调整,初始范围25<=T<=35。如果被测温度在25度到35度之间,则既不加热,又不报警;如果被测温度小于25度,则既加热,又报警;如果被测温度大于35度,则报警,不加热。 数码管显示温度,温度精确到整数。 二、方案设计 采用单片机+单总线DS18B20的方案,其中单片机采用51兼容系列 三、详细硬件设计及原件介绍 3.1 单片机最小系统 在基于单片机的应用系统中,其核心是单片机的最小系统,而单片机又是最小系统的核心,为了方便起见,采用的单片机型号是:STC89C52RC,内部资源有:8KB FLASH ,512B SRAM,4个8位I/O,2个TC,1个UART,带ISP和IAP功能。是近年来流行的低端51单片机。时钟电路采用12.0M晶体,复位电路采用简单的RC复位电路。R=10K,C=10uF,详细电路见总体原理图 3.2 DS18B20简介 DS18B20是采用“1-wire”一线总线传输数据的集成温度传感器,信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出,因此从中央处理器到DS18B20仅需连接一条线。可采用外部电源供电,也可采用总线供电方式,此时,把VDD连接在一起作为数字电源。 因为每一个DS18B20有唯一的系列号(silicon serial number),因此多个DS18B20可以存在于同一条单线总线上,这允许在许多地方放置温度灵敏器件。此特性的应用范围包括HVAC环境控制,建筑物、设备或机械内的温度检测。 3.2 DS18B20与单片机接口

温度控制系统毕业设计

摘要 在日常生活及工农业生产中,对温度的检测及控制时常显得极其重要。因此,对数字显示温度计的设计有着实际意义和广泛的应用。本文介绍一种利用单片机实现对温度只能控制及显示方案。本毕业设计主要研究的是对高精度的数字温度计的设计,继而实现对对象的测温。测温系数主要包括供电电源,数字温度传感器的数据采集电路,LED显示电路,蜂鸣报警电路,继电器控制,按键电路,单片机主板电路。高精度数字温度计的测温过程,由数字温度传感器采集所测对象的温度,并将温度传输到单片机,最终由液晶显示器显示温度值。该数字温度计测温范围在-55℃~+125℃,精度误差在±0.5℃以内,然后通过LED数码管直接显示出温度值。数字温度计完全可代替传统的水银温度计,可以在家庭以及工业中都可以应用,实用价值很高。 关键词:单片机:ds18b20:LED显示:数字温度. Abstract In our daily life and industrial and agricultural production, the detection and control of the temperature, the digital thermometer has practical significance and a wide range of applications .This article describes a programmer which use a microcontroller to achieve and display the right temperature by intelligent control .This programmer mainly consists by temperature control sensors, MCU, LED display modules circuit. The main aim of this thesis is to design high-precision digital thermometer and then realize the object temperature measurement. Temperature measurement system includes power supply, data acquisition circuit, buzzer alarm circuit, keypad circuit, board with a microcontroller circuit is the key to the whole system. The temperature process of high-precision digital thermometer, from collecting the temperature of the object by the digital temperature sensor and the temperature transmit ted to the microcontroller, and ultimately display temperature by the LED. The digital thermometer requires the high degree is positive 125and the low degree is negative 55, the error is less than 0.5, LED can read the number. This digital thermometer could

Verilog HDL 空调温度控制器设计

设计题目:家用空调温度控制器 一设计题目的要求: 家用空调温度控制器的功能为: 1、室内温度可由按键设置,温度的设置范围为20度至39度。 2、有加热和制冷两种工作模式。当空调工作在加热模式时,如果室温低于设定温度,空调加热,反之,不加热;当空调工作于制冷模式时,如果室温高于设定温度,空调制冷,反之空调不制冷。 3、对室内温度用两位数码管进行实时显示。 二设计方案及其工作原理: 总的设计框图如下: 本电路由控制核心cpu、按键、4位锁存器、数码管7位译码器电路组成。 cpu:负责数据接收;室温和设定温度的比较;工作模式选择;显示数据的输出;加热制冷信号的控制;报警信号的输出等。 按键:负责设定标准温度,设置温度的升高与降低。 锁存器:将cpu输出的显示信号锁存,防止干扰,将信号送给译码器。 译码器:将BCD码译成数码管显示用的高低电平。 工作原理 在reset信号作用下,设定温度寄存器赋初值,初值为26度,通过add (温度升)和down(温度减)来步进调整设定温度(步进为一)。按键(key)模块通过seta和setb输出端口将设定温度传给cpu。 cpu接收到设定温度后将其与由温度传感器传来的室温xy比较,将比较结果标志存在寄存器(flag)中。读取用户工作模式(mod=1时为加热,mod=0时为制冷)。在加热模式状态下,根据flag的值给出加热控制寄存器heat

