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单片机温控系统:智能化实验室恒温箱设计
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更新于2024-06-30
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本篇文档主要介绍了基于单片机技术的保温箱温控系统的设计与应用。随着社会对便利性和精确度需求的提升,单片机控制在各个领域如科研、生活中的应用越来越广泛。在这个项目中,设计师选用STC89C51单片机作为核心控制器,DS18B20作为测温传感器,具备读数方便、测温范围宽、控制精准和负载适应性强的特点。温控系统采用四位一体共阳极LED数码管显示实时温度,利用继电器驱动负载,确保了系统的可靠性和灵活性。 系统的核心是单片机,它负责接收温度传感器的数据,根据预设的上下限值进行分析和判断。当实际温度偏离设定范围时,单片机会发出控制信号驱动继电器或交流接触器,进而控制负载的工作状态,如加热或制冷。同时,系统还配备声光报警功能,通过蜂鸣器提示用户温度异常,并通过LED灯指示工作状态,提高用户对温度状况的实时掌握。 这种温控系统特别适用于实验室环境,尤其是在生物实验室中,恒温箱对维持稳定的实验条件至关重要。工业生产过程中的热处理和冷处理环节也依赖于恒温箱,以确保产品质量。在医药领域,医用恒温箱用于药品存储、运输和特定生物制品的低温保存,进一步体现了温控系统的重要性。 此外,农业温室大棚中的温控系统对植物生长影响巨大,无论是农业生产还是日常生活中,温度控制都是一个不可或缺的环节。基于单片机的保温箱温控系统因其智能化、精确化的优势,成为现代生活和工作中提高效率、保证品质的重要工具。
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数码管多一个发光二极管单元( 多一个小数点显示) ; 按能显示多
少个”8”可分为 1 位、 2 位、 4 位等等数码管: 按发光二极管单
元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将
所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管, 共
阳数码管在应用时应将公共极 COM 接到+5V, 当某一字段发光二极
管的阴极为低电平时, 相应字段就点亮, 当某一字段的阴极为高电
平时, 相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极
接到一起形成公共阴极(COM)的数码管, 共阴数码管在应用时应将
公共极 COM 接到地线 GND 上, 当某一字段发光二极管的阳极为高
电平时, 相应字段就点亮, 当某一字段的阳极为低电平时, 相应字
段就不亮。由于它的价格便宜使用简单在电器特别是家电领域应用
极为广泛。
综上所诉: LCD1602 虽然显示较全; 但数码管以完全能显示温
度值, 价格也差 6 倍之多, 数码管更适合本设计, 固本设计用数码
管作为显示模块。
3.3 电路设计最终方案决定
综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 采用 STC89C51 单
片机作为主控制系统; 采用 DS18B20 为传感器; 采用数码管作为显
示器件。
4 主要元件介绍
4.1 STC89C51 介绍
STC89C51 是由宏晶科技公司生产的与工业标准 MCS-51 指令
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集和输出管脚相兼容的单片机。
( 1) 中央处理器( CPU)
中央处理器是单片机的核心,完成运算和控制功能。8051 的
CPU 能处理 8 位二进制数或代码。
( 2) 内部数据存储器( 内部 RAM)
8051 芯片中共有 256 个 RAM 单元, 但其中后 128 单元被专用
寄存器占用, 能作为寄存器供用户使用的只是前 128 单元, 用于存
放可读写的数据。因此一般所说的内部数据存储器就是指前 128 单
元, 简称内部 RAM。
( 3) 内部程序存储器( 内部 ROM)
8051 共有 4KB 掩膜 ROM, 用于存放程序、 原始数据或表格,
因此, 称之为程序存储器, 简称内部 ROM。
( 4) 定时/计数器
8051 共有两个 16 位的定时/计数器, 以实现定时或计数功能,
并以其定时或计数结果对计算机进行控制。
( 5) 并行 I/O 口
MCS-51 共有 4 个 8 位的 I/O 口( P0、 P1、 P2、 P3) , 以实
现数据的并行输入/输出。
( 6) 串行口
8051 单片机有一个全双工的串行口, 以实现单片机和其它设
备之间的串行数据传送。该串行口功能较强, 既可作为全双工异步
通信收发器使用, 也可作为同步移位器使用。
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