基于单片机AT89C51的温度控制系统的设计与仿真 毕业设计(论文).doc

摘要 1
第1章绪论 2
单片机的应用 2
电热炉控制中的问题 3
本设计主要内容 3
第2章编程软件 4
编程软件Keil 4
第3章系统硬件结构设计 5
系统硬件组成 5
Proteus原理图设计 5
硬件电路结构 7
主控制芯片AT89C51原理及其说明 9
外部时钟电路 11
测温模块 11
显示模块 13
开关模块 13
报警模块 14
第4章系统软件设计及调试 15
系统程序设计 15
DS18B20测温程序设计 17
LM016L显示程序设计 18
第5章总结与展望 19
总结 19
展望 19
参考文献 20
附录 21
摘要:电热炉可使用金属发热体或非金属发热体来产生热源,其构造简单,工业电热炉的主要用途是供***对原材料、毛坯、机械零件加热用。温度控制对于电热炉是至关重要的。
为了更好地控制温度、提高控制质量,选用单总线芯片DS18B20作为温度传感器,进行了基于单片机AT89C51的温度控制系统的设计与仿真。显示模块选用LCD显示器,控制更为简单,显示更为清晰。配以键盘模块及由二极管、蜂鸣器组成的报警模块,组合成较为完整的温度控制系统硬件。选用Proteus软件绘制电路原理图,同时选用软件Keil进行编程编译,并将Keil与Proteus联调,在Proteus中查看仿真结果,实现温度的自动控制。

关键词:单片机、温度控制、Keil、Proteus仿真
第1章绪论
单片机的应用
单片机具有体积小、可靠性高、功能强、使用方便、性能价格比高、容易产品化等特点。国际上从1970年代开始,国内自1980年代以来,单片机已广泛应用于国民经济的各个领域,对各个行业的技术改造和产品的更新换代起重要的推动作用。其应用大致可分为如下几个范畴:
1、在智能仪器仪表上的应用
单片机具有功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。
2、在工业控制中的应用
用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。在工业过程控制、机床控制、机器人控制、汽车控制以及飞行器制导系统等方面得到广泛应用。
3、在家用电器中的应用
这个领域的应用特点是量大面广并且具有价格低廉的特点,如电饭锅、电子游戏机、电视机、录音机、组合音响、洗衣机、电冰箱以至电子玩具等,都广泛地使用单片机进行控制。
4、在计算机网络和通信领域中的应用
现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制,从手机,电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话,集群移动通信,无线电对讲机等。
5、单片机在医用设备领域中的应用
单片机在医用设备中的用途相当广泛,例如医用呼吸机,各种分析仪,监护仪,超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
6、在各种大型电器中的模块化应用
某些专用单片机设计用于实现特定功能,从而在各种电路中进行模块化应用,而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机,看似简单的功能,微缩在纯电子芯片中(有别于磁带机的原理),需要复杂的类似于计算机的原理。又如音乐信号以数字的形式存于存储器中(类似于ROM),由微控制器读出,转化为模拟音乐电信号(类似于声卡)。在大型电路中,这种模块化应用极大地缩小了体积,简化了电路,降低了损坏、错误率,也方便于更换。
7、单片机在汽车设备领域中的应用
单片机在汽车电子中的应用非常广泛,例如汽车中的发动机控制器,基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器,GPS导航系统,ABS防抱死系统,制动系统等等。[1]
电热炉控制中的问题
温度是工业生产和科学实验中一个非常重要的参数。许多生产过程都是在一定的温度范围内进行的,甚至对温度的要求相当严格,因此生产现场需要测量温度和控制温度。温度是电热炉需要控制的主要参数。
在传统的电热炉温度控制系统中,炉温控制采用温度仪表监视和人工调节相结合的方式,电热炉的电源通断大多采用交流接触器来控制。这种控制方式结构简单,但控制精度差,控制速度慢,在资源方面耗费人力且本身耗能多,控制器的噪音大,而且在控温过程中由于接触器频繁通断,经常发生触点电弧放电现象,容易造成短路,使接触器损坏,对操作人员和设备带来不利影响及安全隐患。传统的定值开关温度控制法存在温度滞后的问题,而多数传统基于常规PD控制的控制装置,存在精度不高、效率低