内容发布更新时间 : 2024/12/26 3:10:18星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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课程设计题目：单片机恒温箱温度控制系统的设计

本课程设计要求：本温度控制系统为以单片机为核心，实现了对温度实时监测和控制，实现了控制的智能化。设计恒温箱温度控制系统，配有温度传感器，采用DS18B20数字温度传感器，无需数模拟∕数字转换，可直接与单片机进行数字传输，采用了PID控制技术，可以使温度保持在要求的一个恒定范围内，配有键盘，用于输入设定温度；配有数码管LED用来显示温度。

技术参数和设计任务：

1、利用单片机AT89C2051实现对温度的控制，实现保持恒温箱在最高温度为110℃。

2、可预置恒温箱温度，烘干过程恒温控制，温度控制误差小于±2℃。 3、预置时显示设定温度，恒温时显示实时温度，采用PID控制算法显示精确到0.1℃。

4、温度超出预置温度±5℃时发出声音报警。 5、对升、降温过程没有线性要求。

6、温度检测部分采用DS18B20数字温度传感器，无需数模拟∕数字转换，可直接与单片机进行数字传输

7、人机对话部分由键盘、显示和报警三部分组成，实现对温度的显示、报警。

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一、本课程设计系统概述

1、系统原理

选用AT89C2051单片机为中央处理器，通过温度传感器DS18B20对恒温箱进行温度采集，将采集到的信号传送给单片机，在由单片机对数据进行处理控制显示器，并比较采集温度与设定温度是否一致，然后驱动恒温箱的加热或制冷。 2、系统总结构图

总体设计应该是全面考虑系统的总体目标，进行硬件初步选型，然后确定一个系统的草案，同时考虑软硬件实现的可行性。总体方案经过反复推敲，确定了以美国Atmel公司推出的51系列单片机为温度智能控制系统的核心，并选择低功耗和低成本的存储器、数码显示器等元件，总体方案如下图：

输入部AT89C2051温度传感器恒温箱显示部上位PC驱动控制加热制冷 图1系统总体框图

二、硬件各单元设计 1、单片机最小系统电路

单片机选用Atmel公司的单片机芯片AT89C2051 ,完全可以满足本系统中要求的采集、控制和数据处理的需要。单片机的选择在整个系统设计中至关重要，该单片机与MCS-51系列单片机高度兼容、低功耗、可以在接近零频率下工作等诸多优点，而广泛应用于各类计算机系统、工业控制、消费类产品中。

AT89C2051是AT89系列单片机中的一种精简产品。它是将AT89C51的P0口、P2口、EA/Vpp、ALE/PROG、PSEN口线省去后，形成的一种仅20引脚的单片机，相当于早期Intel8031的最小应用系统。这对于一些不太复杂的控制场合，仅有一片AT89C2051就足够了，是真正意义上的“单片机”。AT89C2051为很多规模不太大的嵌入式控制系统提供了一种极佳的选择方案，使传统的51系列单片机

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. 的体积、功耗大、可选模式少等诸多弱点不复存在。该型号单片机包括: （1）一个8位的微处理器(CPU)。 （2）片内有2K字节的程序存储器(ROM)和128/256字节RAM。 （3）15条可编程双向I/O口线。 （4）两个16位定时器/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。 （5）五个中断源的中断控制系统。 （6）一个全双工UATR(通用异步接收发送器)的串行I/0口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信。 （7）片内含模拟比较器。 （8）低功耗的闲置和掉电模式。 +5V+5V*110uF233pFR11K2RST(RXD)P3.0(TXD)P3.1XTAL2XTAL1(INT0)P3.2(INT1)P3.3(T0)P3.4(T1)P3.5GNDAT89C2051VccP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1(AIN1)P1.0(AIN0)P3.7201918171615141312113Y112MHz4567RST33pFR210K18910 图2 最小系统电路 AT89C2051是一个20脚的双列直插封装(DIP)芯片。最小系统电路包括晶体振荡电路和手动复位电路，如图2。 本设计使用一片AT89C2051就代替了原来的8031、EPROM2732和地址锁存器74LS373，因为AT89C2051内部的2KB EPROM和128B的RAM，对智能化温度传感器测..