基于单片机的定时温控系统设计与研究

论文摘要

随着温度控制技术的发展,传统的温度测量方法会耗费大量的人力和物力并且对于变化非常快的温度的测量要想做到同步及时的测量,是非常困难的一件事情,会产生多种类型的误差,最终取得的测量数据在应用中很有可能失去了意义。而单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点,成为自动化领域和其他测控领域中广泛应用的器件,在工业生产中成为必不可少的器件。本文主要研究了以菜窖为应用对象,基于单片机的定时温控系统的硬件设计和软件设计。系统的介绍了以AT89C51单片机为核心器件,配以DS12B80型温度传感器,DS12887时钟芯片、以及BC7281A键盘显示芯片和固态继电器、加热器为系统硬件的硬件设计,简要的对所用到的器件进行了说明,通过汇编语言进行结构化编程,并利用单片机P3.1引脚为控制端连接到固态继电器,采用PID控制算法对恒温部分进行控制的软件设计完成了一个完整的定时温控系统的设计。系统可以由时钟芯片提供的时间基准利用温度传感器DS18B20对菜窖的温度进行定时测量,将测量到的温度数据反馈到单片机端,一方面通过单片机传递实时温度到LED显示器,一方面对测量到的温度与预先设定的保鲜温度进行比对,通过比对的温度差,利用PID控制算法可以采取全加热、调整加热和不加热三种方案。为了使系统的实用性更强,采用了散热效果好、功耗低、安装简便的翅片型加热管对空气进行加热。用户只需要输入预设温度,对DS12887进行时间更新,就可以启动系统。在LED显示器上可以观察到实时温度,预设温度和时间。同时还在设计时对系统进行了节电设计,使该系统耗能更少,成本更低廉,可维护性强,适合使用于菜窖之中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 工程背景及意义
• 1.3 温度测控技术发展现状
• 1.4 本文主要工作及章节安排
• 1.4.1 本文主要工作
• 1.4.2 章节安排
• 2 系统硬件设计
• 2.1 系统总体设计概述
• 2.1.1 系统性能需求
• 2.1.2 系统组成
• 2.1.3 系统硬件总体设计
• 2.1.4 系统软件总体设计
• 2.2 系统硬件选择
• 2.2.1 处理器AT89C51
• 2.2.2 温度传感器DS18B20
• 2.2.3 时钟芯片DS12887
• 2.2.4 键盘显示芯片BC7281A
• 2.2.5 固态继电器
• 2.2.6 加热器
• 2.2.7 控制面板
• 2.3 系统硬件结构原理
• 2.4 控制方案
• 2.5 节电设计
• 3 系统软件设计
• 3.1 系统软件主程序设计
• 3.2 控制算法
• 3.3 主要子程序设计流程
• 3.3.1 温度测量子程序
• 3.3.2 显示数据子程序
• 3.3.3 判断加热子程序
• 3.3.4 调整时间子程序
• 4 系统调试
• 4.1 仿真器及开发软件
• 4.1.1 STAR51仿真器
• 4.1.2 星研集成环境软件
• 4.2 系统硬件调试
• 4.3 系统软件调试
• 4.4 运行结果与分析
• 5 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢
• 附录