赋值;在制冷模式状态下,根据flag的值给制冷状态寄存器cool赋值。 cpu还将设置温度与设置温度范围比较,将比较结果标志存在报警寄存器flag_high(超上界寄存器)和flag_low(超下界寄存器)。 cpu还将室温和设定温度分别存放在室温寄存器和设定温度寄存器中。 最后,cpu将寄存器的值通过各端口输出。 各锁存器将数据锁存后在时钟信号的作用下将锁存信号输出给译码器,译码器再把BCD码转换成数码管显示的高低电平,数码管显示出室温和设置温度。 Led灯接到有效信号后点亮,指示设定温度是否越界(led_settoohigh 表示设置温度过高;led_settoolow表示设置温度过低)。 三各单元电路设计: 1、cpu设计 cpu框图如下: disp_outx:室温十位输出显示 disp_outy:室温个位输出显示 disp_outa:设置十位输出显示 disp_outb:设置个位输出显示 cool:制冷输出信号 heat:加热输出信号 led_settoohigh:设定温度超越上限报警 led_settoolow:设定温度超越下限报警 x:室温十位输入 y:室温个位输入 a:设定温度十位输入 b:设定温度个位输入 mod:用户加热制冷模式选择 clk:时钟脉冲 flag:室温和设置温度比较标志位寄存器 flag_high:设置温度超越上界标志位寄存器 flag_low:设置温度超越下界标志位寄存器 2、按键(key)设计

空调温度控制系统设计-精品

题目:空调温度控制系统设计

空调温度控制系统设计 摘要 空调温度控制过去一直依赖温控电动阀,电动阀可与温控器配套使用,实现对供暖通风和空调系统中冷热水的开关控制。由于我国工业水质很多是含Ca2+、Mg2+、Coo2-等离子浓度很高的硬水,在温度变化的空调管道中极易结垢,造成电动阀早期即失效损坏。另外,人们还常采用三速风机盘管代替温控电动阀进行调温,它是通过手动开关调整风机的风速来实现调温,不能自动控温,这就不可避免的发生低负荷时出现温度超调而造成能源的浪费。 本次设计的空调温度控制系统中,首先通过温度传感器DS18B20对空气进行温度采集,将采集到的温度信号传输给单片机AT89C51,由单片机控制显示器,并比较采集温度与设定温度是否一致,然后驱动空调机的加热或降温程序对空气进行处理,从而模拟实现空调温度控制单元的工作情况。 关键词:空调温度控制系统;温控电动阀;单片机

Air-conditioning Temperature Control System Design Abstract Air-conditioning temperature control has been depended on electric valve, electric valve can be used with matching Thermostat realize heating ventilation and air conditioning systems in hot and cold water control switch. Because many of China's industrial water containing Ca2 +, Mg2 +, Coo2-such as the hard water ions in high concentrations in the temperature of the air-conditioning pipes vulnerable to scaling, resulting in the early stage of electrical failure damaged valve. In addition, it is also often used in place of three-speed fan coil thermostat temperature control for electric valve, which is adjusted by manually switch the fan speed to achieve the thermostat can not be automatic temperature control, which inevitably occurs when low-load temperature overshoot caused by the waste of energy. The design of air-conditioning temperature control system, first of all through the temperature sensor DS18B20 collection of air temperature, the temperature will be collected to the single-chip signal transmission AT89C51, controlled by the single-chip display, and compare the collected temperature and set temperature is line, and then drive the heating or air conditioning to cool the air to deal with procedures, which simulate the temperature control unit for air conditioning work. Key words:Air-conditioning temperature control system; Temperature-controlled electric valve; Single-chip

