[信息与通信]智能水温控制系统论文.doc
《[信息与通信]智能水温控制系统论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《[信息与通信]智能水温控制系统论文.doc(50页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、毕 业 设 计(论 文) 题 目:基于单片机的智能水温控制系统学 院: 计算机与电子信息学院专 业: 电子信息工程 班 级: 电子071班 学 号: 0707200136 学生姓名: 钟跃 指导教师: 谢敏副教授 2010年5月11日摘要本系统是基于单片机STC89C52为控制核心,用DS18B20采集温度,经过微控制器处理后在LCD1602上面显示出来,并且可以自由设置上限温度和下限温度,当到达上限温度是,蜂鸣器开始报警,降温继电器吸合,开始降温工作,同时红灯闪烁。当低于下限温度时,蜂鸣器开始报警,升温继电器吸合,开始升温工作,同时,黄灯闪烁。在温度正常时,只有绿灯正常发光,红灯和黄灯关闭,
2、继电器控制系统不工作。关键词:单片机 DS18B20 LCD1602 继电器 二极管 AbstractThis system is according to single slice of machine AT89 S52 in order to control core, collect temperature with the DS18 B20, suggest in the LCD1602 tops after tiny controller processing, and can freely establish upper limit temperature and bottom t
3、o limit temperature, be arrive the upper limit temperature BE, the buzzer starts reporting to the police and reduces the heat to absorb to match and start reducing the heat a work after the electric appliances, in the meantime red light flicker.While being lower than to descend limit temperature, th
4、e buzzer starts reporting to the police and heats to absorb to match and start heating a work after the electric appliances, in the meantime, yellow light flicker.Normal in the temperature, only the green light give out light as usual, the red-light and yellow light closes, after electric appliances
5、 control system not work.Keyword:Single slice of machine DS18B20 LCD1602 after electric appliances diode目录第一章 国内外现况1第二章 总体方案2第三章 元器件简介及电路设计33.1 STC89C52单片机.53.2 LCD1602显示电路53.3 DS18B20温度传感器93.4 按键控制电路.113.5继电器控制系统.123.6 蜂鸣器报警及LED指示系统.133.7电源模块电路.153.8 protel99se163.9 本章小结17第四章 软件设计.174.1 编译开发环境174.2
6、 主程序流程.174.3 DS18B20的程序设计204.4 键盘检测程序的设计23第五章 系统测试及误差分析.285.1 测试方法285.2 误差分析29第六章 硬件调试方法296.1 常见的硬件故障296.2 联机调试.30第七章 结论.30第八章 总结与展望31参考文献32 第一章 国内外现况分析自70年代以来,由于工业过程控制的需要,特别是在电子技术的迅猛发展,以及自动控制理论和设计方法发展的推动下,国外温度控制系统发展迅速,并在智能化自适应参数自整定等方面取得成果。在这方面以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先,并且都生产出了一批商品化的性能优异的温度控制器及仪器仪表,在各行业广泛应用
7、。 目前,国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展。 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,同国外的日本、美国、德国等先进国家相比,仍然有着较大的差距。目前,我国在这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平。成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主,它只能适应一般温度系统控制,难于控制滞后复杂时变温度系统控制,而且适应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。现在,我国在温度等控制仪表业与国外还有着一定的差距。温度、压力,流量和液位是四种最
8、常见的过程变量,其中温度是一个非常重要的过程变量,因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形,结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制在工业领域应用非常广泛,由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点,它对控制调节器要求较高。温度控制不好就可能引起生产安全,产品质量和产量等一系列问题。尽管温度控制很重要,但是要控制好温度常常会遇到意想不到的困难。随着嵌入式系统开发技术的快速发展及其在各个领域的广泛应用,人们对电子产品的小型化和智能化要求越来越高,作为高新技术之一的单片机以其体积小、价格低、可靠性高、适用范围大以及本身的指令系统等诸多优势,在各个领域、各
9、个行业都得到了广泛应用。本文主要介绍单片机温度控制系统的软件设计过程,其中涉及系统结构设计、元器件的选取和控制算法的选择、程序的调试和系统参数的整定。在系统构建时选取了ATMEL公司提供的STC89C52芯片作为该控制系统的核心。温度信号由DS18B20提供。使用SSR固态继电器作执行部件。同时,具有温度数字语音播报和显示功能。系统控制对象为1升净水,容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定,并能在环境温度降低时实现自动控制,以保持设定的温度基本不变,具有较好的快速性与较小的超调。该系统为一实验系统,要求系统有控制能力,实现对主要可变参数的实时监控。第二章 总体方案根据功能和指标要求,本
