畢業(yè)設(shè)計（論文）-恒溫箱單片機控制系統(tǒng)設(shè)計.doc

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1、廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）恒溫箱單片機控制系統(tǒng)設(shè)計論文題目恒溫箱單片機控制系統(tǒng)設(shè)計系 部 機械電氣學(xué)部 專 業(yè) 自動化 班 級 06自動化2班 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 年 月摘 要 溫度控制是工業(yè)控制中主要的被控參數(shù)之一，特別是在冶金、化工、建材、食品、機械、石油等工業(yè)中，具有舉足重輕的作用。隨著電子技術(shù)和微型計算機的迅速發(fā)展，微機測量和控制技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。溫度控制在工業(yè)生產(chǎn)中運用的非常廣泛，其控制過程中存在著很大的時滯性和很強的干擾。恒溫箱控制系統(tǒng),其關(guān)鍵技術(shù)為保持箱內(nèi)溫度的恒定, 單片機具有體積小、功能強、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點，可以說，智能控制與自動控

2、制的核心就是單片機。目前，一個學(xué)習(xí)與應(yīng)用單片機的高潮在全社會大規(guī)模地興起。學(xué)習(xí)單片機的最有效方法就是理論與實踐并重，本文采用AT89C52單片機和DS18B20數(shù)字溫度傳感器測量恒溫箱的溫度,并和設(shè)定溫度比較。根據(jù)比較的結(jié)果，采用PID算法控制PWM信號的輸出，控制加熱設(shè)備的動作,從而達到穩(wěn)定地控制溫度的目的。關(guān)鍵詞:恒溫箱 數(shù)字溫度傳感器 PWM信號單片機AbstractTemperature Control is one of main Charged with parameters at Industrial Control. Especially in metallurgy, chem

3、ical, building materials, food, machinery, petroleum and other industries has held the role of foot heavy-light. As the rapid development of electronic technology and micro-computer. Micro-computer measurement and control technology has been rapid development of and wide range of applications.Temper

4、ature control is used widely in industry production,with large lag and big disturb. About the thermostat control system, its key technology is to control a constant temperature inside, SCM has a small volume, strong function, low cost, wide application scope etc. It can be said，Intelligent control a

5、nd automatic control of the microcontroller core is SCM，These days，A culmination of study and application of SCM the rise of a large scale in the whole society. The most effective way to learn SCM is both theoretical and practical, this paper uses AT89C52 SCM and DS18B20 digital temperature sensor t

6、o measure the temperature of the incubator, then compared with the set temperature . According to the results of this comparison, the PID algorithm to control the output PWM signal ,then control the action heating equipment, so as to achieve stable temperature control purposes.Keywords：Incubator Dig

7、ital temperature sensor PWM signalSignal chip Microcomputer目 錄1 前言12 設(shè)計的基礎(chǔ)依據(jù)與研究意義23 系統(tǒng)綜合設(shè)計43.1 本設(shè)計將實現(xiàn)的要求43.2 系統(tǒng)方案的選擇與論證43.3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖54 系統(tǒng)各單元硬件的設(shè)計64.1 單片機主控制模塊的設(shè)計64.2 溫度采集模塊設(shè)計74.2.1數(shù)字溫控芯片DS18B20介紹74.2.2 DS18B20引腳功能、接法74.2.3 DS18B20的特性指標(biāo)74.2.4 DS18B20的數(shù)字溫度對照表74.3 顯示模塊設(shè)計84.4 獨立鍵盤設(shè)計模塊84.5 加熱電路94.5.1 系統(tǒng)加熱

8、原理框圖94.5.2 加熱電路圖94.6 報警電路模塊設(shè)計105 PID控制算法與PWM信號115.1 PID控溫原理115.2 PID算法115.3 PWM信號126系統(tǒng)軟件設(shè)計（程序見附錄3）156.1主程序流程框圖156.2 子程序流程圖157 指標(biāo)調(diào)試197.1硬件調(diào)試197.2軟件測試19小結(jié)20展望21參考文獻22致謝23附錄一：系統(tǒng)總原理圖24附錄二：元器件清單25附錄三：系統(tǒng)程序清單261 前言現(xiàn)代工業(yè)，自動控制系統(tǒng)越來越朝著智能化的方向發(fā)展，其中溫度的控制占有非常重要的地位。單片機系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用給現(xiàn)代工業(yè)測控領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革命，自動化、智能化均離不開單片機的應(yīng)用。隨著

