论文总字数：23605字

摘 要

本次设计的恒温智能测控系统，目的是用来测量当前的温度，和控制温度保持在一定范围内，目前采用51单片机中的STC89C52为核心CPU，配上DS18B20可接触式数字温度传感器，两个继电器控制升温和降温，采用液晶显示屏LCD1602显示当前温度和设置温度，配上独立的按键电路，最后加上蜂鸣器报警组成一个恒温测控系统。该系统可以显示当前温度，也可以通过按键控制继电器工作继而控制加热片和风扇工作来达到使温度的上升与下降的目的，使其温度控制在一定范围内。首先，要考虑到为了完成目标系统需要用的元器件，用这些元器件所构成的硬件电路，包括对LCD1602显示器的介绍、以ST89C52为核心的单片机的介绍、对可接触式温度传感器DS18B20的介绍，还有蜂鸣器的介绍等部分，之后编写软件程序，不断地调试使其达到可控状态。通过对该系统的硬件与软件的合理规划，使其发挥最大的功能优势，在控制成本的同时合理使用单片机STC89C52的功能，设计出简单易操作的智能恒温控制系统。

关键词：单片机；STC89C52；DS18B20；LCD1602；智能温度控制

Abstract

The purpose of the design of constant temperature intelligent measurement and control system, is used to measure the current temperature, and control the temperature within a certain range, the current used 51 microcontroller STC89C52 as the core of the CPU, with digital temperature sensor DS18B20 can contact, two relay control heating and cooling, using liquid crystal display LCD1602 display the current temperature and setting temperature, with independent key circuit, then add the buzzer alarm of a constant temperature measurement and control system. The system can display the current temperature, or control the operation of the relay by pressing the button and then control the operation of the heating plate and the fan to achieve the purpose of making the temperature rise and fall, so that the temperature is controlled within a certain range. First of all, to take into account in order to complete the target system components, with these components of hardware circuit, including the introduction to the LCD1602 display, ST89C52 as core of single chip microcomputer is introduced, with the introduction of the can contact temperature sensor DS18B20, and introduced such as part of the buzzer, then write software program, debugging unceasingly to the control. Through the reasonable planning of the hardware and software of the system, make it give play to the maximum functional advantage, control the cost while using the SCM STC89C52 reasonably, design a simple and easy to operate intelligent temperature control system.

Key words: SCM；STC89C52；DS18B20；LCD1602；intelligent temperature control

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1选题背景 1

1.2 恒温控制技术的发展现状和趋势 1

1.2.1国内恒温控制的发展现状 1

1.2.2国外恒温控制的发展现状 1

1.3设计任务 2

1.3.1设计思路 2

1.3.2系统设计指标 2

1.3.3系统功能 2

第2章 恒温智能箱测控系统总体设计方案 3

2.1系统的整体设计方案 3

2.2恒温智能测控系统的工作原理 4

第3章 恒温智能测控系统硬件设计 5

3.1硬件的整体组成部分 5

3.2 STC89C52 5

3.21 STC89C52简介 5

3.22 STC89C52的标准功能 5

3.23 STC59C52的主要特性 5

3.24 STC89C52的引脚功能介绍 5

3.3 DS18B20简介 7

3.31 DS18B20的有着以下几种特性 7

3.32 DS18B20工作原理介绍 7

3.3蜂鸣器报警电路 9

3.31电路介绍 9

3. 32 电路原理图 10

3.4按键电路 11

3.5 显示电路 11

3.5.1显示电路原理介绍 11

3.5.2 LCD1602DE 管脚介绍 12

第4章 恒温智能测控系统软件设计 13

4.1加热片和降温风扇的工作流程 13

4.2系统的程序模块 13

4.2.1系统的主程序如图4.1所示 13

4.2.2 温度转换子程序图 14

4.2.3 写入和读取DS18B20子程序图 14

4.2.4温度计算子程序图 15

4.2.5 显示电路程序图 17

总结 18

参考文献 19

第1章 绪论

1.1选题背景

人们总是在生活中谈论温度这一词汇，温度的高低和人们的生活息息相关，在工业领域里更是如此，总是作为工业领域的控制参数，尤其是在大家所熟知的机械控制、冶金工厂、建筑设施、化学工厂和食品加工厂等领域内。工业上常常把恒温控制应用于热反应炉和加热炉等设备。目前已经的部分温控设备，其信号电路是被热电偶电路中进行处理的和被热电阻进行处理。处理后的信号电路可以被数模转换器所识别出来，经过sample-hold电路后再次进行数模转换之后才能被单片机所处理，使其监视温度。传统的信号调理电路容易受到干扰且系统复杂难以实现,本次设计的测温箱测控温度的方法是使用加热片和风扇，通过继电器控制这两个设备来实现温度的上升与下降，。同时，采用新型可编程可接触式DS18B20数字传感器来感应温度，可以避免进行繁琐的模数转换变和直接与所使用的单片机进行交互，处理其所需要的数据，同时拥有高精度，易操作的特性。拥有很大的灵活性，在平时的生活中也可将其运用在需要温度控制和检测的家具中，例如，可烘干式洗衣机，家用电烤箱和家用微波炉等。这次所设计的温度测控系统是以51单片机中性能较高，实用性较强的STC89C52来当做核心，不仅操作简单、使用灵活，并且可以将温度误差控制在1°以内大大提升了精确度，接下刘介绍设计此次系统的原因和背景。

