單片機課程設(shè)計--水溫控制系統(tǒng)

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1、單片機課程設(shè)計單片機課程設(shè)計報告設(shè)計題目：水溫控制系統(tǒng)班級：自動化081學(xué)號：200808425姓名：劉帥軍指導(dǎo)教師：董唯光評語：成績2011年7月8日I單片機課程設(shè)計目錄1.問題分析及解決方案11.1題目要求11.2題目分析11.3解決方案12.單片機選型及硬件配置22.1單片機及擴展模塊選擇22.1.1單片機及輸入輸出模塊選型22.1.2電源模塊的選擇22.2I/O地址分配22.3系統(tǒng)硬件原理圖32.3.1系統(tǒng)原理框圖32.3.2晶振及復(fù)位電路32.3.3數(shù)碼管驅(qū)動電路42.3.4溫度顯示模塊42.3.5溫度控制系統(tǒng)整體仿真圖52.3.6DS18B20溫度傳感器

2、53.軟件實現(xiàn)93.1控制流程圖93.2軟件代碼103.3程序調(diào)試153.4設(shè)計結(jié)果163.5結(jié)果分析184.結(jié)論與體會184.1結(jié)論184.2心得體會18參考書目1919單片機課程設(shè)計1.問題分析及解決方案1.1題目要求要求設(shè)計一個水溫控制系統(tǒng)，能正常控制和測量溫度范圍，控溫通道輸出為繼電器。測溫和控溫范圍：室溫～80℃（實時控制）；控溫精度：正負1℃。1.2題目分析本系統(tǒng)為水溫控制系統(tǒng)，采用單片機作為控制器控制繼電器的導(dǎo)通與關(guān)斷，利用溫度傳感器實時監(jiān)測水的溫度，通過數(shù)碼管顯示實際溫度與設(shè)定的目標溫度，然后利用加熱和冷卻裝置進行加減溫度，使水的溫度維持在一定的范圍

3、之內(nèi)。通過調(diào)節(jié)目標溫度按鈕，可以任意調(diào)節(jié)水的溫度范圍。1.3解決方案根據(jù)題目要求，采用5V電源給單片機供電。供電電源可以利用220/9V變壓器先將220V的電壓將為9V，然后利用7805穩(wěn)壓芯片，得到5V供電電源。在控制環(huán)節(jié)，利用5551型三極管充當(dāng)開關(guān)，通過單片機控制三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而進一步控制繼電器的開關(guān)，更進一步控制加熱、冷卻裝置的工作狀態(tài)。在整個控制系統(tǒng)中，通過溫度傳感器(DS18B20)，對被控對象進行溫度與數(shù)字轉(zhuǎn)換，由溫度傳感器輸出的溫度信號經(jīng)過I/O口，由單片機讀出數(shù)值，并在數(shù)碼管上顯示，通過按鍵可以升高或者降低所需的溫度。實際溫度再經(jīng)過與目標溫

4、度進行比較，若所測溫度大于目標溫度，則輸出低的門限電壓，即D1燈不亮，不執(zhí)行加熱環(huán)節(jié)，同時指示燈D4亮，開始執(zhí)行制冷環(huán)節(jié)；反之，若所測電壓小于目標電壓，則輸出高的門限電壓，即D1燈亮，執(zhí)行加熱環(huán)節(jié)這樣就可以把溫度控制在一定的范圍之內(nèi)。19單片機課程設(shè)計2.單片機選型及硬件配置2.1單片機及擴展模塊選擇2.1.1單片機及輸入輸出模塊選型在該題目當(dāng)中，單片機選用STC89C52，溫度檢測模塊采用DS18B20作為溫度傳感器對水溫進行實時檢測，溫度顯示模塊選用兩個四位一體共陽極數(shù)碼管，分別顯示實際溫度和目標溫度。2.1.2電源模塊的選擇由于單片機輸出的是TTL電平信號，因

5、此對單片機單獨提供5V電源。該電源可以由220V交流電源經(jīng)整流、降壓和穩(wěn)壓后獲得。對繼電器線圈端子提供經(jīng)5V放大后的8V電源供電，觸頭端子直接接入220V電源。2.2I/O地址分配將單片機P0口作為實際水溫的段選端，P2口作為目標水溫的段選端。P1作為位選端，其中P1.0—P1.3作為實際水溫位選，P1.4—P1.7作為目標水溫位選。P3口主要作為信號指示以及讀取溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)使用。單片機引腳分配圖如圖2-1所示：圖2-1單片機引腳圖19單片機課程設(shè)計2.3系統(tǒng)硬件原理圖2.3.1系統(tǒng)原理框圖該系統(tǒng)的原理框圖如圖2-2所示：數(shù)字溫度傳感器51單片機集成運放三極

6、管放大繼電器電熱絲按鍵操作數(shù)碼管顯示圖2-2系統(tǒng)原理框圖2.3.2晶振及復(fù)位電路該系統(tǒng)中單片機外部晶振選為11.0592MHZ，通過兩個電容與XTAL1和XTAL2引腳連接構(gòu)成單片機的外部時鐘電路如圖2-3所示。圖2-3單片機外部時鐘電路19單片機課程設(shè)計復(fù)位操作有上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式。該系統(tǒng)復(fù)位電路由RC微分電路產(chǎn)生的脈沖來實現(xiàn)，電路如圖2-4所示，按下開關(guān)即可產(chǎn)生復(fù)位信號，通過導(dǎo)線引入單片機RST引腳即可發(fā)生復(fù)位。圖2-4單片機復(fù)位電路2.3.3數(shù)碼管驅(qū)動電路該系統(tǒng)選擇四位一體的共陽極數(shù)碼管作為溫度顯示元件。通過測試，我們發(fā)現(xiàn)單片機上電后輸出電流不

7、能達到要求，導(dǎo)致數(shù)碼管顯示亮度不夠，因此在本電路中對位選端加了三極管驅(qū)動電路。如圖2-5所示：圖2-5數(shù)碼管驅(qū)動電路2.3.4溫度顯示模塊由P0口控制實際水溫的段選，P2口控制目標水溫的段選。P1口作為位選端，其中P1.0—P1.3作為實際水溫位選，P1.4—P1.7作為目標水溫位選。19單片機課程設(shè)計顯示模塊如圖2-6所示。圖2-6溫度顯示模塊2.3.5溫度控制系統(tǒng)整體仿真圖同時還利用Protues對該系統(tǒng)進行了仿真，仿真圖如圖2-7所示：圖2-7Protues仿真圖2.3.6DS18B20溫度傳感器1．DS18B20的主要特性19單片機課程設(shè)計1、適應(yīng)電壓范