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基于AT89C51单片机温度控制系统的设计(proteus仿真)(485总线)

基于AT89C51单片机温度控制系统的设计(proteus仿真)(485总线)

本课题为基于AT89C51单片机温度控制系统的设计,主要完成的任务是:实现单片机、温度控制模块之间的通信,对现场的温度环境进行监控 ,并作出相应的反应,组成完整的数字式控制系统。具体包括以下几个方面的要求:1.了解相关技术国内外发展现状,完成开题报

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  • 详细描述

    基于AT89C51单片机温度控制系统的设计(proteus仿真)(485总线)
    一、选题简介、意义
        温度传感器是温度控制系统中的关键部件,温度传感器是温度控制系统中的核心部分,按测量方式可分为接触式和非接触式两大类,按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。在温度控制系统中,首先要对温度信号进行采集,对于采集过来的温度信号要进行数据处理;其次,在采集过程中的温度信号,进行信噪比处理,结果通过LCD显示。
    温度在现代工业生产中有着重要的地位,它们广泛应用于工业、农业等领域。例如生产过程中,在温度变化量和温度范围变化要求比较严格的场合,温度显得尤为重要,温度控制系统在半导体芯片等高精度恒温控制的生产车间有着更高的要求。
    针对上述这些问题,本文研究设计了基于单片机的温度控制系统,采用多个温度传感器测量环境温度,并将温度环境测量值显示在LCD上,与此同时,在测量过程中要注意环境温度的干扰因素以及减少干扰的方法。
    二、课题综述(课题研究,主要研究的内容,要解决的问题,预期目标,研究步骤、方法及措施等)
    1.课题的主要研究内容
    以单片机为控制核心,通过LCD进行检验过程显示。利用温度传感器检测温度信号,通过单片机内部的模拟量模块进行A/D转换,在LCD显示屏上显示实时温度值,并与设定的标准值进行比较,若与标准值不一致,则作出相应警告。
    2.要解决的问题
    如何设计温度传感器检测装置的总体设计;
    如何将温度传感器检测的数值下载到LCD上;
    如何准确测量环境温度值,减小测量误差;
    如何将温度传感器采集的温度值里的实际值与标准值进行比较。
    3.预期目标
    根据项目需求,采用多个温度传感器同时测量环境温度,从而得到准确的实际温度测量值并在LCD上显示,设定一个标准值与实际测量值作比较。当实际测量值与标准值相同时,绿色指示灯亮;当实际测量值大于标准值,蜂鸣器发出警报声且红色指示灯闪烁;当实际测量值小于标准值,黄色指示灯亮。
    4.研究步骤
    本课题的工作步骤分为四个阶段:
    第一阶段:查阅文献,市场调研、收集资料、确定课题方案,完成开题报告;
    第二阶段:完成系统构架,进行结构设计、软件设计;
    第三阶段:进行系统模拟;
    第四阶段:整理技术资料,完成毕业设计论文及答辩。
    5.工作方法及措施
    工作方法:本课题主要采用实验法。
    措施:查阅相关资料了解硬件设备的使用及注意事项,基于在实验室所获得的实践经验,在教师指导下,以单片机为基础,设计开发温度传感器检测装置。
     
