第一篇：蔬菜大棚温度控制系统设计学年论文课案
湖南财政经济学院信息管理系学年论文
本科学年论文（设计）
蔬菜大棚温度控制系统设计
二O一五 年 五
月
系
别 信息管理系 专 业 电子信息工程 届 别 学生姓名 指导教师
2012 刘超群
班 级 电子信息工程
职 称
副教授
I
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摘 要
蔬菜大棚温度自动控制系统由主控制器AT89C51单片机、温度传感器DS1820和LED显示器等构成，实现对蔬菜大棚温度的检测与控制，从而有效提高蔬菜的产量。文中提出了具体设计方案，讨论了蔬菜大棚温度检测与控制的基本原理，进行了可行性论证。由于利用了单片机及数字控制系统的优点，系统的各方面性能得到了显著的提高。用户可通过键盘设置需要报警的上下限值。文中从硬件和软件两方面介绍了温度控制系统，对硬件原理图和程序流程图进行了系统的描述。并用Keil作为软件调试界面，PROTEUS作为硬件仿真界面，实现了系统的总体调试，结果表明该系统能实现温度的自动测量和自动控制功能，可将棚内的温度始终控制在适合蔬菜生长的温度范围内。
关键词：温度传感器；单片机；LED显示器
II
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1.绪论
由于现代农业发展得非常快速，受控农业的研究受到很多的重视，特别是温室工程，已经变成工厂化高效农业的一个重要组成部分。研究温室环境信息进行模拟、分析、预测，研究开发基于作物成长栽培环境的温室环境多因子智能化综合测控系统，研究高效生产的温室环境综合测控模式与配套设施等将是今后主要研究内容。
本文设计的是一种基于单片机的温度测量控制系统，数字温度传感器通过单总线与单片机连接，系统结构简单，抗干扰能力强，很适合用于蔬菜温室大棚温度控制。
2.蔬菜大棚的系统设计
2.1控制系统整体结构
温度传感器的作用是采集大棚内的温度，并进行判断和显示。由于智能温度传感器DS18B20既能对温度进行测量，又能设定所需要控制的温度，并对温度值能够把二进制转换成十进制，所以本设计系统中选用智能温度传感器DS18B20。多个DS 18B20可以并联到3或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20进行通信，而它们只需简单的通信协议就能加以识别，这样就节省了大量的引线和逻辑电路。
本系统中的单片机选用AT89S51做控制器。主要功能是:实现对数字量的采集，并把采集来的数据在LCD液晶显示器上进行显示;可以通过键盘设置参数，可以进行声光报警;可以通过按键来完成手动/自动控制方式的切换;可以通过串行接口把采集到的数据和控制信息传送至上位机，可以接收上位机命令实现参数设置;可以进行输出控制。
2.2系统的工作原理
该温度测控系统的工作原理就是进行计算机编程和单片机编程，使智能温度传感器DS18B20正常工作，去检测大棚内实际的温度，并由数字显示电路显示出当时的温度值。如果采集的温度值高于上限报警温度，系统将发出报警，并同时起动制冷设备，把温度降下来，当温度降到一定的程度，即低于上限复位值时，立即关闭制冷设备，使制冷设备停止工作。当采集的温度值低于下限报警温度值时，系统又发出报警，并同时起动制热设备，使大棚内的温度上升，当温度上升到一定的程度，即高于下限复位值时，立即关闭制热设备，使制热设备停止工作，从而使温室大棚的温度值维持在一定的范围内。本温度系统分为两个部分，主机和温度检测与控制部分。原理框图如下图所示。
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图1原理框图
3.系统各模块的硬件设计
3.1 单片机模块简介
单片机应用电路模块由核心芯片，时钟电路和复位电路组成。该模块的功能是让单片机正常工作。AT89C51单片机通常采用上电自动复位和开关手动复位两种方式。本设计采用上电复位电路，所谓上电复位，是指单片机只要一上电，便自动地进入复位状态。在通电瞬间，电容C通过电阻R充电，RST端出现正脉冲，用以复位。
3.1.1温度采集模块
温度控制在计算机与自动化测控领域有很多应用，而传统的测量温度控制通常是热电偶进行测量，为了进行准确的温度测量，必须给热电偶提供一个良好的恒流源，由于热电偶输出的信号是模拟信号，所以信号在输给CPU之前应该先进行A/D转换。首先选用DS18B20智能温度传感器，与传统的测温电阻相比，它能直接读出被测温度，同时可以通过简单的编程实现数字输出，它的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰能力更强。它的工作周期可以分为两个部分，及温度检测和数据处理。
