论文总字数：16959字

摘 要

本次毕业设计核心元件为单片机AT89C51，温度采集利用数字温度传感器DS18B20，以此为基础设计出了一个由键盘输入控制，动态显示实时温度和拥有超温报警功能的恒温箱温度控制系统，并根据该系统制作出了一个恒温箱。该恒温箱温度控制系统既可以实时显示当前温度，又可以显示设置的预期温度，并能通过控制加热器使恒温箱的温度恒定在预先设置的温度范围内。控制键盘输入的设计使设置温度轻松快捷。比起只显示整数部分，多显示一位小数的方式反而使数码管的输出具备更高的显示精度。通过合理规划系统软件和硬件后,能在不减少系统功能的前提下，有效地降低所要花费的成本，而且还能使操作更方便。

关键词 ：AT89C51；动态显示；DS18B20；恒温；精度

Design of easy thermostat temperature control system

Abstract

A core component of this graduation design is SCM AT89C51, temperature acquisition using digital temperature sensor DS18B20, this as the basis for the design of the one controlled by the keyboard input, dynamic display real-time temperature and has over temperature alarm function of constant temperature box control system, and according to the controlled made a constant temperature box. Expected temperature of the thermostat control system can real-time display the current temperature, and can be shown to be set, and by controlling the heater the incubator constant temperature within the preset temperature range. The design of control keyboard input to set temperature quickly and easily. To display only the integer part, a decimal display way instead of the output digital tube display with higher precision. Through the reasonable planning of the system software and hardware, under the premise does not reduce the system function, and effectively reduce cost to be spent, but also make the operation more convenient.

Key words: AT89C51; dynamic display; DS18B20; constant temperature; precision

目 录

第一章 绪 论 1

1.1 课题研究的背景 1

1.2 课题研究的意义 1

1.3 课题研究的内容 1

1.4 系统的设计原理 2

1.5 课题的应用与展望 2

1.6 本论文结构安排 2

第二章 恒温箱的系统概述 3

2.1 系统的主要功能 3

2.2 系统的需求分析 4

2.3 恒温箱的工作流程 4

2.4 恒温箱的工作过程 5

第三章 恒温箱的硬件设计 6

3.1 单片机外围的基础电路 6

3.1.1 复位电路 6

3.1.2 时钟电路 6

3.1.3 声音报警电路 7

3.1.4 发光示警电路 7

3.2 外加的加热电路 8

3.3 单片机AT89C51的简介 8

3.4 温度传感器简介 9

3.5 数码管简介 10

第四章 软件设计 11

4.1 软件任务分析 11

4.2 程序流程图 11

第五章 总结 14

致 谢 15

参考文献（References） 16

附录一 PROTUES仿真图 17

附录二 实物图 18

附录三 主要源程序 19

子程序 21

第一章 绪 论

1.1 课题研究的背景

自2000年以来，人类进入了信息时代。科学电子技术的飞速发展，使微芯片技术的应用越来越广泛，这是由超大规模集成电路技术的发展而出现的情况。由于它具备了体积小、功能强大、性价比高等优点，因此被广泛用于电子仪器、家电、节能设备、军事装备、人造机器人、控制工业化等领域，使我们现在生产出来的东西更加小型化、智能化。这样使得所生产出来的产品的功能得到提高、质量得到了保证，并且还降低了成本，使设计更加简单轻松。单片机在越来越多的的领域得到发展，人们从而更加能体会到到应用单片机技术的优越性，所以这些年来，单片机也一直被广泛使用着。同时，我们并没有满足于现状，还在不断努力的改善和发展单片机技术。