1.2 恒温控制技术的发展现状和趋势

随着计算机的发展速度越来越快，日常生活家用电器对于恒温只能控制的需求越来越大，工业上对温度智能控制精度的要求越来越高，使得恒温智能控制取得了极大的社会效益和经济增长。不同的领域对于恒温控制有着不同的需求，不管是国内还是国外，恒温控制系统都有着飞速的发展和创新。所以，新型恒温箱的设计在工业领域和商业领域都是一个重要的课题。

1.2.1国内恒温控制的发展现状

因为经济条件和国际关系的原因，我国于1980年左右才开始对温度测控等技术进行学习和研究。我国派出工程师访问欧美国家同留学归来的技术人员一起学习西方国家的先进技术，最终初步掌握了室内温度测控的技术要求。但是，这仅仅局限于单项因子存在的情况下才能对温度进行控制。我国正在进行温度控制系统应用在计算机领域的研究，在整体上，我国在学习发达国家先进技术的同时，并将此技术应用在现实领域，并向多方面发展。在研究上，温度控制系统大多是以单片机为基础，随着单片机性能的逐渐优越，系统也开始有所优化，但是和西方欧美国家相比，我国对于此项技术的研究远远没有达到我国所计划的目标及应用到工厂和日常生活中去。其中最主要的就是应在工厂生产领域，我国的重工业较强，但是对于温度控制这方面的研发水平较低，而且研发的工厂环境较差，国家对于此方面的资金投入不足以吸引大量高新技术人才来参与研发此类项目。与之相反的是，我国的人民群众生活质量日益提升，对可控制温度类型的产品需求量越来越高，要求也越来越高，所以我国的当务之急是满足人们基本生活需求的同时，来促进人们生活质量的提高。

1.2.2国外恒温控制的发展现状

西方一下国家因为经济起步早的原因，早在二战结束后不久便开始了对温度这一重要数据的研究，其中位于北美的美国和位于西欧的德国对于此类控制的研究领先于世界，他们首先是使用组合的仪表仪器来采集温度，然后对采集到的信息进行记录和处理，到了20世纪80年代的末期，发达国家研制出了DCS-分布式控制原理。。目前世界上，不仅有以欧美日为首的发达国家在对温度控制进行深入研究，还有以中国为首的大国也开始着重对温度控制进行研究和开发，大家的目的不仅朝着尽快让温度控制进入工厂生产中去，而且还是为了使温度控制能融入到生活中去，提高本国人民群众的生活水平。目前，大多数国家都已经实现了温度自动化，现在正朝着无人控制即机器人控制的方向去发展。

1.3设计任务

1.3.1设计思路

本文针对传统的控温设备控温精度的不足，成本过高等因素，提出了以新型单片机STC89C52为核心的恒温智能测控系统，主要是为了满足当前人们生活所需要得易操作、低成本的控温设备，可以人为的设置温度的上限和下限，当温度超过上限时候风扇降温，温度低于下限时加热片加热，保证温度在所设置的范围之内，误差不超过1℃。

此系统可以有效的将温度控制在所设置的范围内即0~99℃内，可以精确到0.1℃，然后使用可接触式传感器DS18B20对当前温度进行测量，如果温度高于所设置值，则通过继电器控制风扇降温，若温度低于所设置值，则通过加热片进行升温。最后通过LCD1602液晶显示屏显示当前温度。

1.3.2系统设计指标

恒温智能测控系统的设计指标

1. 开始时，设置最低温度和最高温度，使其达到设置要求后，温度显示精确到0.1℃。
2. 恒温时候系统继电器不工作，低于设置温度时，蜂鸣器警报，由5V加热片加热，高于设置温度时，蜂鸣器警报，由5V电风扇降温。
3. 同时具有相应的保护功能。

1.3.3系统功能

1. 用户可以随意对温度进行设定，即可控制在1℃之内，也可控制在0~99℃之内。
2. 加热由5V加热片来进行，通过DS18B20接触式感应，当达到所设置温度时停止加热。
3. 能够准确的显示当前温度值。

第2章 恒温智能箱测控系统总体设计方案

2.1系统的整体设计方案

使用位式控制中的二位式进行操作，使用STC89C52作为CPU来进行整体控制。此方案操作灵活，编程简单，可以通过编程的方法实现逻辑控制。之后用DS18B20对温度进行采集，然后将采集到的的模拟信号进行模数转换，之后将数学传送到单片机中，最后在液晶显示器LCD1602中显示出来。此方案还可预设温度值，当温度达到预设值时停止加热，还有独立的按键操作电路。这是一种传统的模拟控制方式，可以较为简单的控制温度的上升与下降，用户操作简单。方案框图如图 2.1 所示。

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