9、傳感器技術(shù)的顯著的進步，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，對其要求越來越高，需求越來越迫切。傳感器技術(shù)已成為衡量一個國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。由于傳感器能將各種物理量、化學(xué)量和生物量等信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺沟萌藗兛梢岳糜嬎銠C實現(xiàn)自動測量、信息處理和自動控制，但是它們都不同程度地存在溫漂和非線性等影響因素。傳感器主要用于測量和控制系統(tǒng)，它的性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能。恒溫箱主要是用來控制溫度,它為農(nóng)業(yè)研究、生物技術(shù)測試提供所需要的各種環(huán)境模擬條件,因此可廣泛適用于藥物、紡織、食品加工等無菌試驗、穩(wěn)定性檢查以及工業(yè)產(chǎn)品的原料性能、產(chǎn)品包裝、產(chǎn)品壽命等測試。恒溫箱供科研機關(guān)及醫(yī)院作細菌培養(yǎng)之用;也可以

10、作育種、發(fā)酵以及大型養(yǎng)殖孵化等用途。恒溫箱有著廣泛的用途,其關(guān)鍵技術(shù)為控制溫度的恒定,本文用51系列單片機和數(shù)字溫度傳感器DS18B20來實現(xiàn)恒溫箱的溫度測量控制功能。2設(shè)計的基礎(chǔ)依據(jù)與研究意義單片微型計算機是隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展而誕生的，由于它具有體積小、功能強、性價比高等特點，所以廣泛應(yīng)用于電子儀表、家用電器、節(jié)能裝置、軍事裝置、機器人、工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域，使產(chǎn)品小型化、智能化，既提高了產(chǎn)品的功能和質(zhì)量，又降低了成本，簡化了設(shè)計。本文主要介紹單片機在溫度控制中的應(yīng)用。 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生

11、產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進行檢測和控制。采用MCS-51系列單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題。在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動化的重要任務(wù)。對于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，燃料，控制方案也有所不同。無論你

12、生活在哪里，從事什么工作，無時無刻不在與溫度打著交道。自18世紀(jì)工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展對是否能掌握溫度有著絕對的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等等行業(yè)，可以說幾乎80%的工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素。 本文所要研究的課題是恒溫箱單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計，介紹了對恒溫箱溫度的顯示、控制及報警，實現(xiàn)了溫度的實時顯示及控制。箱溫控制部分，提出了用DS18S20、AT89C51單片機及LED的硬件電路完成對箱溫的實時檢測及顯示，利用DS18S20與單片機連接由軟件與硬件電路配合來實現(xiàn)對加熱電阻絲的實時控制及超出設(shè)定的上下限溫度的報警系統(tǒng)。 恒溫箱溫度控制部分，采用一套PID閉環(huán)負反饋控制系

13、統(tǒng)，由DS18S20檢測箱內(nèi)溫度，用中值濾波的方法取一個值存入程序存取器內(nèi)部一個單元作為最后檢測信號，并在LED中顯示?？刂破魇怯肁T89C51單片機，用PID算法對檢測信號和設(shè)定值的差值進行調(diào)節(jié)后輸出PWN脈沖信號給執(zhí)行機構(gòu)，去調(diào)節(jié)電熱絲的加熱功率，從而控制箱內(nèi)溫度。 它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優(yōu)點，特別適合于構(gòu)成多點溫度測控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號供微機處理，而且每片DS18S20都有唯一的產(chǎn)品號并可存入其ROM中，以便在構(gòu)成大型溫度測控系統(tǒng)時在單線上掛接任意多個DS18S20芯片。從DS18S20讀出或?qū)懭?，DS18S20信息僅需要一根口線，其

