毕 业 设 计 作 品 题 目：恒温烤箱姓 名：专 业：应用电子技术班 级：学 号：校内指导老师：校外指导老师：填表日期：湘潭医卫职业技术学院教务处制湘潭医卫职业技术学院 毕业设计作品二级学院医管学院专 业应用电子技术班 级姓 名学 号校内指导老师毕业设计名称恒温烤箱校外指导老师毕业设计时间 目录1.设计功能32.设计方案33.硬件设计43.1 CPU主控模块设计43.1.1、STC89C52RC单片机简介43.1.2、晶振电路与复位电路的设计 53.2主电源电路设计 53.3温度采集模块设计63.3.1、DS18B20的特点63.3.2、DS18B20与单片机的接口电路63.4继电器模块及工作指示模块设计 73.4.1、继电器模块73.4.2硬件系统原理图73.4.3硬件系统pcb图83.5程序模块 93.5.1、主程序93.5.2、温度传感器驱动子程序93.5.3、键盘扫描处理程序 113.5.4、温度检测与控制子程序 123.6工作原理133.7成品图片134.软件设计144.1工作流程144.2建立数学模型145.系统调试155.1硬件调试方案155.1.1硬件调试155.2软件调试方案165.2.1软硬调试165.3调试结果166.小结177.参考文献181.设计功能设计任务：利用单片机STC89C52RC实现温度的智能控制，使温度能够在60左右实现恒定温度调节，利用数字温度传感器读出温度，并在此基础上将温度调节到通过键盘设定的温度，并通过数码管显示实现时实当前温度。 设计目标：完成毕业设计，按要求达到预期效果。2.设计方案 此方案采用单片机为控制核心的控制系统，尤其对温度控制，它可达到核心的控制作用，并且可方便实现液晶显示、键盘设定及利用PID算法来控制PWM波形的产生，进而控制电炉的加热来实现恒温控制，其所测结果精度也大大的得到了提高，在利用PID算法来控制PWM波形的产生，是有效的控制数字脉冲的输出宽度，使继电器得到有效和有序的逻辑控制，不会使继电器产生误动作。再加上单片机的软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种控制算法和逻辑控制。它可以通过用数字温度传感器采集到的实际温度直接进行LCD液晶显示，还能用键盘输入设定值，并且内部含有4KB的EEPROM,不需要外扩展存储器，可使系统整体结构更为简单测试内容：（1）预置时显示设定温度，达到定温度时显示实时温度，精确到0.5。（2）恒温箱温度可预置，在误差范围内恒温控制，温度控制误差1。（3）恒温板由小太阳加热环加热。（4）升降温度可以通过键盘控制（5）启动后有运行指示，温度低于预置温度时进行220V全加热。（6）有较强的抗干扰性能，对升降温过程的线性没有要求。3.硬件设计 3.1 CPU主控模块设计3.1.1、STC89C52RC单片机简介STC89C52RC是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。STC89C52RC是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的STC89C52RC是一种高效微控制器，STC89C52RC单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C52其引脚图如下;3.1.2、晶振电路与复位电路的设计单片机内部带有时钟电路，只需要在片外通过XTAL1、XTAL2引脚接入定时控制单元（晶体振荡和电容），即可构成一个稳定的自激振荡器。复位电路采用按键电平复位，它通过复位端经电阻与+5V电源实现，只要能保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期就可实现复位，其电路如图3-1-1所示。 复位电路 晶振电路 图3-1-1 复位电路和晶振电路图装图3.2主电源电路设计本系统采用双电源输出，分别是+5V、+12V输出。+5V是系统供电电源，12V是继电器工作供电电源。本装置的直流稳压电源采用通常的桥式全波整流、电容滤波、三端固定输出的集成稳压器件进行设计，并且所有的集成稳压芯片均装有充分裕量的散热片。系统的供电电源电路如图3-2-1所示。图3-2-1 主电源电路 3.3温度采集模块设计3.3.1、DS18B20的特点（1）单线接口方式，与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现双向通讯。（2）在使用中不需要任何外围元件。 （3）可用数据线供电，电压范围：+3.0+5.5 V。 （4）测温范围：-55 +125。固有测温分辨率为0.5。 （5）通过编程可实现912位的数字读数方式。 （6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。（7）支持多点组网功能，多个DS18B20可并联在惟一的三线上，多点测温。（8）负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热烧毁，不能正常工作。3.3.2、DS18B20与单片机的接口电路DS18B20的引脚图及单片机的接口电路如图3-3-1所示。图3-3-1 DS18B20电路 3.4继电器模块及工作指示模块设计3.4.1、继电器模块继电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器电路3.4.2硬件系统原理图3.4.3硬件系统pcb图3.5程序模块3.5.1、主程序开 中 断调用温度传感器数据采集子程序调用键盘扫描处理子程序调用显示子程序关 中 断开 始初 始 化主程序完成系统的初始化，调用温度模块程序,对其预置值及其合法性进行检查，预置温度的显示,调用键盘扫描模块等。若正常执行完三个子程序，则返回初始化进入到其它的状态，主程序的流程图见图4.-3-1所示。 图4-3-1 主程序流程图3.5.2、温度传感器驱动子程序根据DS18B20的通讯协议，单片机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后再发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求单片机将数据线下拉500us，然后释放，DS18B20收到信号后等待1660us左右，再发出60240us的存在低脉冲，CPU收到此信号表示复位成功。本系统对DS18B20进行的操作主要包括两个子过程：（1）读取DS18B20的序列号。主机首先发一复位脉冲，等收到返回的存在脉冲后，发出搜索器件的序列号命令，读取DS18B20的序列号；（2）启动DS18B20作温度转换并读取温度值。主机在收到返回的存在脉冲后，发出跳过器件的序列号命令，跟着发出温度转换命令，再次复位并收到返回的存在脉冲后，发送DS18B20的序列号，读出数据，程序流程如图4-3-2所示。 发送读暂存器命令读取温度值读取48位ID号启动温度转换开 始返 回初 始 化图4-3-2 温度传感器驱动子程序流程图 3.5.3、键盘扫描处理程序键盘模块的处理是通过对按键进行操作的。具体流程图4-3-3所示。按键扫描开始有相关功能按键按下？设置相关标志位返回主程序否是图4-3-3键盘扫描处理流程图3.5.4、温度检测与控制子程序读取18B20的实时数据与设定值的比较，开始进行加热，在加热的过程中需要进行每2秒一次的跟踪检测，并把检测到的实时数据与设定值比较，根据比较结果进行不同方式的加热，其具体流程如图4-3-4所示。调用按键设定温度值并进行开始加热检测实际温度与设定温度相等否？全加热YPID调整加热N每隔2秒检测1次相差5否？NY图3-5-4 温度检测与控制流程图读18B20,调显示子程序初始化开始3.6工作原理此方案采用单片机为控制核心的控制系统，尤其对温度控制，它可达到核心的控制作用，并且可方便实现液晶显示、键盘设定及利用PID算法来控制PWM波形的产生，进而控制电炉的加热来实现恒温控制，其所测结果精度也大大的得到了提高，在利用PID算法来控制PWM波形的产生，是有效的控制数字脉冲的输出宽度，使继电器得到有效和有序的逻辑控制，不会使继电器产生误动作。再加上单片机的软件