技术和生产的不断发展，需要对各种参数进 行温度测量。因此温度词在生产生活之中出现的频率日益增多，与之相对 应的，温度控制和测量也成为了生活生产中频繁使用的词语，同时它们在各 行各业中也发挥着重要的作用。如在日趋发达的工业之中，利用测量与控制 温度来保证生产的正常运行。在农业中，用于保证蔬菜大棚的恒温保产等。 温度是表征物体冷热程度的物理量，温度测量则是工农业生产过程中 个很重要而普遍的参数。温度的测量及控制对保证产品质量提高生产效率 节约能源生产安全促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度 测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位。而且随着科学技 术和生产的不断发展，温度传感器的种类还是在不断增加丰富来满足生产生 活中的需要。 在单片机温度测量系统中的关键是测量温度控制温度和保持温度，温 度测量是工业对象中主要的被控参数之。因此，单片机温度测量则是对温 度进行有效的测量，并且能够在工业生产中得到了广泛的应用，尤其在电力 工程化工生产机械制造冶金工业等重要工业领域中，担负着重要的测 量任务。在日常生活中，也可广泛实用于地热空调器电加热器等各种家 庭室温测量及工业设备温度测量场合。但温度是个模拟量，如果采用适当 的技术和元件，将模拟的温度量转化为数字量虽不困难，但电路较复杂，成 本较高。 课题研究的内容及要求 我本次的毕业设计的题目是单片机水温控制系统设计。它是多种技术知 识的结合，不仅涉及到软件的设计，而且还将应用电子技术与单片机的应用 技术有机结合，使其具有精度高测量误差小稳定性好等特点。电路板的 设计技术和机械加工工艺的巧妙结合，使其具备了显示直观体积做工精细 等特点，能为它在其它领域的广泛应用打下良好的基础。因为经过我们调查 发现许多应用场合原来就有测温控温仪器，只是随着对生产质量与生产需要 的要求在不断地提高，以往的那些测温控温的仪器根本不能满足现在的要求。 其中，有部分应用场合对精度提高的幅度要求也不是特别高。因此，为了提 高性价比，我所设计的系统提出在原有系统的基础上进行些简单的改良， 以此为出发点，主要阐述的是水温自动控制系统的种实现方法。 课题的主要研究的内容 本文所要研究的课题是基于单片机控制的水温控制系统的设计，主要是 介绍了对水箱温度的显示控制及报警，实现了温度的实时显示及控制。水 箱水温控制部分，提出了用单片机及的硬件电路完 成对水温的实时检测及显示，利用与单片机连接由软件与硬件电路 配合来实现对加热电阻丝的实时控制及超出设定的上下限温度的报警系统。 而炉内温度控制部分，采用套闭环负反馈控制系统，由检测 炉内温度，用中值滤波的方法取个值存入程序存取器内部个单元作为最 后检测信号，并在中显示。控制器是用单片机，用算法对检 测信号和设定值的差值进行调节后输出控制信号给执行机构，去调节电阻炉 的加热功率，从而控制炉内温度。它具有微型化低功耗高性能抗干扰 能力强易配微处理器等优点，特别适合于构成多点的温度测控系统，可直 接将温度转化成串行数字信号供微机处理，而且每片都有唯的产 品号，可以并存入其中，以便在构成大型温度测控系统时在单线上 挂接任意多个芯片。从读出或写入信息仅需要 根口线，其读写及其温度变换功率来源于数据总线，该总线本身也可以向 所挂接的供电，而且不需要额外电源。同时能提供九位温 度读数，它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统。而且利用本次 的设计主要实现温度测试，温度显示，温度门限设定，超过设定的门限值时 自动启动加热装置等功能。而且还要以单片机为主机，使温度传感器通过 根口线与单片机相连接，再加上温度控制部分和人机对话部分来共同实现温 度的监测与控制。 用单片机实现其具体控制功能如下 能够连续测量水的温度值，用十进制数码管来显示水的实际温度。 能够设定水的温度值，设定范围是。 能够实现水温的自动控制，如果设定水温为，则能使水温保持 恒定在的温度下运行。 用单片机控制，通过按键来控制水温的设定值，数值采用 数码管显示。 课题的研究方案 温度控心是个加计数引脚上施加器，其基本功 能是加功能。在单片机的定时器或中，有个定时器发生由到 的跳变时，计数器增，即为计数功能在单片机内部对机器周期或其分频进 行计数，从而得到定时，这就是定时功能。在单片机中，定时功能和计数功 能的设定和控制都是通过软件来进行的。 定时器计数器内部结构及其原理由定时器定时器定时器方式 寄存器和定时器控制寄存器组成。当定时器计数器设置为定 时工作方式时，计数器对内部机器周期计数，每过个机器周期，计数器加， 直至计满溢出。定时器的定时时间与系统的振荡频率紧密相关，因为系 列单片机的个机器周期由个振荡脉冲组成，所以，计数频率。 如果单片机系统采用晶振，则计数周期为  这是最短的定时周期，适当选择定时器的初值可获取各种定时时间。 当定时器计数器设置为计数工作方式时，计数器对来自输入引脚 和的外部信号计数，外部脉冲的下降沿将触发计数。在 每个机器周期的期间采样引脚输入电平，若前个机器周期采样值为， 后个机器周期采样值为，则计数器加。新的计数值是在检测到输入引脚 电平发生到的负跳变后，于下个机器周期的期间装入计数器中的， 可见，检测个由到的负跳变需要两个机器周期，所以最高检测频率为 振荡频率的。