基于单片机的智能温控系统的设计与实现

基于单片机的智能温控系统的设计与实现 文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

课程设计报告设计名称基于单片机的智能温控系统的设计与实现 学校陕西电子科技职业学院 学院电子工程学院 学生姓名王一飞 班级1507 指导教师聂弘颖 时间2017年10月23日

一、概述 随着嵌入式技术、计算机技术、通信技术的不断发展与成熟。控制系统以其直观、方便、准确、适用广泛而被越来越广泛地应用于工业过程、空调系统、智能楼宇等。恒温控制系统,控制对象是温度。温度控制在日常生活及工作领域应用的相当广泛,比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制,而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视,其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问题,本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统,它应用广泛,功能强大,小巧美观,便于携带,是一款既实用又廉价的控制系统。 本项目设计是对温度进行实时监测与控制,设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能:被控温度范围可以调整,初始范围25<=T<=35。如果被测温度在25度到35度之间,则既不加热,又不报警;如果被测温度小于25度,则既加热,又报警;如果被测温度大于35度,则报警,不加热。 数码管显示温度,温度精确到整数。 二、方案设计 采用单片机+单总线DS18B20的方案,其中单片机采用51兼容系列 三、详细硬件设计及原件介绍 单片机最小系统 在基于单片机的应用系统中,其核心是单片机的最小系统,而单片机又是最小系统的核心,为了方便起见,采用的单片机型号是:STC89C52RC,内部资源有:8KB FLASH ,512B SRAM,4个8位I/O,2个TC,1个UART,带ISP和IAP功能。是近年来流行的低端51单片机。时钟电路采用晶体,复位电路采用简单的RC复位电路。 R=10K,C=10uF,详细电路见总体原理图

基于51单片机的温度控制系统的设计

基于单片机的温度控制系统设计 1.设计要求 要求设计一个温度测量系统,在超过限制值的时候能进行声光报警。具体设计要求如下: ①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度; ②在不超过最高温度的情况下,能够通过按键设置想要的温度并显示;设有四个按键,分别是设置键、加1键、减1键和启动/复位键; ③DS18B20温度采集; ④超过设置值的±5℃时发出超限报警,采用声光报警,上限报警用红灯指示,下限报警用黄灯指示,正常用绿灯指示。 2.方案论证 根据设计要求,本次设计是基于单片机的课程设计,由于实现功能比较简单,我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能,因此可以选用AT89C51单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。报警和指示模块中,可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯,报警鸣笛采用蜂鸣器。显示模块有两种方案可供选择。 方案一:使用LED数码管显示采集温度和设定温度; 方案二:使用LCD液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。 LED数码管结构简单,使用方便,但在使用时,若用动态显示则需要不断更改位选和段选信号,且显示时数码管不断闪动,使人眼容易疲劳;若采用静态显示则又需要更多硬件支持。LCD显示屏可识别性较好,背光亮度可调,而且比LED 数码管显示更多字符,但是编程要求比LED数码管要高。综合考虑之后,我选用了LCD显示屏作为温度显示器件,由于显示字符多,在进行上下限警戒值设定时同样可以采集并显示当前温度,可以直观的看到实际温度与警戒温度的对比。LCD 显示模块可以选用RT1602C。

3.硬件设计 根据设计要求,硬件系统主要包含6个部分,即单片机时钟电路、复位电路、键盘接口模块、温度采集模块、LCD 显示模块、报警与指示模块。其相互联系如下图1所示: 图1 硬件电路设计框图 单片机时钟电路 形成单片机时钟信号的方式有内部时钟方式和外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式,如图2所示。 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别为此放大器的输入端和输出端,其频率范围为~12MHz ,经由片外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一 起形成了一个自激振荡电路,为单片机提供时钟源。 复位电路 复位是单片机的初始化操作,其作用是使CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态,并从这个状态开始工作,以防止电源系统不稳定造成CPU 工作不正常。在系统中,有时会出现工作不正常的情况,为了从异常状态中恢复,同时也为了系统调试方便,需要设计一个复位电路。 单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式,因为本次设计要求需要有启动/复位键,因此本次设计采用按键复位,如图3。复位电路主要完成系统 图2 单片机内部时钟方式电路 图3 单片机按键复位电路