温度控制是一种常见的被用于企业内的控制装置，例如机械工业里所需要的零件热处理方面、制作塑料制品时所用的注塑机上，粉末冶金行业里烧结炉以及还原炉等都具有温度需要被控制的问题。现在的很多企业仍旧将陈旧的动圈式两位指示调节仪（如XCT101型动圈式两位指示调节仪）用于炉温控制。利用这种温度控制方法会导致出现温度波动范围大的问题，保温时间还得靠人工计时，加热的速度不能受人为控制，实时温度不能被全程动态跟踪显示，日益发展的工业需求已经不能被这样的控制和显示方式所满足。近年来，随着现代工业和农业技术的发展，以及为了改善人们的生活环境，在国内外越来越深入研究温度测量系统，恒温箱已经被大量的应用于医疗卫生、智能化家居、工农业生产、航天科研等领域。但人们对于测量温度的精度以及对温度的分辨率的要求在不断提高，普通的恒温箱已经不能满足现代人们应用的要求。随着单片机正在被广泛的应用着，并且因为单片机具有体积小巧、使用方便灵活、性价比高等优点，因此把单片机应用到恒温箱的温度控制系统中可以对温度起到更好的控制作用。

智能恒温箱主要的作用是进行温度控制，他提供了各种有利于对农业进行研究和提高应用生物技术的条件，并且能给予测试所需要的环境模拟条件，因此可广泛用于对制药业、纺织业、食用产品加工之类的进行无菌试验以及对其稳定性的检查和对工业原材料的性能、产品的包装以及产品的寿命等进行测试。

1.2 课题研究的意义

温度控制性能很大程度上决定了智能恒温箱的调温性能，本设计主控制器采用了单片机来进行操作，恒温箱内部温度由数字温度传感器测量，再将测得的温度信号传送入主控制器从而完成了恒温箱的控温系统的硬件。恒温箱内部温度可以保持在预先设定温度的范围内，当实际温度低于所设定的温度时，微控制器（单片机）发送加热信号;当温度被设置为低于实际温度，则微控制（单片机）器发送冷却信号（本次并没有设计该功能）。

1.3 课题研究的内容

本次毕设的主要内容为：采集温度，显示温度，控制温度信号的输出部分和对恒温箱的加热，对于如何保温和制冷不在这次毕设的范围内。本次毕业设计的核心是使用“AT89C51单片机”，加上以温度传感器DS18B20和LED数码管为主要硬件所构成的电路。用keil软件编写C语言程序，做出一个可自行主动可控制的恒温箱。其主要功能是将恒温箱内的实时温度进行测量，并及时显示。在进行测量时，温度测量装置（温度传感器）被放置在恒温箱中需要被测量的地方进行测量，实时监测恒温箱内部的温度。本次毕设所做的恒温箱在接通电源之后，默认设定的恒温箱的恒温温度为40℃，使用时可以预先调节自己想要的恒温温度，调节范围为0~100℃。因为本次设计不包含如何制冷，所以实际设定的温度需要高于室内温度。因此当温度设定完成时，恒温箱开始加热，当达到设定温度时，停止加热，恒温箱会缓慢的自然冷却，一旦温度低于设定温度后，恒温箱又将开启加热装置。

1.4 系统的设计原理

本系统选用的温度传感器为DS18B20，并且用它来测量制作出来的恒温箱内部的温度，然后将采集到的温度信号传送给作为该系统中央处理器的单片机AT89C51中，再由单片机AT89C51对收集到的数据进行计算处理成摄氏温度数据，并输送到可控显示器当中，并将计算转换成的摄氏温度与预先设定的温度进行对比，看看大小是否一致，然后进行判断是否需要启动恒温箱的加热装置。

1.5 课题的应用与展望

我们对于电子技术的应用范围越来越广，因而对其发展的需求越来越高，所以人们在不断的提高单片机技术，使得单片机的集成度越来越高、速度越来越快、功耗越来越低。电子技术能够得到长足的提高离不开科学技术的发展，现在我们轻易对的某处的温度进行检测，设置多点检测都不难，只要能运用好单片机与温度传感器。如果在次基础上改进一下原理图，我们可以轻易的检测和控制不同地区或地点的实时温度。

在现代工业中，控制温度是一项重要事项，尤其表现在食品、化工、建材等方面，发挥着尤为重要的作用。因此,在所有的控制系统中，控制温度系统是处于重要地位的。温度控制的方法会随着场地的变化、对工艺以及对测量的温度范围或是精度的要求不同而会产生不一样的变化，同时，也会影响到测温所采用的元器件或是测温的方法；对采集温度数据的控制算法也会因为产品工艺或是时效的变化而变化，可以说这同时也导致产生了更多的温度测控方法。

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