14、讀寫及溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所掛接的DS18S20供電，而無需額外電源。DS18S20能提供九位溫度讀數(shù)，它無需任何外圍硬件即可方便地構(gòu)成溫度檢測系統(tǒng)。本設(shè)計應(yīng)用性比較強，設(shè)計系統(tǒng)可以作為生物培養(yǎng)液溫度監(jiān)控系統(tǒng)，如果稍微改裝可以做熱水器溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、實驗室溫度監(jiān)控系統(tǒng)等等。課題主要任務(wù)是完成環(huán)境溫度檢測，利用單片機實現(xiàn)對溫度的自控調(diào)節(jié)。設(shè)計后的系統(tǒng)具有操作方便，控制靈活等優(yōu)點。3 系統(tǒng)綜合設(shè)計3.1本設(shè)計將實現(xiàn)的要求（1）利用單片機AT89C2051實現(xiàn)對溫度的控制，實現(xiàn)保持恒溫箱溫度范圍：常溫110。（2）可預(yù)置恒溫箱溫度，溫度控制誤差小于1。（3）預(yù)置時顯示設(shè)定溫度

15、，恒溫時顯示實時溫度，采用PID控制算法顯示精確到0.1。（4）溫度超出預(yù)置溫度5時發(fā)出聲音報警。（5）人機對話部分由鍵盤、顯示和報警三部分組成，實現(xiàn)對溫度的顯示、報警。3.2 系統(tǒng)方案的選擇與論證方案一： 按鍵控制設(shè)定恒溫箱溫度，熱電偶對溫度進行采樣，采樣溫度經(jīng)AD轉(zhuǎn)換與設(shè)定溫度進行對比，當(dāng)采樣溫度小于設(shè)定溫度時啟動加熱電路，溫差的數(shù)字量經(jīng)DA轉(zhuǎn)換控制加熱電路以不同功率進行加熱，當(dāng)采樣溫度大于設(shè)定溫度時，關(guān)閉加熱電路。用LED數(shù)碼管顯示采樣溫度與設(shè)定溫度。方案二：通過按鍵設(shè)定溫度，按鍵功能分別實現(xiàn)溫度加一和溫度減一，再設(shè)按鍵3 用于切換數(shù)碼管顯示采樣溫度T與設(shè)定的溫度S。用數(shù)字傳感器DS18

16、B20對溫度進行采樣，由單片機對比采樣溫度與設(shè)定溫度進行比較：當(dāng)S-T10時，驅(qū)動加熱設(shè)備以最高功率輸出；當(dāng)S-T10時，采用PID算法控制單片機輸出PWM信號，控制加熱設(shè)備以適合的功率進行加熱。由4位共陽LED數(shù)碼管對溫度進行顯示。由于熱敏電阻的可靠性差，測量溫度準(zhǔn)確率低，而且必須經(jīng)過專門的接口電路轉(zhuǎn)換數(shù)字信號后才能由單片機處理。本設(shè)計中我們選用了美國達拉斯（Dallas）公司的單線數(shù)字溫度傳感器芯片DS18B20作為溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻不同，DS18B20可直接將溫度轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號，供單片機處理，它具有微型化、低功耗、抗干擾能力強等優(yōu)點，且DS18B20采用單總線技術(shù)，信息經(jīng)過

17、單線接口送入DS18B20或送出，從微處理器到DS18B20僅需連接一條信號線和地線。所以本設(shè)計采用DS18B20溫度傳感器進行溫度采集。方案二中，采用PID算法控制輸出PWM信號，使加熱設(shè)備以不同的功率進行加熱，當(dāng)溫度達到我們要設(shè)定的溫度時，加熱電路以小功率進行加熱，此時加熱量平衡于消耗的熱量，從而到達保溫的效果。綜上所述，方案二比方案一更具優(yōu)越性，控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定、精確。所以本次設(shè)計我們將啟用方案二進行綜合設(shè)計。3.3系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖單片機 按鍵電路數(shù)字溫度傳感器電源LED數(shù)碼管顯示報警電路加熱電路 圖3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖4 系統(tǒng)各單元硬件的設(shè)計由總體硬件結(jié)構(gòu)框圖，本設(shè)計主要由以下幾部