10、系统可以从元件级开始设计,选用STC89C52单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路,实现对烘箱温度的测量和控制。该系统以STC89C52单片机为核心,由温度传感器DS18B20,显示模块LCD1602,按键检测模块,报警指示模块,控制模块,电源模块等共同组成。在系统中,温度值及误差显示、控制参数得设置、运行及复位等功能由键盘及显示电路完成。电源模块控制模块显示模块LCD1602单片机控制核心键盘检测模块温度传感器报警及指示模块图2-1 单片机温度控制系统方案原理示意图用DS18B20采集温度,经过微控制器处理后在LCD1602上面显示出来,通过键盘检测模块可以自由设置上限温度和下限温度,
11、并且以报警指示模块和控制模块做出反应。第三章 元器件简介及电路设计31 STC89C52单片机1)STC89C52简介 STC89C52单片机是现在最常用的单片机之一。它采用静态CMOS工艺制造,最高工作频率为24MHz,其PDIP/DIP封装如图所示。除了PDIP封装之外,还有PQFP/TQFP和PLCC/LCC等2种不同的封装,用户可以根据不同的场合进行选择。STC89C52是一种带4K字节闪烁,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,AT
12、MEL的STC89C52是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 图3.1 89C51引脚图单片机的主要特性有4K字节可编程闪烁存储器、128*8位内部RAM、32可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、5个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路引脚说明VCC:供电电压。 GND:接地。P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验
13、时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2
14、口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口也可作为STC89C52的一些特殊功能,如下:P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 (外部中断0)P3.3 (外部中断1)P3.4 T0(记时器0外部输
15、入)P3.5 T1(记时器1外部输入)P3.6 (外部数据存储器写选通)P3.7 (外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE
16、只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。:当保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,将内部锁定为RESET;当端保持高电平时,此间内部程序存储器。XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2:来自反向振荡器的输出。2)单片机最小系统根据原理我们制作了如下电路,3.2 LCD1602显
17、示电路1.简介 工业字符型液晶,能够同时显示16x02即32个字符。(16列2行) 注:为了表示的方便 ,后文皆以1表示高电平,0表示第电平。2.管脚功能1602采用标准的16脚接口,其中: 第1脚:VSS为电源地 第2脚:VDD接5V电源正极 第3脚:V0为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高(对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度)。 第4脚:RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。 第5脚:RW为读写信号线,高电平(1)时进行读操作,低电平(0)时进行写操作。 第6脚:E(或EN)端为使能(ena
18、ble)端。 第714脚:D0D7为8位双向数据端。 第1516脚:空脚或背灯电源。15脚背光正极,16脚背光负极。3.操作控制 操作控制表 操作 读状态 写指令 读数据 写数据 输入 RS=0,RW=1,E=1 RS=0,RW=0, D07=指令码,E=H脉冲 RS=1,RW=1,E=1 RS=1,RW=0, D07=数据,E=H脉冲 注:关于E=H脉冲开始时初始化E为0,然后置E为1,再4.字符集 1602液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形,这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等,每一个字符都有一个固定的代码,比如大写
19、的英文字母“A”的代码是01000001B(41H),显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来,我们就能看到字母“A”。 因为1602识别的是ASCII码,试验可以用ASCII码直接赋值,在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值,如A。 以下是1602的16进制ASCII码表地址: 读的时候,先读左边那列,再读上面那行,如:感叹号!的ASCII为0x21,字母B的ASCII为0x42(前面加0x表示十六进制)。编辑本段指令集 1602通过D0D7的8位数据端传输数据和指令。 显示模式设置: (初始化) 0011 0000 0x38 设置162显示,57点阵,8位数据接口; 显示开关及光
20、标设置: (初始化) 0000 1DCB D显示(1有效)、C光标显示(1有效)、B光标闪烁(1有效) 0000 01NS N=1(读或写一个字符后地址指针加1 &光标加1), N=0(读或写一个字符后地址指针减1 &光标减1), S=1 且 N=1 (当写一个字符后,整屏显示左移) s=0 当写一个字符后,整屏显示不移动 数据指针设置: 数据首地址为80H,所以数据地址为80H+地址码(0-27H,40-67H) 其他设置: 01H(显示清屏,数据指针=0,所有显示=0);02H(显示回车,数据指针=0)。其时序图操作如下我们根据其性质设计如下电路图33 DS18B20温度传感器1)简介我们
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 信息与通信 信息 通信 智能 水温 控制系统 论文
链接地址:https://www.31doc.com/p-1967510.html