精品毕业论文--基于80c51单片机的数字温度计控制系统的设计-文库吧

【正文】 .................................................................. 14 DS18B20 温度传感器与单片机的接口电路 .................................................... 15 本章小结 ............................................................................................................. 16 第 4章 系统硬件设计 ................................................................................................. 17 80C51 单片机的介绍 ......................................................................................... 17 80C51 单片机主要特性 .............................................................................. 18 80C51 单片机管脚图 .................................................................................. 18 80C51 单片机的中断系统 .......................................................................... 21 80C51 单片机的定时 /计数器 ..................................................................... 21 LCD 液晶显示器简介 ........................................................................................ 21 液晶模块简介 .............................................................................................. 22 液晶显示部分与 89C51 的接口 ................................................................. 23 通讯模块 ............................................................................................................. 24 DS18B20 介绍 .................................................................................................... 25 温度传感器工作原理 .................................................................................. 25 IV DS18B20 相关介绍 ..................................................................................... 27 DS18B20 使用中的注意事项 ..................................................................... 28 本章小结 ............................................................................................................. 28 第 5章 系统软件设计 ................................................................................................. 29 主程序设计 ......................................................................................................... 29 DS18B20 初始化 ................................................................................................ 30 数据测试 ............................................................................................................. 31 仿真结果 ............................................................................................................. 31 本章小结 ............................................................................................................. 33 结论 ............................................................................................................................... 34 致谢 ............................................................................................................................... 35 参考文献 ....................................................................................................................... 36 附录 A ........................................................................................................................... 37 附录 B ........................................................................................................................... 44 附录 C ........................................................................................................................... 49 附录 D ........................................................................................................................... 50 5 第 1章 绪论 意义 随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、 冶金、化工、建材、机械、食品、石油 等各个行业。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。 温度是工业对象中的一个重要的被控参数。然而所采用的测温元件和测量方法也不相同；产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同。因此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。传统的控制方式以不能满足高精度，高速度的控制要求，如温度控制表 温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于他主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如： PID 控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。本系统所使用的加热器件是电炉丝，功率为三千瓦，要求温度在 400～ 1000℃ 。静态控制精度为 ℃ 。 本设计使用单片机作为核心进行控制。单片机具有集成 度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字、智能化方面有广泛的用途。 温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。成熟的温控产品主要以 “点位 ”控制及常规的 PID 控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。随着我国经济的发 展及加入 WTO，我国政府及企业对此都非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家、企业的研发中心，开展创新性研究，使我国仪表工业得到了迅速的发展。 单片机是指一个集成在一块 芯片 上的完整计算机 系统 。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具 有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、 内存 、内部和外部 总线 系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、 定时器 ，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。 单片机也被称为 微控制器 （ Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有 CPU 的专用 处理器 发展而来。最早的设计理念是 6 通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。 INTEL 的 Z80 是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。 早期的单片机都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在 8031 上发展出了 MCS51 系列单片机系统。基于 这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了 16 位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。 90 年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着 INTEL i960 系列特别是后来的 ARM 系列的广泛应用， 32 位单片机迅速取代 16 位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的 8 位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起 80 年代提高了数百倍。目前，高端的 32位单片机主频已经超过 300MHz，性能直追 90 年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至 1 美元 ，最高端的型号也只有 10 美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的 Windows 和 Linux 操作系统。 1. 巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力。 2. 培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力。 3. 通过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、内容及步骤。 本课题的研究重点是设计一种基于单片机的数字温度计控制系统。利用数字温度传感器 DS18B20，此传感器课读取被测量温度值，进行转换。 主要工作如下： 1. 温度测试基本范围 0℃ —100℃ 。 2. 精度误差小于 1℃ 。 3. LED 液晶显示。 4. 可以设定温度的上下限报警功能。 5. 实现报警提示。 数字温度计采用温度敏感元件也就是温度传感器（如铂电阻，热电偶，半导体，热敏电阻等），将温度的变化转换成电信号的变化，如电压和电流的变化，温度变化和电信号的变化有一定的关系，如线性关系，一定 7 的曲线关系等，