1、 i毕业论文题 目： 基于嵌入式的水温调控系统 学 校： 昆明理工大学 学 院： 信息工程与自动化学院 专 业： 计算机科学与技术 年 级： 2011 级 姓 名： 学 号： 指导教师单位： 昆明理工大学信自工程与自动化学院 指导教师姓名： 指导教师职称： 讲师 iiGraduate ThesisSubject: The water temperature control system based on Embedded SystemSchool : Kunming University of Science and Technology Faculty: School of Informat
2、ion Engineering and Automation Major : Computer science and technologyGrade : Number: Name : Guiding Teachers Department: Faculty of Information Engineering and Automation,Kunming University of Science and Technology Guiding Teachers Name : Guiding Teachers Position : Lecturer 设计（论文）专用纸I 目录毕业论文 .i目录
3、 .I摘 要 .IIAbstract .III前 言 .IV第一章 绪 论 .11.1 水温控制系统的应用背景 .11.2 水温控制研究的意义 .11.3 水温控制的研究现状 .21.4 本论文的主要内容 .2第二章 设计内容及方案 .32.1 单片机控制水温方案 .32.1.1 ATmega128 的特点 .32.1.2 ATmega128 单片机的内部结构 .62.1.3 ATmega128 的引脚说明 .72.2 水温传感器方案 .92.2.1 DS18B20 的特点 .92.2.2DS18B20 工作方式 .102.2.3 DS18B20 的 ROM 指令 .132.3 显示部分的实现
4、 .142.3.1 LCD 1602 液晶显示屏原理： .142.3.2 液晶工作过程： .152.3.3 RAM 地址映射图 .162.4 键盘设置 .162.5 控制继电器与温度警告 .172.6 用户设置保存 .182.6.1 ATmega128 片内 EEPROM 的特点 .182.6.2 EEROPM 的原理 .192.7 供电模块 .20第三章 软件设计及其实现 .213.1、主程序流程图 .213.2 各个模块流程图 .223.2.1 DS18B20 流程图 .223.2.2 键盘流程图 .263.2.2 控制模块 .273.2.4 显示模块 .283.2.5 存储器模块 .29
5、3.3 开发工具的介绍 .31第四章 系统仿真与实现 .374.1 Proteus 仿真电路 .374.2 仿真过程及软件使用 .384.3 系统结果调试 .38设计（论文）专用纸II 4.4 实际测试 .39第五章 结 论 .41第六章 总结与体会 .42致 谢 .45参考文献 .46附录 .47一、 使用手册 .47二、源代码 .481、主程序: .482、液晶屏程序： .543、 DS18B20 温度采集程序： .554、 EEPROM 程序 .59设计（论文）专用纸III 摘 要近年来，随着我国经济的快速发展，温度控制的需求与日俱增，温度控制要求越来越高并且逐渐走向了智能化、无人化。水
6、温控制领域繁多例如工业控制，智能家具、化学领域、农业繁殖等等。本系统以 AVR 单片机为核心、利用 Ds18B20 温度传感器采集温度、1602 液晶显示当前状态、人工在键盘设置的温度、通过继电器控制加热设备。从而达到单片机控制水温的保持在规定的范围内。此外加入了EEPROM 来存储当前设定的温度，达到断电而不丢数据的安全设置。关键词： AVR 单片机；温度控制；温度传感器；1602 液晶显示器；EEPROM ；设计（论文）专用纸IV AbstractIn recent years, the rapid development of Chinas economy cause peoples n
7、eeds for temperature control increasingly. Intelligent and unmanned are the key technique in requirement for temperature control. The water temperature control field various in many area such as industrial control, intelligent home system, chemical field, agricultural breeding and so on. This temper
8、ature control system is mainly composed of AVR microcontroller as a core, Ds18B20 temperature sensor as a gather temperature, and 1602 LCD as the screen. At the same time the keyboard which can be used for setting temperature value, resetting and showing the present temperature value. Also through r
9、elay control to heat the equipment. So as to achieve the microcontroller to control the water temperature with keeping within the prescribed scope. In addition, this system added EEPROM equipment is for power-off protection, that is, to record the present temperature value in order to prevent inform