18、分功能模塊組成：溫度采集電路，鍵盤控制電路，蜂鳴器報警電路，數(shù)碼管顯示電路和加熱電路等部分。主要是通過對數(shù)字溫度傳感器對溫度進行采集后，與鍵盤電路輸入的溫度值進行比較，通過程序控制輸出PWM信號，控制加熱設(shè)備進行加熱，由數(shù)碼管顯示電路進行溫度顯示，如果發(fā)生異常的時候發(fā)出警報。4.1單片機主控制模塊的設(shè)計的設(shè)計圖4.1 單片機控制模塊電路本次設(shè)計采用宏晶科技公司生產(chǎn)的STC89C52單片機作為主控芯片，配以RC上電及開關(guān)復(fù)位電路和12MHZ震蕩電路，使系統(tǒng)穩(wěn)定運行。P0口作為數(shù)碼管顯示模塊數(shù)據(jù)傳輸總線，P1.4作為溫度采集模塊數(shù)據(jù)線，P2.0作為PWM信號輸出口控制加熱電路，P2.3控制蜂鳴器報

19、警電路，對系統(tǒng)的控制通過分別接在P1.0P1.2的獨立鍵盤實現(xiàn)。每個單片機系統(tǒng)里都有晶振，全稱是叫晶體震蕩器，在單片機系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結(jié)合單片機內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機所必須的時鐘頻率，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時鐘頻率越高，那單片機的運行速度也就越快。4.2 溫度采集模塊設(shè)計4.2.1 數(shù)字溫控芯片DS18B20介紹（圖4.2）模擬溫度信號容易受到干擾而產(chǎn)生測量誤差,影響測量精度。因此,在本設(shè)計的溫度測量系統(tǒng)中,采用抗干擾能力強的新型數(shù)字溫度傳感器DS18B20，它具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線等優(yōu)點,在實際應(yīng)用中取得了良好的測溫效

20、果。 4.2.2 DS18B20引腳功能、接法 DS18B20只有3個引腳，分別是電源端，接地端和一 個數(shù)字信號輸入/輸出端。4.2.3 DS18B20的特性指標(biāo)電源要求 35V溫度精度 0.5溫度范圍 -55125測溫速率 750ms 圖4.2 DS18B20引腳接法4.2.4 DS18B20的數(shù)字溫度對照表 DS18B20采用2個字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)存儲部分，低字節(jié)的低4位為小數(shù)部分，高字節(jié)的低4位與低字節(jié)的高4位組成溫度的整數(shù)部分，高字節(jié)的高4位為符號位，實現(xiàn)采樣溫度精度為0.0625。如25.5對應(yīng)的二進制量位0000 0001 1001 1000 ；35.125對應(yīng)的二進制量位為0000

21、0010 0011 0010。表4-1 DS18B20的數(shù)字溫度對照表TemperatureDigital output（Binary）Digital output（Hex）+1250000 0111 1101 000007D0h+850000 0101 0101 00000550h+25.06250000 0001 1001 00010191h+10.1250000 0000 1010 0010 00A2h+0.50000 0000 0000 10000008h00000 0000 0000 00000000h-0.51111 1111 1111 1000FFF8h-10.1251111 1

22、111 0101 1110FF5Eh-25.06251111 1110 0110 1111FE6Fh-551111 1100 1001 0000FC90h4.3 顯示模塊設(shè)計 圖4.3 顯示模塊電路如圖4.3為本設(shè)計的顯示電路，采用的是4位共陽數(shù)碼管，單片機對采集溫度信號進行處理后，通過4位共陽數(shù)碼管，由單片機P0口輸出段選信號，P2.4P2.7輸出位選信號，通過程序控制單片機管腳輸出，對溫度進行顯示。4.4 獨立鍵盤設(shè)計模塊（圖4.4）圖4.4 獨立鍵盤電路該電路除了復(fù)位按鍵之外，還設(shè)有3個獨立按鍵，分別是：溫度上調(diào)鍵，溫度下調(diào)鍵和切換顯示鍵。實現(xiàn)功能如下:溫度上調(diào)鍵：設(shè)定溫度加1；溫度下調(diào)

