基于DS18B20的恒温箱的设计开题报告

 2022-02-21 19:45:32

1. 研究目的与意义

研究背景:

近年来,随着现代工业农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高,温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域,比如家用电器、汽车、材料、电力电子、工业控制、医疗仪器等。温度控制电路根据所要应用的场合,它所要求的性能指标是有所不同的,开发出性能较好的温度控制系统对于测控技术的发展具有很大的意义。智能恒温箱的温度是医疗、工业生产和食品加工等领域的关键,因此对温度的测量及控制始终占据着重要的地位。

基于对温度更加准确测量的需求,国内外对于温度控制系统的研究越来越深入。之前市场上常见的温度传感器以电压输出为主要形式,但是这种温度传感器在常规的环境中测温时,温度受其他因素影响较大,而且难以校准,所得的温度误差太大。但是近年来,随着传感器向着集成化、智能化、网络化和单片机化得方向发展,温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展。目前,国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式,从集成向智能化、 网络化的方向飞速发展, 其中以美国 dallas 公司生产的 ds18b20 数字温度传感器为代表。 ds18b20 是一种单总线(1-wrie)数字温度传感器,可把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理,在一条总线上可挂接多个ds18b20 芯片,微处理器只需 1 根端口线就能与诸多 ds18b20 通信,占用微处理器的端口较少, 可节省大量的引线和逻辑电路。

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2. 研究内容和预期目标

研究内容:

由于单片机功能强大,并且其具有控制简单、程序载入灵活等特点,因此本设计采用单片机stc89c52。本设计是一种以单片机stc89c52为核心的恒温箱温

度控制系统,通过简单的人机交互界面,产品的用户可以自由输入所需要的恒温

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3. 研究的方法与步骤

研究方法:

大多单片机接口输入的信号是数字信号,或有A/D转换的高端单片机也可以输入模拟信号。由单片机获取非电信号的温度信息,必须通过温度传感器。而传统的温度测量多以热敏电阻作为温度传感器。但是,热敏电阻的可靠性较差,测量温度精度低,而且还需要经过A/D转换成数字信号后才能由单片机进行处理。因此,使用数字温度传感器可简化硬件设计、方便单片机读取数据和节约成本。因此,恒温箱的设计需要考虑温度传感器芯片的选择,单片机与温度传感器的接口设计、控制温度传感器实现温度信息采集以及数据传输的软件以及控温算法和加温装置的设置。选取温度传感器DS18B20的原因是其独特的单线接口,仅需1个I/O口引脚即可通信,无需变换其它电路,直接输出被测温度值的数字信号,多点能力使分布式温度检测应用得以简化且不需要外部元件,而且即可用数据供电,也可用外部电源供电,可通过编程实现9到12位的数字读数方式等等。本设计使用的有2个单片机,STC89C52和AT89S52,通过使用这两个单片机,实现是恒温箱的温度控制在设定范围之内,并且在LCD上显示出来。如图3.1温度采集模块,如图3.2控温模块与显示模块。

图3.1温度采集模块

图3.2控温模块与显示模块

研究步骤:

(1)系统硬件设计

本设计有电源模块、测温电路、STC89C52单片机、LCD显示电路、AT89S52单片机,加温模块。DS18B20实时检测温度,将数据送给2个单片机,AT89S52单片机上电后,数码管显示当前的环境温度。STC89C52可用来检测温度是否在限定范围之内,不是的话,可以通过加温装置进行加温。

(2)软件设计

控制系统有数码管显示部分、温度信号处理部分以及加温控制部分。每个部分独立完成各自的任务。其中,温度信号处理程序:对温度芯片送过来的数据进行处理,进行判断和显示。数码管显示程序:向数码管的显示送数,控制系统的显示部分。

(3)仿真与调试

AT89S52与STC89C52单片机在很多产品中得到了广泛的应用。由于单片机应用技术涉及面很广,在实际的应用过程中需要投入大量的人力、物力和财力,一旦控制方案有误,其相应的开发设计也必然无用,导致投入成本的巨大浪费,因此要进行仿真与调试,实现对控制方案的验证。

4. 参考文献

[1]陈菁,张小溪.基于单片机的小型恒温箱设计[j].现代电子技术,2014,37(22):101-104.

[2]周鹏.基于stc89c52单片机的温度检测系统设计[j].现代电子技术,2012,35(22):10-13.

[3]吴健,侯文,郑宾.基于stc89c52单片机的温度控制系统[j].电脑知识与技术,2011,7(04):902-903 919.

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5. 计划与进度安排

(1)2022年3月5日-2022年3月11日:根据任务书,查阅相关文献资料,进行课题调研,学习相关知识;

(2)2022年3月12日-2022年3月25日:根据查阅的相关资料文献,初步了解设计的文化背景,设计原理以及设计方法,撰写开题报告;并找到5000字的外文文献。

(3)2022年3月26日-2022年4月14日:系统硬件设计,相关传感器件的选择,原理图绘制;完成5000字的外文文献的翻译

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