论文总字数：20024字

摘 要

本文采用AT89C51作为单片机，DS18B20作为温度检测模块，七段数码管作为温度显示模块，而温度的设定，使用三个独立按钮来完成，从而结合形成了一个小型温度控制系统。该小型温度控制系统，采用单回路进行控制，形成了简单的电路，便于实现。在算法上，我们可以采用PID算法和模糊算法，但我采用模糊算法进行控制。因为模糊算法比较简单、易学，算法不是那么的很复杂，编写C程序比较方便。我们采用设定温度和环境温度的差值，来对电灯泡和风扇进行分别控制。我们首先采用Proteus软件来实现仿真现象，便于硬件的接线；再次，我们详细介绍硬件方面的设计；最后，我们通过硬件调试，达到系统的预设要求。

关键词：单片机；DS18B20；PID算法；模糊算法

Small temperature control system

Abstract

This paper AT89C51 as a single chip, DS18B20 as temperature detection module, seven segment digital tube for temperature display module, and the setting temperature, using three separate button to complete, thus to form a small temperature control system. The small temperature control system, adopts the single loop control, to form the simple circuit, easy to implement. In the algorithm, the PID algorithm and fuzzy algorithm, we can but I fuzzy control algorithm. Because the fuzzy algorithm is simple, easy to learn, not so complicated, write C program is more convenient. We use the set temperature and environmental temperature difference, to control light bulbs and fan. We first use Proteus software to implement the simulation phenomenon, is advantageous for the hardware connection; Once again, we introduced the design of the hard ware; Finally , we achieved through hardware debugging, the system default requirement.

Keywords: Single chip microcomputer; DS18B20; PID algorithm; Fuzzy algorithm

目录

第一章 引 言 1

1.1课题研究的背景和意义 1

1.1.2论文研究的具体内容 1

1.2整体方案的设计 1

1.2.1温度传感器的选择 4

1.2.2单片机的选择 4

1.2.3温度显示器件的选择 4

1.2.4算法的选择 5

第二章 硬件设计 5

2.1 数字温度传感器DS18B20的介绍 5

2.1.1温度传感器DS18B20的测温原理 7

2.1.2温度传感器DS18B20的编程指令 8

2.1.3温度传感器DS18B20的工作时序 8

2.2AT89C51简介 10

2.2.1AT89C51内部介绍 10

2.2.2AT89C51外部介绍 11

2.3 74HC573驱动器简介 12

2.4七段数码管简介 13

2.5辅助电路的设计 14

2.5.1晶振电路 14

2.5.2独立键盘连接电路 14

2.5.3数码管显示电路 15

2.5.4温度采集电路 16

2.6电路总图 17

第三章 软件设计 18

3.1用Keil C51编写程序 18

3.2程序设计 19

3.3主要程序代码 21

3.4 Protel99 SE的简介 30

3.4.1Protel99 SE的初始化 30

3.5进行proteus仿真 31

3.5.1proteus的简介 31

3.5.2基于proteus的仿真 31

第四章 系统调试 33

4.1软件的调试 33

4.1.1 按键显示部分的调试 33

4.1.2 DS18B20温度采集调试 33

4.2 硬件调试 33

4.2.1按键显示部分的调试 33

4.2.2 DS18B20温度采集调试 34

第五章 系统功能 34

5.1 系统实现的功能 34

5.2 系统功能分析 34

第六章 结束语 34

致谢 35

参考文献 35

附录 36

第一章 引 言

1.1 课题研究的背景和意义

温控系统利用起来十分的简易，它拥有精度高、量程宽、体积小、功耗低、价格便宜的优势，在我们工农业生活中有着普遍的运用。随着社会的发展，科技的进步，创新能力已成为评定一个国家的综合国力之一。许多特殊的行业，对温度控制的要求也越来越高，如国家的航空领域、石油领域等一些关键的领域，需要对温度进行准确的控制，这才能保证科研人员的安全以及实验结果的准确性。而对于一些普通的行业，如农场的大棚、学校的热水系统、家里面的温湿度计，这些系统的提供，方便了人们的生活，给人们的出行，带来了极大的便利。

1.1.2 论文研究的具体内容

本文采用AT89C51单片机与DS18B20的结合，实现了小型温度控制系统。利用12v小风扇和220v电灯泡来实现系统自动控制的要求。通过DS18B20测得灯泡加热时间的不同的温度来自动控制灯泡和小风扇的状态。

考虑到环境因素的影响，加上焊接电路的复杂性，需要我们尽量的降低测温误差，以保证最后的调试成功。我们可以先用仿真软件Proteus进行仿真，然后调出实验现象。一但实验现象准确调出来，就进行焊接电路。在完成实物的基础上，把程序烧进单片机里，然后进行调试。

1.2 整体方案的设计

本设计的整体的思路是：以小型单片机为控制系统，在一个密封的罐子里加入一个电灯泡和插座，外围再加一个小的风扇。温度控制对象是电灯泡，常温的条件下20摄氏度达到设定的温度60摄氏度。在DS18B20温度传感器下检测出灯泡的温度并传到数码管中进行显示。在选择算法控制灯泡的变化，有PID算法，比较算法，模糊算法，根据自己所学的知识，我采用模糊算法。通过检测到的灯泡的温度，在小于设定温度60摄氏度时，灯泡是恒亮的。在快接近设定温度60摄氏度时，灯泡是闪烁的。在到达设定温度60摄氏度时，灯泡是熄灭的。利用固态继电器控制灯泡的亮和灭。系统结构示意图如图1-1 和系统流程示意图如图1-2所示^［1］：

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