23、鍵：設(shè)定溫度減1；切換顯示鍵：對傳感器采樣溫度與設(shè)定溫度進行切換。4.5 加熱電路4.5.1 系統(tǒng)加熱原理框圖圖4.5 系統(tǒng)加熱原理框圖上圖為系統(tǒng)的加熱原理框圖，由單片機P2.0口控制PWM輸出，通過驅(qū)動二極管控制晶閘管的導(dǎo)通角，控制電熱絲加熱,這段時間DS18B20不斷地采集溫度，反饋到單片機控制P2.0口的輸出。所以，這是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。4.5.2加熱電路圖 圖4.6 加熱電路圖220V交流電經(jīng)過單相電橋整流電路，在單向可控硅SCR的A、B端加以正向電壓，當(dāng)單片機輸出口P2.0輸出低電平時，光耦PC817的發(fā)光二極管發(fā)光，二極管導(dǎo)通，SCR的觸發(fā)極G有電流通過，此時，AB端電流導(dǎo)通，電熱

24、絲發(fā)熱；當(dāng)單向電橋電壓過零時，SCR的AB端不導(dǎo)通。所以，只要控制P2.0口輸出PWM信號的占空比就可以控制可控硅的導(dǎo)通角，就可以控制電熱絲兩端的平均電壓。當(dāng)單片機輸出的PWM信號正好平衡于電阻絲加熱消耗的熱量，系統(tǒng)達到動態(tài)平衡。可控硅導(dǎo)通角的控制原理：A端為陽極，B端為陰極，G為觸發(fā)極。當(dāng)AB端的電壓大于可控硅最低導(dǎo)通電壓，且G極有觸發(fā)電流通過時，AB 端導(dǎo)通，否則不導(dǎo)通。4.6 報警電路模塊設(shè)計圖4.7 蜂鳴器報警電路由于蜂鳴器的電流較大，一般在100mA左右，需要三極管驅(qū)動，本設(shè)計蜂鳴接p2.3，采用的是有源的直流蜂鳴器，內(nèi)部集成了振蕩器，使用時只需給I/O口一個低電平即可發(fā)聲。在本設(shè)計

25、中，當(dāng)保溫過程中，溫差大于5時，通過蜂鳴器進行報警，以防止設(shè)備出現(xiàn)故障導(dǎo)致意外。5 PID控制算法與PWM信號5.1 PID控溫原理 通過輸入通道將溫度傳感器DS18B20采集到的恒溫箱的當(dāng)前溫度轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量并輸入到單片機中，單片機求出當(dāng)前的溫度值與設(shè)定值的偏差，并根據(jù)該偏差進行PID運算，最后根據(jù)PID運算的結(jié)果控制單片機輸出PWM信號，經(jīng)過光電隔離和二極管啟動盤驅(qū)動控制晶閘管整流電路，控制恒溫箱加熱。加熱過程分為兩個階段，單片機對設(shè)定溫度S與采樣溫度T進行比較：當(dāng)S-T10時，驅(qū)動加熱設(shè)備以最高功率輸出，在這個過程中，不斷測溫，直到S-T10 ?輸出最大值輸出最大有效脈沖采用PID算法輸出

26、相應(yīng)PWM計算e（n）=設(shè)定溫度-采集溫度開始 結(jié)束 圖6.2 PWM輸出PID算法控制子程序set_pwm()：PWM輸出PID算法控制子程序。通過比較，判斷是否采用PID算法控制程序輸出值，由輸出值通過定時器控制PWM的占空比。開始 初始化mode=1延時2msKey按下？Mode=1Mode +Mode= =3？Key按下？按鍵松開？延時2msK1按下？設(shè)定溫度+1Mode= =2？K1按下？按鍵松開？結(jié)束延時2msK2按下？設(shè)定溫度-1Mode= =2？K2按下？按鍵松開？結(jié)束 圖6.3 按鍵設(shè)定溫度子程序流程圖switch (mode) ：按鍵功能子程序。Key為顯示切換按鍵，當(dāng)mo

27、de=1時為實時溫度顯示模式，當(dāng)mode=2時為設(shè)定溫度模式，K1、K2分別為設(shè)定溫度加1、減1按鍵。初始化時，模式mode的值為1。開始初始化DS18B20發(fā)起Skip Rom 命令應(yīng)答脈沖發(fā)起Convent T 命令讀取第1、2字節(jié)即 溫度數(shù)據(jù)發(fā)起Read Scratchpad命令初始化DS18B20延時1S，等待溫度轉(zhuǎn)換完成答應(yīng)脈沖開始調(diào)用e（k），e（k-1），e（k-2）U=A*e（k）+B*e（k-1）+C*e（k-2）e（k-2）= e（k-1）e（k-1）= e（k）e（k）=下一個采集到的溫度U（k-1）= U（k）U（k）=U（k-1）+U結(jié)束計算e（k）圖6.4 DS18

