溫度檢測控制小系統(tǒng)設計報告

溫度檢測控制小系統(tǒng)設計報告

摘要本文主要介紹一個簡單的溫度檢測和控制系統(tǒng)。在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。溫度是工業(yè)生產、現代農業(yè)乃至人們日?，F實生活中經常會需要測量的一個重要物理量，如石油化工、食品加工、實驗研究、農業(yè)大棚等。溫度的檢測與控制是工業(yè)生產自動控制系統(tǒng)的重要任務之一，因此，各行各業(yè)對溫度檢測系統(tǒng)的便捷性、精確性、智能化要求越來越高。由此可見，溫度的檢測和控制是非常重要的。此次課程設計主要包括了課程的設計、原理、電路仿真、實物制作和性能測試等部分。本設計用內部集成了A/D轉換器、電路結構簡單的數字化溫度傳感器DS18B20，與單片機技術相結合實現智能溫度檢測控制系統(tǒng)的設計。系統(tǒng)只需要占用單片機的一個I/O口，就能夠實現實時溫度檢測，這使得系統(tǒng)具有很強的擴展性，實用價值較高。在此設計中還用了CH451，可有效節(jié)省單片機P口的使用，更方便單片機的擴展設計。關鍵詞：溫度傳感器、STC89C52、CH451

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u一、設計目標 4主要功能 4二、系統(tǒng)方案 4三、系統(tǒng)總體框圖 4四、電路設計 51、仿真電路圖 62、軟件流程 7五、電路功能測試 71、電路圖 72、測試儀器 83、功能測試結果 8六、總結 8七、參考文獻 9設計目標正確完成溫度檢測控制系統(tǒng)的軟、硬件設計，及實物制作，實現系統(tǒng)對溫度的檢測和控制功能。主要功能：①對外界溫度數據進行數據采集，并通過數碼顯示屏對溫度進行直觀顯示。②通過4*4矩陣鍵盤對溫度進行設定，并顯示。若實時溫度值小于設定溫度值則控制繼電器開關不動作——提示小燈不亮，若實時溫度值大于設定溫度值則控制繼電器開關動作——提示小燈點亮。系統(tǒng)方案本系統(tǒng)設計是基于單片機的智能溫度檢測控制系統(tǒng)，主要包括單片機最小系統(tǒng)、溫度采集電路、獨立式按鍵電路、顯示電路、加熱電路，其中主控芯片采用功耗低、性能高的單片機STC89C52，溫度采集電路采用數字溫度傳感器DS18B20，顯示電路采用LCD1602液晶顯示器，報警電路采用一個LED指示燈實現報警，獨立式按鍵用來設定溫度報警上限。溫度傳感器DS18B20將外部對象的溫度數據采集傳輸到單片機；單片機輸出信號作用在繼電器上，使其相應發(fā)生動作，控制溫度報警；人機接口電路，以CH451為該模塊電路的核心，將采集到的溫度值通過數碼管進行實時顯示，并控制矩陣鍵盤，讀取通過按鍵獲得的溫度設定值，一方面可將設定值直接顯示，另一方面?zhèn)鬏斀o單片機。系統(tǒng)總體框圖電路設計溫度數據采集器DS18B20如圖接入電路；再對繼電器進行連接，控制信號從單片機的2.0口輸出，接至PNP型三極管的基極。繼電器的線圈分別接地和PNP三極管集電極，同時線圈兩端還并聯(lián)有發(fā)光二極管，用以直觀顯示控制信號的變化。為了保護電路，在繼電器線圈兩端并聯(lián)有一個390電阻，如下圖所示。CH451為人機接口電路的核心器件，其在電路中主要連接四位一體數碼顯示管、4*4矩陣鍵盤和STC89C52。在設計中，人機接口電路采用LG3641AH型四位一體共陰極數碼管進行顯示。引腳圖如下圖，從左至右，依次為數碼管1、2、3、4。這四個數碼管被集成為一個模塊，各數碼管的的段碼數據線連在一起，都由上圖中外部引腳A-H決定。圖中GND1-GND4為各數碼管的位選擇引腳，當其中一個信號為低電平時，則相應位的數碼管被選通點亮。由于LG3641AH為共陰極數碼管，A-H管腳上若輸出高電平，則相應段碼被點亮。為了避免單片機輸出的高電平電壓過高使數碼管燒壞，應分別在A-H管腳上接200電阻分壓。本設計使用已集成好的4*4矩陣鍵盤模塊。它是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每一個交叉點上，設置一個按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個數是4×4個。這種行列式鍵盤結構能夠有效地提高單片機系統(tǒng)中I/O口的利用率。該矩陣鍵盤模塊接口共有9根數據線，從左至右，依次為：公共數據端、1-4列數據選擇端、4-1行數據選擇端。其原理圖如下。仿真電路圖軟件流程五、電路功能測試1、電路圖2、測試儀器溫度計、電腦功能測試結果數碼管正確顯示外界溫度，通過矩陣鍵盤可以對溫度進行設定。按下矩陣鍵盤中的A鍵可設定溫度，在設定溫度時，數碼顯示屏閃爍，設定好后停止閃爍，顯示設定溫度。若實時溫度值小于設定溫度值則控制繼電器開關不動作——提示小燈不亮，若實時溫度值大于設定溫度值則控制繼電器開關動作——提示小燈點亮。溫度模塊功能測試表5-1溫度測試結果測試次數理論溫度實測溫度相對誤差130300%230313.3%33130-3.3%結果分析數據基本滿足題目要求。（2）顯示模塊功能測試功能正常，正確顯示外界溫度，進行溫度設定時，數碼顯示屏閃爍，設定好后停止閃爍，并正常顯示設定溫度。鍵盤功能測試功能正常，能通過鍵盤對溫度進行輸入設定。控制功能測試功能正常，若實時溫度值小于設定溫度值則控制繼電器開關不動作——提示小燈不亮，若實時溫度值大于設定溫度值則控制繼電器開關動作——提示小燈點亮?？偨Y此設計采用內部集成了A/D轉換器、電路結構簡單的DS18B20，能較為準確、快速的對溫度數據進行采集，并只占用單片機的一個I/O口，使得系統(tǒng)具有很強的擴展性，對CH451的應用也是本設計的一大優(yōu)點，可有效節(jié)省單片機P口的使用，更方便單片機的擴展設計。在完成設計的過程中也遇到了很多問題，如功能測試時數碼管顯示為亂碼，查找后發(fā)現數碼管用錯成了共陽極的，改為共陰極數碼