计数器对外部输入信号的占空比没有特别的限制，但必须 保证输入信号的高电平与低电平的持续时间在个机器周期以上。 振荡器 和分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以 配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动 器件，应不接。当输入至内部时钟信号时要通过个二分频触发器， 而对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽 度。 芯片擦除 整个阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合， 并保持管脚处于低电平来完成。在芯片擦除操作中，代码阵列全 被写且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软 件可选的掉电模式。在闲置模式下，停止工作。但定时器计数 器串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存的内容并且冻结 振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下个硬件复位为止。 中断系统 中断系统是单片机的重要组成部分。实时控制故障自动处理单片机 与外围设备间的数据传送往往采用中断系统。中断系统大大提高了系统的效 率。 系统有关中断的寄存器有个，分别为中断源寄存器和 中断允许控制寄存器和中断优先级控制寄存器中断源有个， 分别为外部中断请求外部中断请求定时器溢出中断请 求定时器溢出中断请求和串行中断请求或。个中断源 的排列顺序由中断优先级控制寄存器和顺序查询逻辑电路共同决定，个 中断源分别对应个固定的中断入口地址。中断的特点是分时操作，实时处 理和故障处理。 简单介绍下本次设计所需的单片机芯片的中断系统中要用到 的中断类型。 外部中断源 有和两条外部中断请求输入线,用于输入两个外部中 断源的中断请求信号,并允许外部中断源以低电平或负边沿两种中断触发方式 来输入中断请求信号。究竟工作于哪种中断触发方式,可由用户对定 时器控制寄存器中和位状态的设定来选取。在每个 机器周期的时对线上中断请求信号进行次检测,检测方式和中 断触发方式的选取有关。若设定为电平触发方式或, 则检测到上低电平时就可认定其上中断请求有效若设定为 边沿触发方式或,则需要两次检测线上电平方 能确定其上中断请求是否有效,即前次检测为高电平和后次检测为低电平 时中断请求才有效。 定时器溢出中断源 定时器溢出中断由内部定时器分的中断源产生,故它们属于内 部中断。内部有两个位定时器计数器,受内部定时脉冲主脉冲经 分频后或引脚上输入的外部定时脉冲计数。定时器在定时脉 冲作用下从全变成全时可以自动向提出溢出中断请求,以表明定时 器或的定时时间已到。 串行口中断源 串行口中断由内部串行口的中断源产生,也是种内部中断。串 行口中断分为串行口发送中断和串行口接收中断两种。在串行口进行发送接 收数据时,每当串行口发送接收完组串行数据时串行口电路自动使串行口 控制寄存器中的或中断标志位置位，并自动向发出串行口 中断请求,响应串行口中断后便立即转入串行口中断服务程序执行。因此, 只要在串行口中断服务程序中安排段对中和中断标志位状态 的判断程序,便可区分串行口发生了接收中断请求还是发送中断请求。 中断标志 在时检测或接收外部内部中断源发来的中断请求信号 后先使相应中断标志位置位,然后便在下个机器周期检测这些中断标志位状态, 以决定是否响应该中断。 模数转换器 是位转换芯片，它是采用逐次逼近的方法完成转换 的。由单电源供电片内带有锁存功能的路模拟多路开关， 可对路的输入模拟电压分时进行转换，完成次转换约需 片内具有多路开关的地址译码器和锁存器高阻抗斩波器稳定的比较器， 电阻型网络和树状电子开关以及逐次逼近寄存器。 是引脚双列直插式封装，引脚及其功能图 位数字量输出引脚。 路模拟量输入引脚。 工作电压。 接地。 参考电压正端。 参考电压负端。 转换启动信号输入端。 地址输入端。 地址锁存允许信号输入端。 转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为 高电平。 输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。 时钟信号输入端，译码后可选通八个通道中的个进行 转换。 表的输入与被选通道的通道关系 被选中的通道 图的管脚图 运算放大器 本次设计所用的运算放大器是，而的系列器件为价 格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运 算放大器相比，它们有些显著优点。该四放大器可以工作在低到伏 或者高到伏的电源下，静态电流为的静态电流的五分之。 共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置 元件的必要性。它的性能特点是短跑保护输出真差动输入级底偏置电 流为最大每封装含四个运算放大器具有内部补偿的功能共模范 围扩展到负电源行业