空调机温度控制器的设计原理

空调机温度控制器的设计原理 一、概述 随着经济的发展和人们生活水平的提高,空调机受到广泛应用。空调机的温度控制器是由温度传感器感受室内温度变化来控制压缩机的运行与停止。由于温度传感器直接输出的信号一般比较微弱,为了更好的测量与显示,需要用放大器进行处理,处理后的温度信号与设定的温度值通过比较器进行比较后,控制继电器的通断,使温度被控制在设定值左右,使空调器的工作状态随着人们要求和环境状态而自动变化,迅速准确的达到人们的要求,并使空调器的工作状态保持在最合理的状态下。 二、方案设计 设计了一个空调机温度控制器,控制器能够实时采集室内环境温度,当室内环境温度高于设定温度时,控制器启动空调压缩机制冷,并同时发出提示信号;当室内环境温度低于设定温度时,控制压缩机停止制冷 空调机温度控制器原理框图如图1所示。 放大与处理电路 单稳态电流

执行单元 提示灯 温度设置 工作原理:空调机温度控制器由热敏电阻采集环境温度变化,通过比较器与设定温度进行比较,当环境温度高于设定温度时,比较器输出低电平,继电器启动压缩机制冷,同时给555单稳态电路一个触发信号,单稳态电路输出高电平,指示灯亮,当温度低于设定温度时,比较器输出高电平,继电器控制压缩机停止制冷。 三、电路设计 1.直流稳压电源电路 直流稳压电源电路原理图如图2所示

工作原理:电源开关接通时,交流电压220V经过变压器进行变压,大致提供11V的电压,此电压经过整流桥电路进行整流后,在经过滤波电容滤除多余的杂波,此时电压信号较为清晰,但是仍然不稳定,电压信号再经过三端稳压器进行稳压,这时得到的电源电压为电路所需的稳定的9V。 2.温度采集及放大电路 温度采集及放大电路原理图如图3所示。

基于单片机的空调温度控制系统设计

基于单片机的空调温度控制系统 设计 作者姓名:杨耀武 专业名称:信息工程 指导教师:黄宇讲师

摘要 在自动控制领域中,温度检测与控制占有很重要地位。温度测控系统在工农业生产、科学研究和在人们的生活领域,也得到了广泛应用。因此,温度传感器的应用数量居各种传感器之首。目前,温度传感器正从模拟式向数字集成式方向飞速发展。 本论文概述了温控器的发展及基本原理,介绍了温度传感器的原理及特性。分析了DS18B20温度传感器的优劣。在此基础上描述了系统研制的理论基础,温度采集等部分的电路设计,并对测温系统的一些主要参数进行了讨论。同时在介绍温度控制系统功能的基础上,提出了系统的总体构成。针对测温系统温度采集、接收、处理、显示部分的总体设计方案进行了论证,进一步介绍了单片机在系统中的应用,分析了系统各部分的硬件及软件实现。利用Proteus7.6进行了可行性的仿真,利用单片机开发板验证在实际电路中能起到的效果。试验证明,这套温度控制器具有较强的可操作性,很好的可拓展性,控制简单方便。 课题初步计划是在普通环境下的测温,系统的设计及器件的选择也正是在这个基础上进行的。 关键词:DS18B20 单片机温度控制1602液晶显示

Abstract In the automatic control area,temperature monitoring and controling have a very important position. The temperature monitoring system has a wildly applying in industry, agriculture, science reasearching and daily life of people. Therefore, the number of applying of the temperature monitoring comes first of all kinds of sensor. At present, the temperature monitoring is transformed from analog type to digital integrated type with a very fast speed. This paper introduces the developing and fundamental of the temperature monitoring, including the character of this kind of sensor. It also analyses the advantage and disadvantage of the temperature monitoring which named DS18B20. On that basis, the paper also has a further analysis of the theoretical basis of the system developing and the circuit design of temperature monitoring. Besides, some discussions about the important parameters also took on desk. At the same time, the auther of this paper also puts forward the composition of totality about this system, which including the different function of the thermometer system. Then a detailed analysis which is about the applying of Microcontrollers and the applying of different parts made by different hardwares and softwares in the system. In order to check the maneuverability and the expansibility of the Microcontrollers system, the auther used Proteus 7.6 to do the testing and got a pretty good result. This system puts the temperature measured in normal situation as a confirm condition. All design and selection of component is also based on this suppose. keywords: DS18B20, Microcontrollers, Temeperature Controling, 1602 Liquid Crystal Display

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