基于单片机的恒温控制器的设计-开题报告-文献综述-参考文献

单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，

随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中恒温温度控制就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。

恒温温度控制在工业领域方面具有广泛的应用，随着传感器技术等一系列相关技术的不断地发展，为智能温度控制系统功能、精度的提高和抗干扰能力的增强提供了条件。本设计是一种基于AT89C52单片机的温度测量系统的硬件结构及汇编程序，并且阐述其在试验室温度调控方面的应用。该系统结构具有价格低廉，精度高、微型化、抗干扰能力强、易扩展等一系列优点，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且能大幅度提高被控温度的技术指标，从而达到自己的控制目标温度，实现恒温控制要求。

本设计采用ATMEL公司的AT89C52单片机作为控制核心，通过编程控制LED六段数码管完成对温度的显示，采用DALLAS公司的DS18B20数字温度传感器来完成温度的采集，并和设定温度进行比较，根据比较的结果来控制加热电阻和制冷系统，从而完成从-15℃到50℃范围内的恒温控制。

二、文献综述

本文设计了一种基于AT89C52单片机的控制和DS18B20测试装置，能对环境温度进行测量，并能根据温度给定值给出调节量，控制执行机构，实现调节环境温度的目的。

DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，利用它采集的温度信号，通过C52的芯片计算和调节，达到反馈信号，输出调节，从而达到恒温控制的目的。

2.1本文主要研究的工作

本文所要研究的课题是由AT89C52单片机控制的温度闭环控制系统的设计，介绍了对室内温度的显示、控制及报警，实现了温度的实时显示及控制。室内温度控制部分，提出了用DS18B20、AT89C52单片机及LED的硬件电路解决对水温的实时检测及显示，利用DS18B20与单片机连接由软件与硬件电路配合来实现对加热电阻丝的实时控制及超出设定的上下限温度的报警系统。

关键词：恒温控制； AT89C52； DS18B20；LED数码管；软件控制。

研究（设计）内容

3.1 结合自己所学的知识和参与试验经验，及对相关设备使用的了解程度，研究设计了以AT89C52单片机为主芯片的控制恒温温度测控系统，本设计是一个以单片机为核心的主模块，包括显示与键盘控制以及相应的功能子模块的接口，将软件和硬件相关联起来实现温度控制的目的要求。

3.2该控制系统由硬件电路和软件程序两部分组成，其中硬件部分主要有单片机电路、温度采集电路、显示模块(数码管显示)、键盘接口、蜂鸣报警、软件设计等几部分组成。

（1）根据单片机测试系统的设计原理提出设计方案，构建总体硬件方案和完成系统所需的器件的选择。

（2）根据控制系统的要求，设计应用较为广泛的几个测量模块的硬件设计。

（3）在硬件设计基础上，进行整体系统流程设计和功能模块的软件设计，利用汇编语言进行编译、调试和仿真。

 （4）结合硬件模块和测量模块的相关要求，利用软件的关联作用，将反馈的各种信息通过编译和计算来不断的调节和控制温度。

3.3系统的基本构成：利用DS18B20温度传感器直接输出数字温度信号给单片机AT89C52进行处理,在六位LED数码管上显示当前环境温度值以及预设温度值。温度低于预设值启动加热电阻进行加热，若温度过高则启动风扇降温直到预设温度值停止。

系统结构图如下：

研究（设计）方案的确定

以AT89C52单片机为核心构成的单片机应用系统，整体结构采用模块化设计，以一块STC89C52单片机在主板上作为主控芯片，主板上设计有键盘与显示电路以及RS232串口电路和电路子模块与功能扩展模块的接口，通过子模块接口用户可以按需来组合所需要的子模块，完成温度测控的实现。在通信和监控上，采用PC机监控的方式，PC机和单片机以串行方式通信。并在PC机上配备有相应的仿真开发调试环境。

方案一：利用单片机实现恒温控制。

用单片机实现温度恒定的控制，系统主要包括现场温度采集、实时温度显示、加热控制参数设置、加热电路控制输出、报警装置和系统核心AT89C52单片机作为微处理器。温度采集电路以数字形式将现场温度传至单片机，单片机结合现场温度与用户设定的目标温度，按照已经编程固化的算法计算出实时控制量。以此控制量控制场效应管开通和关断，决定加热电路的工作状态，使温度逐步稳定于用户设定的目标值。在温度达到设定的目标温度后，由于冷却温度降低，单片机通过检测到的温度与设置的目标温度比较，作出相应的控制开启加热片。

方案二：采用数字式集成温度传感器DS18B20作为感测温度的核心元件，直接输出数字温度信号给单片机处理。

由于数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外接放大转化等电路的误差因数，温度误差很小，并且由于其感测温度的原理与上述方案的原理有着本质的不同，使得其温度分辨力极高。温度值在器件内部转化成数字量直接输出，简化了系统程序设计，又由于改传感器采用先进的单总线技术，与单片机的接口变得非常简洁，抗干扰能力高

方案三：采用六位共阳数码管显示温度，动态扫描显示方式。

该方案成本低廉，显示温度明确醒目，在夜间也能看见，功耗极低，显示驱动程序的编写也相对简单，

方案四：加热模块及降温模块的选择

采用脉冲宽度调制的方法，利用光耦合器来控制电阻丝和直流电机的电流通断。单片机系统输出控温信号，输出高电平时，经反相器变为0信号，使双向可控硅导通，信号灯亮，电阻丝通电加热；输出低电平时，双向可控硅断开，信号灯灭，电阻丝断电。脉冲宽度T1与周期T的比值为P，它反映了系统的输出空置量P=95%为输出上限，P=5%为输出下限。加热电路原理图参见图 3-10 ，单片机I/O口P0.6输出信号经过光电耦合器，通过这种方式控制双向可控硅的门极，从而控制电阻丝的平均加热功率，达到精确加热的目的。降温模块采用采用直流电机作为降温装置，通过控制继电器的吸合与断开，来控制直流电机的通断，从而达到散热降温的目的。当环境温度超过预设温度开启降温风扇，当环境温度低于预设温度5度以上通过脉宽调制采用大功率加热（即设定P值为95%），当环境温度低于预设温度1度时，采用小功率加热（即设定P值为5%）。

五、参考文献

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