28、B20溫度讀取子程序流程圖 圖6.5 PID算法程序流程圖（說明1：Skip Rom 為跳過DS18B20 ROM檢測命令，Convent T為溫度轉(zhuǎn)換命令，Read Scratchpad 為讀取DS18B20暫存器字節(jié)命令。說明2：PID算法流程圖 結(jié)合12頁 第5.3節(jié)進行編寫） （程序見附錄3）。7 指標(biāo)調(diào)試7.1硬件調(diào)試硬件調(diào)試是利用基本測試儀器（萬用表、示波器等），檢查硬件中存在的故障。硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動態(tài)調(diào)試兩步進行。靜態(tài)調(diào)試是在系統(tǒng)未工作時的一種硬件檢測。第一步：目測。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點。第二步：用萬用表測試。先用萬用表復(fù)核目測中有疑問的連接點，再檢測

29、各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。第三步：加電檢測。給板加電，檢測所有插座或是器件的電源端是否符合要求的值。動態(tài)調(diào)試是在系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯誤等的一種硬件檢查。動態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠、由分到合。由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路時，與該元件無關(guān)的器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個局部的電路上。當(dāng)各塊電路無故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，在對各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進行調(diào)試。由分到合的調(diào)試報告完成。由近及遠是將信號流經(jīng)的各器件按照距離單片機的邏輯距離進行由近及遠的分層

30、，然后分層調(diào)試。調(diào)試時，仍采用去掉無關(guān)元件的方法，逐層調(diào)試下去，就會定位故障元件了。7.2軟件測試軟件調(diào)試是通過對程序的編寫、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。本次設(shè)計軟件的調(diào)試可以說是相當(dāng)?shù)牟ㄕ鄣?，例如算術(shù)的加減還要考慮變化量的定義類型，占幾個字節(jié)；加減的過程中有無借位問題等，否則都有可能會導(dǎo)致無法達到演示效果。有時候一條語句的錯誤往往要花上好長一段時間的程序調(diào)試過程，但每次調(diào)試成功后都能得到收獲，獲得進步。小結(jié)本作品設(shè)計主要是基于STC89C52單片機實現(xiàn)對恒溫箱的溫度等進行檢測和控制，并實現(xiàn)恒溫箱對設(shè)定溫度的恒定。主要由主控器51系列單片機STC89C5

31、1、數(shù)字溫度傳感器DS18B20、LED數(shù)碼管顯示模塊、蜂鳴電路、獨立按鍵和復(fù)位電路和加熱電路等部分構(gòu)成。此次在軟件上是花費時間最多的，首先面臨的第一個問題是選擇實現(xiàn)那些功能和如何實現(xiàn)；第二個問題是程序相對比較復(fù)雜，整個程序調(diào)試比較復(fù)雜，通過這次設(shè)計，得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我們在單片機的基本原理、單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計思路技巧（特別是C語言）的掌握方面都能向前邁了一大步。展望隨著社會的發(fā)展，工業(yè)溫度控制系統(tǒng)對恒溫精度與穩(wěn)定度的要求越來越高，智能型溫控設(shè)備受到人們的重視，通訊的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化是當(dāng)代溫控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。本設(shè)

32、計中的溫度控制系統(tǒng)如果加上串口通信，采用RS232標(biāo)準(zhǔn)有線通訊協(xié)議方式，與計算機進行通信，采用先進的現(xiàn)場總線技術(shù)、無線數(shù)傳技術(shù)、紅外遙控、遙測技術(shù)等，這可大大提高系統(tǒng)對新環(huán)境的適應(yīng)能力，提高其兼容性。另外為提高溫控系統(tǒng)的信息管理、可靠性管理和經(jīng)濟管理水平，在一定條件下，本溫控系統(tǒng)還應(yīng)擴大其內(nèi)存容量，對溫度采樣的實時趨勢或歷史趨勢進行顯示，對故障發(fā)生的具體時間及原因進行顯示，對重要歷史數(shù)據(jù)進行詳細記錄并可查詢，為溫度調(diào)度、系統(tǒng)規(guī)劃等提供重要依據(jù)。本設(shè)計應(yīng)用性比較強，稍微改裝可以作為加熱電爐溫度控制系統(tǒng)，生物培養(yǎng)液溫度監(jiān)控系統(tǒng)、熱水器溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、實驗室溫度監(jiān)控系統(tǒng)等等。參考文獻1葉慶銀等，小型恒