     目 录
    第 一 章  引言 1
     1.1 课题背景 1
        1.2 课题研究的意义 2
        1.3 本章小结 4
    第 二 章  系统总体设计 5
    2.1 系统主要组成 5
    2.2 系统控制原理图 5
    2.3 本章小结 6
    第 三 章  系统硬件设计 8
    3.1 单片机的选型 8
      3.1.1 AT89C51单片机简介 8
      3.1.2 AT89C51单片机引脚结构示意图及功能 9
      3.1.3 单片机引脚分配 10
      3.1.4单片机最小系统电路 11
      3.2 传感器选型 13
      3.2.1 DS18B20温度传感器介绍 13
      3.2.2 DS18B20 温度传感器的主要特性 13
      3.2.3 DS18B20外形 13
      3.2.4 DS18B20内部结构 14
      3.2.5 DS18B20温度转换过程 17
      3.2.6单片机与DS18B20的接口电路 18
      3.3 LCD选型 19
      3.3.1 LCD1602简介 19
      3.3.2 LCD1602引脚功能 19
      3.3.3 字符型LCD液晶显示器模块与单片机接口 21
      3.3.4 字符型LCD液晶显示模块的应用 21
      3.4 通信总线选型 22
     3.4.1 RS-485通信总线简介 22
         3.4.2 485总线模块电路图 24
     3.4.3 MAX487芯片 24
        3.5 本章小结 25
    第 四 章  系统软件设计 26
    4.1 系统主程序设计 26
        4.1.1 基于AT89C51的主程序设计 26
    4.2 传感器程序设计 26
    4.2.1 DS18B20初始化 26
    4.2.2 复位函数子程序 27
    4.2.3 写入温度值子程序 28
    4.2.4 读取温度值子程序 28
    4.3 LCD程序设计 29
    4.3.1 LCD初始化设置 29
    4.3.2 读状态操作 29
    4.3.3 写命令操作 30
    4.4键盘扫描程序设计 30
    4.5 RS485总线通讯 31
    4.6本章小结 32
    第五章  系统调试 33
    5.1 系统仿真测试 33
    5.2 本章小结 37
    第六章  结论 38
    第七章  致谢 39
    参考文献 40
     
    主控模块:本系统采用的单片机是ATMEL的AT89C51单片机,此单片机有CPU为8位,一共有32根地址线,5个中断源,可以实现二级中断嵌套;接收温度传感器发送的数据;
    测温模块:本系统采用的温度传感器是DS18B20温度传感器,对干扰信号处理能力强,测量精度高,体积小型化,能耗低等优点,能够直接将温度转化成数字信号;
    显示模块:本系统采用的显示模块为液晶显示器LCD1602,具有功耗低,体积小等优点;
    通信模块:本系统使用RS485通信总线,RS485总线通信有效距离从几十米到几千米不等,满足系统项目要求,可以实现单片机与计算机之间的数据通信;
    报警模块:本系统采用声光报警系统方案,根据系统的方案设计,对超出系统正常范围的情况,系统作出相应的警报。
     
    结论
    本论文设计出一套可行性的基于单片机的温度控制系统的设计方案,系统采用多路温度传感器测量环境温度并采用外部电源供电方式,该方式工作稳定性高,可以开发出稳定可靠的多点温度控制系统,本系统采用声光报警方案,当温度传感器处于三个不同的温度区间范围时,报警系统作出与系统方案相对应的流程,并且将温度数据在液晶显示屏LCD1602显示。同时,用户可以通过用户按键来修改温度区间的范围,来实现温度调节。本系统采用电脑仿真测试,使用keil4和proteus联机仿真调试,具有开发性高,可靠性高等优点。另外,本系统通过RS-485总线,实现单片机与计算机之间的通信,以达到计算机对温度数据的监控。
     
    参考文献
    1.MSC-51单片机原理与接口技术/陈东主编-电子工业出版社,2003,(8):63-79
    2.单片机开发入门与典型设计实例/白林峰,曲培新,左现刚主编-机械工业出版社,2013,9
    3. 单片机课程设计与指导(第二版)/楼然苗,李光飞主编-北京航空航天大学出版社,2012,1
    4.8051片上可编程系统原理及应用/何宾主编-化学工业出版社,2012,3
    5.单片机典型系统设计实例精讲/彭为,黄科,雷道仲主编-电子工业出版社,2006.5
    6.程序设计基础Visual Basic教程(第2版)/周黎,钱瑛,周阳花主编-人民邮电出版社,2011年(下)
    7. 51单片机C语言程序设计经典实例/陈忠平主编-电子工业出版社,2012,5
    8. 案例解说单片机C语言开发---基于8051+proteus仿真/程国钢主编-电子工业出版社.2012,9
    9. 张小鸣.MSC-51单片机串行通讯波特率设置的特点与误差[J].煤矿自动化, 1997,(04):44-46
    10.周启海.汉字点阵字幕发生器[J].电子报刊十年精化.1997,(04):564-565
     
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