10、ation lost when outages. Keyword: AVR; temperature control; temperature sensor; 1602 LCD; EEPROM;设计（论文）专用纸V 前 言 温 度 控 制 无 论 是 工 业 中 还 是 生 活 都 有 着 非 常 重 要 的 地 位 ， 无 论 是温 度 过 高 或 者 过 低 都 会 使 能 源 与 水 资 源 的 浪 费 。 现 在 我 国 很 多 地 区有 着 程 度 不 同 的 能 源 与 水 资 源 的 缺 乏 。 在 没 有 计 算 机 控 制 之 前 ， 温度 的 控 制 相 对 困 难 。 随
11、 着 计 算 机 科 学 技 术 与 传 感 器 技 术 的 不 断 发 展 ，计 算 机 与 传 感 器 器 件 的 价 格 不 断 降 低 ， 并 且 技 术 的 日 益 成 熟 、 可 靠 ，使 得 用 微 型 控 制 器 来 实 现 水 温 控 制 完 全 可 以 实 现 。 用 科 技 改 变 生 活 ，提 高 生 产 变 得 越 来 越 热 门 。目 前 单 片 机 已 经 在 嵌 入 式 控 制 技 术 中 得 到 了 广 泛 应 用 ， 各 个 领 域中 都 有 用 到 ， 其 特 点 有 体 积 小 、 耗 电 低 、 控 制 简 单 、 扩 展 好 等 特 点 ，结 合 不
12、 同 的 外 设 ， 既 可 实 现 不 同 的 功 能 ， 利 用 单 片 机 可 以 组 成 不 同的 嵌 入 式 控 制 系 统 ， 信 息 数 据 的 采 集 系 统 。 通 过 单 片 机 使 在 控 制 中温 度 能 够 方 便 的 采 集 、 控 制 及 显 示 。 并 且 可 以 通 过 算 法 编 程 等 操 作 ，得 到 的 数 值 更 加 精 确 。本 系 统 以 AVR 单 片 机 为 核 心 、 利 用 Ds18B20 温 度 传 感 器 采 集温 度 、 1602 液 晶 显 示 当 前 状 态 、 人 工 在 键 盘 设 置 的 温 度 、 通 过 继电 器 控
13、制 加 热 设 备 。 从 而 达 到 单 片 机 控 制 水 温 的 保 持 在 规 定 的 范 围内 。 此 外 加 入 了 EEPROM 来 存 储 当 前 设 定 的 温 度 ， 达 到 断 电 而 不 丢数 据 的 安 全 设 置 ， 从 而 达 到 断 电 保 护 的 作 用 。设计（论文）专用纸1 第一章 绪 论1.1 水温控制系统的应用背景单片机诞生于 1971 年，经历了 SCM、MCU、SoC 三大阶段，单片机的发展使计算机技术发生一场深刻的改革。随着大规模电路的发展与应用，出现了微型计算机与组装计算机，单片机凭借着凭借着其速度快、可靠高、价格低廉，在工业、农业、军事、航天
14、、以及日常生活的产品中得到广泛使用。温度与人类活动息息相关，从古代烧火取暖到当今的工业温度控制，处处体现了温度对于人类的重要性，随着生产力的提高，人类对温度的控制不仅仅在于模糊的估计，而是精确的控制。温度控制技术同时得到迅速发展。自 18 世纪工业革命以来：工业过程离不开温度的控制。其中一点就是水温的控制。水温控制在生产中及生活中都发挥着重要的作用，如在一些现代化车间里，生产特殊要求产品加工需要在一定的温度下才能进行，水产养殖中，也要对水的温度进行严格的控制，才能确保达到最好的效果，在家居生活中，我们同样力不开水温的控制，如电加热饮水机、热水器等，都要用到水温控制系统。水温控制对于人类的活动中
15、应用十分广泛。在人为规定的温度控制范围内并且能在温度人类无法承受的环境中运行。通过使用算法与数据的收集处理，使成品在保证测量温度准确的同时还能保证低功耗。1.2 水温控制研究的意义随着社会的发展、科技的进步。温度作为一大重要的测量单位越来越重要。温度的过高或过低都会造成能源的过多消耗也会造成水资源的浪费。利用嵌入式技术控制水温，既能达到良好掌握水温的高地又能节约成本。在没有计算机控制之前，控制水温是难以实现的。而当今随着计算机科学的进步，计算机技术逐渐成熟，而且电子器件的价格不断降低、设计（论文）专用纸2 可靠性也不断提高，利用嵌入式控制技术来调节水温是完全可以实现的。此课题来设计并且完成一套
16、水温控制的模型，可利用在工业控制、智能家具、农业生产等等行业中。温度控制器的运用越来越广泛,如电冰箱、空调、锅炉等都得用到.日常经常用到的温度控制器主要分为机械式和电子式.传统多为机械式控制器,但机械式较易损坏且不精确.随着科学技术的迅猛发展,利用微处理器控制在日常生活中得到了更为广泛的应用,因为它使用更方便且相当精确,对人们的生活起到了深远的影响.1.3 水温控制的研究现状我国开始 20 世纪 80 年代。国内工程技术人员在学习发达国家温控技术的基础上，掌握了室内温度微型计算机控制技术，此技术仅限于控制温度的单环境因子。国外对温度控制技术研究始于 20 世纪 70 年代。先是采用模拟式的组合
17、仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80 年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温度控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。1.4 本论文的主要内容1.第一章介绍了选题的背景和重要意义以及当前的水温控制研究状况，比较和分析了现有的研究方法，阐述了本论文的主要内容。2.第二章介绍了本系统中设计概念、技术背景、功能模块及其使用。3.第三章介绍了本系统的各个模块电路设计及其实现、介绍原理和使用元器件的参数。4.第四章电路的仿真及其实现、调试。设计（论文）专用纸3 5.第五章总结了本设计所做的工作和成果。
