單片機(jī)課程設(shè)計(jì)--水溫控制系統(tǒng)

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1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：水溫控制系統(tǒng)班級(jí)：自動(dòng)化081學(xué)號(hào)：200808425姓名：劉帥軍指導(dǎo)教師：董唯光評(píng)語：成績2011年7月8日I單片機(jī)課程設(shè)計(jì)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(jī)選型及硬件配置22.1單片機(jī)及擴(kuò)展模塊選擇22.1.1單片機(jī)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(dòng)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(shí)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(jì)結(jié)果163.5結(jié)果分析184.結(jié)論與體會(huì)184.1結(jié)論184.2心得體會(huì)18參考書目1919單片機(jī)課程設(shè)計(jì)1.問題分析及解決方案1.1題目要求要求設(shè)計(jì)一個(gè)水溫控制系統(tǒng)，能正常控制和測(cè)量溫度范圍，控溫通道輸出為繼電器。測(cè)溫和控溫范圍：室溫～80℃（實(shí)時(shí)控制）；控溫精度：正負(fù)1℃。1.2題目分析本系統(tǒng)為水溫控制系統(tǒng)，采用單片機(jī)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水的溫度，通過數(shù)碼管顯示實(shí)際溫度與設(shè)定的目標(biāo)溫度，然后利用加熱和冷卻裝置進(jìn)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(biāo)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(jī)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(jī)控制三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而進(jìn)一步控制繼電器的開關(guān)，更進(jìn)一步控制加熱、冷卻裝置的工作狀態(tài)。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，通過溫度傳感器(DS18B20)，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行溫度與數(shù)字轉(zhuǎn)換，由溫度傳感器輸出的溫度信號(hào)經(jīng)過I/O口，由單片機(jī)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(shí)際溫度再經(jīng)過與目標(biāo)溫

4、度進(jìn)行比較，若所測(cè)溫度大于目標(biāo)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(shí)指示燈D4亮，開始執(zhí)行制冷環(huán)節(jié)；反之，若所測(cè)電壓小于目標(biāo)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(jī)課程設(shè)計(jì)2.單片機(jī)選型及硬件配置2.1單片機(jī)及擴(kuò)展模塊選擇2.1.1單片機(jī)及輸入輸出模塊選型在該題目當(dāng)中，單片機(jī)選用STC89C52，溫度檢測(cè)模塊采用DS18B20作為溫度傳感器對(duì)水溫進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，溫度顯示模塊選用兩個(gè)四位一體共陽極數(shù)碼管，分別顯示實(shí)際溫度和目標(biāo)溫度。2.1.2電源模塊的選擇由于單片機(jī)輸出的是TTL電平信號(hào)，因

5、此對(duì)單片機(jī)單獨(dú)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(duì)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(jī)P0口作為實(shí)際水溫的段選端，P2口作為目標(biāo)水溫的段選端。P1作為位選端，其中P1.0—P1.3作為實(shí)際水溫位選，P1.4—P1.7作為目標(biāo)水溫位選。P3口主要作為信號(hào)指示以及讀取溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)使用。單片機(jī)引腳分配圖如圖2-1所示：圖2-1單片機(jī)引腳圖19單片機(jī)課程設(shè)計(jì)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(jī)集成運(yùn)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(jī)外部晶振選為11.0592MHZ，通過兩個(gè)電容與XTAL1和XTAL2引腳連接構(gòu)成單片機(jī)的外部時(shí)鐘電路如圖2-3所示。圖2-3單片機(jī)外部時(shí)鐘電路19單片機(jī)課程設(shè)計(jì)復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)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(shí)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(hào)，通過導(dǎo)線引入單片機(jī)RST引腳即可發(fā)生復(fù)位。圖2-4單片機(jī)復(fù)位電路2.3.3數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)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(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)單片機(jī)上電后輸出電流不

7、能達(dá)到要求，導(dǎo)致數(shù)碼管顯示亮度不夠，因此在本電路中對(duì)位選端加了三極管驅(qū)動(dòng)電路。如圖2-5所示：圖2-5數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路2.3.4溫度顯示模塊由P0口控制實(shí)際水溫的段選，P2口控制目標(biāo)水溫的段選。P1口作為位選端，其中P1.0—P1.3作為實(shí)際水溫位選，P1.4—P1.7作為目標(biāo)水溫位選。19單片機(jī)課程設(shè)計(jì)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(shí)還利用Protues對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)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(jī)課程設(shè)計(jì)1、適應(yīng)電壓范