天津工程师范学院2009届专科生毕业设计
1 引言
1.1 课题研究的目的和意义
当今社会，温度测量系统被广泛的应用于社会生产、生活的各个领域。 在工业、环境检测、医疗、庭等多方面均有应用。同时单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛。
在很多电子产品中也将其用到温度检测和温度控制。目前温度测量系统种类繁多，功能参差不齐。有简单的应用于家庭的如空调，电饭煲、太阳能热水器，电冰箱，等家用电器的温度进行检测和控制。采用AT89S51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在日常生活中成为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。因此，单片机对温度的控制问题是一个日常生活中经常会遇到的问题。
本论文以上述问题为出发点，设计实现了温度实时测量、显示、控制系统。以AD590为采集器，89S51为处理器，空调相应电路为执行器来完成设计任务提出的温度控制要求。设计过程流畅，所设计的电路单元较为合理。该设计在硬件方案设计，单元电路设计，元器件选择等方面较有特色。
1.2 温度控制系统的国内外现状
通过网上查询、翻阅图书了解到目前国内外市场以单片机为核心的温度控制系统很多，而且方案灵活，且应用面比较广，可用于工业上的加热炉、热处理炉、反应炉，在生活当中的应用也比较广泛，如热水器，室温控制，农业中的大棚温度控制。以上出现的温度控制系统产品，根据其系统组成、使用技术、功能特点、技术指标。选出其中具有代表性的几种如下：
1 虚拟仪器温室大棚温度测控系统在农业应用方面虚拟仪器温室大棚温度测控系统是一种比较智能，经济的方案，适于大力推广，改系统能够对大棚内的温度进行采集，然后再进行比较，通过比较对大棚内的温度是否超过温度限制进行分析，如果超过温度限制，温度报警系统将进行报警，来通知管理人员大棚内的温度超过限制，
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大棚内的温控系统出现故障，从而有利于农作物的生长，提高产量。本系统最大的优点是在一台电脑上可以监测到多个大棚内的温度情况，从而进行控制。该系统LabVIEW虚拟仪器编程，通过对前面板的设置来显示温室大棚内的温度，并进行报警，进而对大棚内温度进行控制。该系统有单片机，温度传感器，串口通信，和计算机组成。计算机主要是进行编程，对温度进行显示、报警和控制等；温度传感器是对大棚内温度进行测量，显示；单片机是对温度传感器进行编程，去读温度传感器的温度值，并把半温度值通过串口通信送入计算机；串口通信作用是把单片机送来的数据送到计算机里，起到传输作用[7]。
2 电烤箱温度控制系统
该方案采用美国TI公司生产的FLASH型超低功耗16位单片机MSP430F123为核心器件，通过热电偶检测系统温度，用集成温度传感器AD590作为温度测量器件利用该芯片内置的比较器完成高精度AD信号采样，根据温度的变化情况，通过单片机编写闭环算法，从而成功地实现了对温度的测量和自动控制功能。其测温范围较低,大概在0-250之间，具有精度高，相应速度快等特点。
3 小型热水锅炉温度控制系统
该设计解决了北方冬季分散取暖采用人工定时烧水供热，耗煤量大，浪费人力，温度变化大的问题。设计方案硬件方面采用MCS-51系列8031单片机为核心，扩展程序存储器2732，AD590温度检测元件测量环境温度和供水温度，ADC0809进行模数转换，同向驱动器7407、光电耦合器及9103的功放完成对电机的控制。软件方面建立了供暖系统的控制系统数学模型。本系统硬件电路简单,软件程序易于实现。它可用于一台或多台小型取暖热水锅炉的温度控制,可使居室温度基本恒定,节煤,节电,省人力。
1.3 温度控制系统方案
结合本设计的要求和技术指标，通过对系统大致程序量的估计和系统工作速度的估计，考虑价格因素。选定AT89S51单片机作为系统的主要控制芯片，8位模数转换器AD0809，采用AD509进行温度采集，温度设定范围为-10℃~ 45℃，通过温度采集系统，对温度进行采集并作A/D转换，再传输给单片机。以空调机为执行器件，通过单片机程序完成对室内温度的控制。
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1.4 论文的主要任务和所做的工作
本论文主要是完成一种低成本、低价格、功能齐全、及温度测量、温度显示、温度控制于一体的单片机温度控制系统的理论设计。包括硬件电路和主要的软件设计。
研究的关键问题是：室温的精确测量；温度采集器AD590温度控制电路设计；单片机与A/D转换电路、显示电路以及软件设计。
根据本设计所要完成的任务本论文完成了如下工作：
1介绍了研究和设计的背景和意义，调查并综述了当前温度控系统市场的国内外现状，
2 提出了符合设计要求的高精度温度控制系统方案，并阐述了其工作原理。 3 完成了硬件电路的设计，它包括温度采集系统电路；包含89S51单片机，模数转换器ADC0809等芯片的接口电路；通过AD590实现的温度控制采集电路;键盘接口和LED显示电路。
4 基本完成了软件部分设计，它包括主程序流程图，A/D转换子程序，显示子程序，主程序清单。
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2 单片机温度控制系统总体方案设计及原理
2.1系统的主要要求
（1）温度设定范围为-10℃~ 45℃，最小区分温度为1℃，标定温差小于等于1℃。 （2）用二位十进制数码显示当前温度。
（3）能根据设定的温度实现加热或降温处理。（由于元器件和设计成本问题，在本设计中加热和降温处理电路由发光二极管代替）
（4）设计出控制系统电路单元。
2.2系统的工作原理
在温控系统中，需要将温度的变化转换为对应的电信号的变化，选用89S51单片机为中央处理器，通过温度传感器对空气进行温度采集，将采集到的温度信号传输给单片机，再由单片机控制显示器，并比较采集温度与设定温度是否一致，然后驱动空调机的加热或降温循环对空气进行处理，从而模拟实现空调温度控制单元的工作情况。
工作流程说明如下：
开始，先接通电源，三段数码管显示器就自动显示出当前温度，并且显示出设置温度的缺省值000。
按下S1按键，功能转换键，按此键则开始键盘控制。
此时可以通过键盘输入预设置的温度。按下S2加，按此键则温度设定加1度。按下S3减，按此键则温度设定减1度。S4复位键，使系统复位。
就这样通过温度芯片的反馈信息，实现温度保持在设置温度上，从而达到自动控制温度的功能。
2.3 系统的主要技术指标
测温范围 ：-55℃- +100℃ 温度分辨率：±0.5V LED显示位数：3
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