33、溫箱恒溫性能的理論及實驗研究，制冷與空調(diào)，2007年04期2焦峰超，基于51單片機的小型溫度測量系統(tǒng)，宿州學(xué)院學(xué)報，2008年02期 3杜運東等，基于單片機的電熱恒溫箱控制系統(tǒng)，信息技術(shù)與信息化，2008年04期4馮偉，基于51單片機的時間溫度顯示系統(tǒng)，現(xiàn)代顯示,2008 年12期5王金喜等，恒溫箱在熱電偶溫度測量中的應(yīng)用與研制，電力學(xué)報,2008年05期6張敏等，小型制冷恒溫箱的研制及試驗研究，制冷與空調(diào),2006年06期7馬志兵，基于51單片機的簡易晶體管輸出特性圖示儀原理與設(shè)計，電子元器件應(yīng)用,2006年05期8黃正貴，校準(zhǔn)恒溫箱溫度偏差和測量結(jié)果的不確定度分析，計量與測試技術(shù),2006

34、年09期9樂建波著，溫度控制系統(tǒng)，化學(xué)工業(yè)出版社，2007年出版 10Junior High，How to Express the Temperature，Reading and Compositi-on,2009年04期11胡燕瑜，Intelligent temperature control system of quench furnace 中國有色金屬學(xué)會會刊(英文版), 2004年04期12William Elkins，Personal temperature control system, Sep 8, 198713Roselle Gibbs，Portable temperature

35、 control system，F(xiàn)eb 16, 1999致謝經(jīng)過幾個月的努力，畢業(yè)設(shè)計基本完成了。在畢業(yè)設(shè)計的實踐中，雖然過程中遇到的困難很多，但我從中學(xué)到了很多有用的知識，也積累了寶貴的經(jīng)驗。首先要向我的指導(dǎo)老師 邵翠平老師 致以最誠摯的謝意。邵老師學(xué)識淵博、治學(xué)嚴謹、認真負責(zé)、平易近人，在專業(yè)和精神上都給予了我莫大的支持和幫助。同時，我要感謝系里領(lǐng)導(dǎo)、老師的關(guān)心和大力支持，正是由于他們的傳道、授業(yè)，讓我學(xué)到了專業(yè)知識，并從他們身上學(xué)到了如何求知治學(xué)、如何為人處事。我也要感謝我的母校廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院，對我四年來的教育和關(guān)心，是她提供了良好的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境，讓我的大學(xué)生活豐富多姿，使我明確

36、了以后的方向，樹立了良好的價值觀，在這里學(xué)到的一切都使我終身受益。另外，衷心感謝四年來的同窗好友，是你們的鼎力相助使我最終完成了設(shè)計，是你們的關(guān)心使我充滿信心地走到最后，在此獻上我真誠的謝意。再次衷心感謝所有關(guān)心和幫助過我的老師和同學(xué)，謝謝你們! 附錄一：系統(tǒng)總原理圖 (繪圖軟件：protel99)附錄二：元器件清單器件名稱型號數(shù)量（個）數(shù)字傳感器DS18B2015V電源1光電隔離器PC8171電熱絲1按鍵6腳按鍵4電阻、電容、導(dǎo)線若干單向可控硅MCR100-81四位共陽LED數(shù)碼管1三極管85505個發(fā)光二極管若干蜂鳴器1個24M晶振1個附錄三：系統(tǒng)程序清單/DS18B20的讀寫程序,數(shù)據(jù)腳

