基于单片机的温度控制系统设计（51基础版）-设计说明书
电子校园网 编号：
M22033-01C-LW
设计摘要：
本论文设计了一种基于51单片机的温度控制系统，该系统具备以下主要功能：首先，通过温度传感器实时检测环境温湿度，以获取准确的温度数值。其次，通过按键设置温度阈值，用户可以根据需求自行调整控制温度的上限。当环境温度超过设定的阈值时，系统会触发蜂鸣器进行报警，提醒用户注意温度变化。设计中采用了51基础版单片机作为核心控制器，通过编程实现了温度数据的采集、阈值的设置和报警触发等功能。此外，为了提高系统的可靠性和稳定性，还设计了相应的电路和接口，包括温度传感器的连接、按键的输入和蜂鸣器的输出等。通过实验验证，该温度控制系统能够准确、可靠地监测环境温度，并在温度超过设定阈值时及时报警，为用户提供了一个安全、舒适的温度控制环境。本设计不仅具备实际应用价值，还为单片机温度控制系统的设计与开发提供了一种可行的解决方案。
关键词：单片机；阈值报警；温度检测
字数：11000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 温度检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 继电器模块
3.3 蜂鸣器
3.4 独立按键模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 温度检测实物测试
5.3 设置温度阈值实物测试
5.4 温湿度控制实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2显示检测测试
6.3设置阈值检测测试
6.4温度控制的测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
近年来，随着科技的不断发展和人们对舒适生活要求的提高，温度控制系统在日常生活、办公环境和工业领域中扮演着重要的角色。在各种应用场景中，如空调、暖气、温室等，对温度的精确控制和及时预警成为了人们关注的焦点。传统的温度控制方式多依赖于人工干预和简单的机械装置，无法满足现代化、智能化、精细化的需求。同时，传统方法往往需要大量的人力物力成本，并且容易受到人为因素的干扰。因此，开发一种基于单片机的温度控制系统具有重要的研究意义和应用前景。
本设计的主要目的是设计一种基于单片机的温度控制系统，能够实时监测环境温度，并实现自动控制和报警功能。通过采集和处理温度数据，系统能够根据用户设定的阈值来自动调整温度，保持环境的舒适度。同时，在温度超过设定阈值时，系统能够及时发出报警信号，提醒用户采取相应的措施。
同时该设计具有重要的现实意义，首先，温度控制系统能够实时感知环境的温度变化，并根据预设的阈值进行智能调控。通过合理的温度控制，人们可以在舒适的环境中工作、学习和休息，提高效率和生活品质。其次，传统的温度控制方式通常存在能源浪费的问题。而基于单片机的控制系统能够根据实际需求进行温度调节，避免不必要的能源浪费，从而达到节约能源资源的目的。再者，在工业领域，合理的温度控制对产品质量和生产效率具有重要影响。该温度控制系统能够实现精确的温度调节和即时的报警功能，提高生产线的稳定性和工作效率，降低产品的次品率，从而提高生产力和市场竞争力。最后通过本设计项目，可以结合当今最新的单片机技术和传感器技术，实现温度控制系统的智能化和自动化。此外，对于单片机应用、传感器技术以及温度控制算法的研究也具有一定的理论和技术创新价值。因此本设计的研究是十分有必要的。
1.2 国内外研究现状
在国内，温度控制系统的研究和应用已经取得了一定的进展。许多研究机构和企业致力于开发基于单片机的温度控制系统，以提高生活和工作环境的舒适度。这些系统通常采用传感器检测温度，通过微处理器进行数据处理和控制，以实现温度的精确控制。同时，一些研究者还通过蓝牙和WiFi等无线通信技术，将温度控制系统与手机等智能设备相连接，实现远程监控和控制。这些研究成果在家庭、办公场所和工业生产等领域得到了广泛的应用。
在国外，温度控制系统的研究也取得了显著进展。一些发达国家的研究机构和企业在温度控制技术方面具有领先地位。他们通过引入先进的传感器技术、智能算法和通信技术，开发出更加智能化和高效的温度控制系统。这些系统不仅可以实现温度的精确控制，还能够自动学习和适应用户的需求，提供个性化的温度控制体验。此外，一些国外研究者还在温度控制系统的能源管理和环境保护方面进行了深入研究，致力于提高系统的能效和可持续性。
总体而言，国内外在温度控制系统的研究和应用方面都取得了一定的成果。国内研究主要集中在基于单片机的温度控制系统的开发和应用，而国外研究则更加注重系统的智能化和高效性。通过对国内外研究现状的了解，我们可以借鉴和吸收国内外的先进技术和经验，进一步完善和优化基于单片机的温度控制系统的设计，以满足人们对高效、智能化温度控制的需求。
吴海红（2021）采用51单片机为控制内核设计了一款温度控制系统,该系统采用DS18B20温度传感器对温度进行实时采集与转换,可对上,下限温度进行设定,并实时显示当前温度和设定的上下限温度.当温度不在设定范围内时启动制热或制冷开关,同时蜂鸣器发出报警.文中对系统结构,硬件电路,软件设计进行了详细阐述,并通过Proteus软件和Keil软件对系统功能进行了仿真测试,验证了系统方案的正确性及功能的有效性和可行性[1]。
吕颖利，张新军（2022）基于单片机的温度控制系统,从单片机选择,传感器选择,系统框架设计等方面概述了单片机的温度控制系统内涵,分析了其运行原理,列举了单片机温度控制系统设计的实操方法,从硬件系统,软件系统,温度检测方法等方面阐述了单片机温度控制系统的开发与应用.仿真结果表明:企业可利用单片机温度控制系统,实现对环境温度的精准检测,有效控制,提升工业生产效率,保证产品质量[2]。
温度已成为生产,仓储及运输过程中的关键因素,对其的控制尤其关键.刘沁，邱顺佐等（2022）所设计的温度控制系统在传统模式的基础上新增远程短信通信功能,抛开传统感温电路模式,选用测量精度更高,且控制精度更高的单片机与DS18B20数字温度传感器相组合的方式进行温度采集,具备独立按键进行控制温度上下限的预设,采用LCD1602模块设计可视交互界面功能.在温度超出阈值报警时,EC600无线通信模块以发送短信的方式对超出温度阈值进行报警,蜂鸣器发出声音警报.该远程报警温度控制系统可有效防止温度升高后带来的高温窒息,花草缺氧等危险,具有广泛的应用范围[3]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计基于单片机的温度控制的系统软件。系统软件由STC89C52最小单片机，DS18B20测温控制模块，两个继电器控制模块和被动蜂鸣器警报模块设计，并具有功能键
控制模块一起形成。主要设计内容如下：
1、可以通过温度传感器检测温湿度
2、可以通过按键设置温度阈值
3、当温度超过阈值时，蜂鸣器报警
