基于单片机的温度控制系统-设计说明书
电子校园网 编号：
CP-51-2021-044-LW
设计摘要：
本论文以STC89C52单片机为核心控制器，结合其他模块构建了一个温度控制系统。该系统包含中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用STC89C52单片机，用于获取输入部分数据并进行处理，控制输出部分。输入部分由DS18B20温度检测模块、独立按键和供电电路组成，用于检测温度、切换界面和调整温度阈值。输出部分由LCD1602显示模块、加热继电器、制冷继电器、LED和蜂鸣器组成，用于显示温度信息、控制加热和制冷操作，并进行声光报警。本研究的目标是设计一个能够实时监测温度并进行控制的系统，以满足校园生活中对温度控制的需求。通过使用STC89C52单片机作为核心控制器，我们能够有效获取温度数据，并根据设定的阈值控制加热和制冷操作。此外，通过LCD1602显示模块、LED和蜂鸣器的组合，系统能够提供直观的温度信息显示和声光报警功能。实验结果表明，该温度控制系统能够准确地检测温度，并根据设定的阈值进行相应的控制操作。系统具有稳定性和可靠性，能够满足校园生活中对温度控制的需求。该系统在温室、实验室、恒温房等场景中具有广泛的应用前景。
关键词：单片机；温度检测模块；继电器
字数：10000+
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内容预览：
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 主控电路设计
3.2.1 STC89C52单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 液晶屏显示模块
3.4 DS18B20传感器检测温度模块
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 温度显示检测实物测试
5.3 设置温度阈值实物测试
5.4 温度检测实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
温度是表征物体冷热程度的物理量，是工农业生产过程中一个很重要而普遍的参数。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节药能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位。而且随着科学技术和生产的不断发展，温度传感器的种类还在不断增加来丰富满足生产生活中的需要。在单片机温度测最系统中的关键是测量温度、控制温度和保持温度，温度测量是工农业对象中主要的被控参数之一。
温度控制采用单片机设计的全数字仪表，是常规仪表的的升级产品。温度控制的发展引入单片机后，可以降低对某些硬件电路的要求，但依然需要重视测试电路本身的重要性，尤其是直接获取被测信号的传感器部分，仍应给以充分的重视，有时提高整合仪器的性能的关键仍然在于测试电路尤其是传感器的改进。现在传感器也正在受着微电子技术的影响，不断发展变化。传感器正朝着小型、固态、多功能和集成化的方向发展。
基于单片机的温度控制系统，可以实现对温度的精确控制，使得在某些场合下人们对温度高低的安求得以实现，对人们的生产和生活影响巨大，比如，在我国的北方，冬天温度极低，但引入温究大棚后，冬天的时候人们也能吃到新鲜的蔬菜；钢铁厂里炼铁，对温度的要求更高，这就使得温度控制变得极为有意义，而在我们的日常生活中，空调让冬天不冷夏关不热，确实让我们感受到温皮控制对我们生活质量的提高也有着极大的作用。总之，现代工业设计，工程建设及日常生活中温度控制都起着重要的作用。因此，我们研究温度控制系统具有重要意义。
1.2 国内外研究现状
2021年姜坤设计以AT89C52单片机为控制核心,进行温度采集,信息显示和执行器控制.AT89C52是SST在美国推出的高度可靠的小扇区FLASH微控制器.具有72KB的超级闪存和1KB的RAM.RAM的进一步扩展可以满足嵌入式系统的操作系统操作条件.通过使用AT89C52单片机和新型测温装置设计多点温度控制加热控制系统,并根据房间中每个点的温度实时控制加热系统,从而实现房间舒适度和供暖经济性[1] 。
2021年吴海红采用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[2] 。
温度控制模块是一种工具，可用于调节液体或溶液的温度，以便确定液体的温度。一种使用热交换器作为结合温度的地方的装置，使一种液体与另一种液体的温度在那里相遇，从而可以改变换热器中液体的温度。2021年C Wiharya，H Sungkowo，AS Suryandari，BI Kurniawan从化学实验室的温度控制实习模块样机中可以得知，在热水输入温度高于90°C、冷水输入温度28°C的开环测试中，输出值为69°C。此值稳定，但缓慢减小。通过提供反馈和控制器以传感器的形式和数据将由PLC处理，然后获得对应于一组值的值，即60°C，但输出温度不稳定，因为输出图仍然波动和不稳定。基于使用齐格勒尼科尔斯方法的实验计算和PID计算，得到Kp = 30，Ti = 77.95，Td = 19.489。通过提供齐格勒尼科尔斯方法计算的PID算法，可以将输出温度提高到58°C[3] 。 这是由于PID增益的增加更大，因此系统变得不稳定。
2020年Kumar A , Festini K M , Rao V , et al.提供温度可控的试剂盒和用于控制此类试剂盒中温度的系统。这样的系统的例子可以包括具有试剂盒的试剂盒，其试剂储液槽至少部分位于试剂盒壳体的内部充气室容积内。在这样的示例系统中，每个试剂储液槽可以部分地由侧壁定义，并且第一试剂储液槽可以与第二试剂储液槽分开，以在其相应的侧壁之间形成流体流动通道。当分析仪器接收试剂盒时，可以设置通过滤芯外壳的流体入口，该进液口将内部充气量与分析仪器的温度控制系统的流体供应口流体连接;还可以通过滤筒外壳提供流体出口，该流体地将内部充气室容积与温度控制系统的流体回流端口连接起来[4] 。
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
本设计是一个基于STC89C52单片机的温度控制系统，通过中控部分、输入部分和输出部分的组合实现对温度的实时监测和控制。中控部分采用STC89C52单片机作为核心控制器，负责获取输入部分的数据并进行处理，控制输出部分的操作。输入部分包括温度检测模块和独立按键，用于检测温度和调整温度阈值。输出部分包括显示模块、继电器、LED和蜂鸣器，用于显示温度信息、控制加热和制冷操作，并进行声光报警。
该系统具有稳定性、可靠性和用户友好性，能够满足校园生活中对温度控制的需求。通过该系统，用户可以实时监测当前的温度值，并根据设定的阈值进行相应的控制操作。该系统在温室、实验室、恒温房等场景中具有广泛的应用前景。