37、P1.4 /溫度傳感器DS18B20匯編程序,采用器件默認的12位轉(zhuǎn)化 /最大轉(zhuǎn)化時間750微秒,顯示溫度從-55度到+125度 /顯示精度為0.1度，顯示采用4位LED共陽顯示測溫值 /P0口為段碼輸入,P2.4P2.7為位選 /*/#include reg51.h#include intrins.h /_nop_();延時函數(shù)用#define Disdata P0 /段碼輸出口#define discan P2 /掃描口#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ=P14; /溫度輸入口sbit DIN=P07; /

38、LED小數(shù)點控制uint h; uint temp;/DS18B20采集到的實時溫度uchar mode=1;char code_ge;/溫度設(shè)定值uchar ut2=0,0;/ PID算法，誤差調(diào)節(jié)量uchar st3=10，10，10;/PID算法，前3次的誤差存放uchar code_data3=0,0,0;/PID算法，前3次采集到的溫度存放uchar zliang；PID算法，增量uchar data_tp;/溫度傳遞的中間變量uchar pltime2=0,0 xff;/占空比的初始化。即是th1的初值sbit out=P20;/ 調(diào)制脈沖輸出控制uchar PWM;/占空比的調(diào)節(jié)

39、變量sbit k1 =P10 ; /增加鍵sbit k2 =P11 ; /減少鍵sbit key=P12; /模式選擇鍵/*溫度小數(shù)部分用查表法*/uchar code ditab16=0 x00,0 x01,0 x01,0 x02,0 x03,0 x03,0 x04,0 x04,0 x05,0 x06,0 x06,0 x07,0 x08,0 x08,0 x09,0 x09;/Uchar code dis_713=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 xff,0 xbf,0 xf7;/共陽LED段碼表0 1

40、2 3 4 5 6 7 8 9 不亮 - uchar code scan_con4=0 x7f,0 xbf,0 xdf,0 xef; /列掃描控制字uchar data temp_data2=0 x00,0 x00; /讀出溫度暫放uchar data display5=0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00; /顯示單元數(shù)據(jù)，共4個數(shù)據(jù)和一個運算暫uchar data dip_code5=0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00;uchar data dip_code5=0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00;/void delaym

41、s(unsigned char ms)/延時程序 unsigned char i ; while(ms-) for(i = 0 ; i 120 ; i+) ; void timer0() interrupt 1 /定時器0控制周期,為1ms TR1=0 ; TH0=0 xfc ; TL0=0 x18 ; /65536-FC18H=1000 TH1=PWM ; TR1=1 ; /256-200=56高電平 out=0 ; /啟動輸出void timer1() interrupt 3 TR1=0 ; out=1 ; /結(jié)束輸出void delay2ms()/ 延時子程序unsigned char

42、i,ms=2;while(ms-)for(i = 0; i 0;t-);/*顯示實時溫度*/scan()char k;for(k=0;k0;i-)DQ=1;_nop_();_nop_(); /從高拉倒低DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /5 usDQ=val&0 x01; /最低位移出delay(6); /66 usval=val/2; /右移1位DQ=1;delay(1);/*DS18B20讀1字節(jié)函數(shù)*/從總線上取1個字節(jié)uchar read_byte(void)uchar i;uchar value=0;for(i=8;i0;i-)DQ=1;_n

43、op_();_nop_();value=1;DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4 usDQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4 usif(DQ)value|=0 x80;delay(6); /66 usDQ=1;return(value);/*讀出溫度函數(shù)*/read_temp()ow_reset(); /總線復(fù)位delay(200);write_byte(0 xcc); /發(fā)命令write_byte(0 x44); /發(fā)轉(zhuǎn)換命令ow_reset(); delay(1);write_byte(0 xcc); /

44、發(fā)命令write_byte(0 xbe);temp_data0=read_byte(); /讀溫度值的第字節(jié)temp_data1=read_byte(); /讀溫度值的高字節(jié)temp=temp_data1; temp6348) / 溫度值正負判斷tem=65536-tem;n=1; / 負溫度求補碼,標(biāo)志位置1display4=tem&0 x0f; / 取小數(shù)部分的值display0=ditabdisplay4; / 存入小數(shù)部分顯示值display4=tem4; / 取中間八位,即整數(shù)部分的值display3=display4/100; / 取百位數(shù)據(jù)暫存display1=display4%100; / 取后兩位數(shù)據(jù)暫存display2=display1