3.1.2电路原理图
下图是所用51单片机的电路原理图
3.1.3温度传感器电路介绍
下图可知温度传感器与单片机如何连接
图2电路原理图
图3单片机与传感器连接图
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3.2 LED驱动电路
LED显示器是由发光二极管显示字段的显示器件，也可称为数码管。其外形结构如图2-7所示，由图可见它由8个发光二极管（以下简称字段）构成，通过不同的组合来显示出0~
9、A、B、C、D、E、F以及小数点“.”等字符。
图4 LED驱动电路图
3.3A/D转换接口
A/D转换器的种类繁多、特性各异。在设计数据采集系统、测控系统和智能仪器仪表时，应选择性能合适、性能价格比高的A/D转换器芯片。
本设计选择的A/D转换器芯片为ADC0809。ADC0809是8路8位逐次逼近型A/D转换CMOS器件，在过程控制和机床控制等应用中，能对多路模拟信号进行分时采集和A/D转换，输出数字信号通过三态缓冲器，可直接与微处理器的数据总线相连接。
3.3.1 ADC0809芯片
ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行的A/D转换器件。内有一个8通道多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它由比较器、逐次逼近器、D/A转换器及控制和定时5部分组成，输出具有TTL三态锁存缓冲器，可以直接连到单片机数据总线上。
（1）ADC0809的内部逻辑结构
由图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8 路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。3.3.2 ADC0809与单片机的接口方式
图5 ADC0809的内部结构
ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0～5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。
有上面的简述，可以看出，用单片机控制ADC时，可采用查询和中断控制两种方式。
查询方式是在单片机把启动信号送到ADC之后，执行别的程序，同时对0809的EOC引脚的状况经行查询，以检查ADC转换是否已经结束，如查询到变换已经结束，则读入转换完毕的数据。中断控制方式是在启动信号送到ADC之后，单片机执行别的程序。0809转换结束并向单片机发出中断请求信号时，单片机响应此中断请求，进入中断服务程序，读入转换数据。中断控制方式效率高所以特别适合于转换时间较长的ADC。
ADC0809与单片机的连接电路如下图所示。
图6 ADC0809与单片机的连接电路
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3.3.3 A/D转换电路的工作原理
由图可知，ADC0809的A/D转换结果输出端out8-out1与单片机的P0口相连，EOC与P3.3口相连，EOC端是A/D转换完成信号，当转换结束时，EOC发出一个脉冲向单片机提出中断申请，单片机响应中断请求。单片机的WR接ADC0809的START，来操作ADC0809的转换开始，当转换结束后EOC变低电位。
在此次的设计中由于有8路信号输入，所以在通道选择有A、B、C三引脚来选择。其多路开关的作用主要是用于信号切换, 如在某一时刻接通某一路检测信号, 而此刻其他路断开, 从而达到信号转换的目的。
3.4电源电路
在实际的应用中，单片机的电压5V和运放的12V电压都需要从外部的220V交流电源来提供。这就需要把220V的交流电转换成5V和12V的直流电。
在这个设计中，采用了简单的实用的变压器，根据理想变压器原副边匝数比公式，则可通过计算来调节参数达到转换为低电压所谓目的。低压的交流信号在通过整流稳压等操作实现了交流向直流转换的要求了。其电路图如图所示。
图7电源电路
4.软件设计
4.1程序流程图及分析
4.1.1主程序
本系统的工作流程是，操作人员可以从键盘上输入要设定的温度值。当此温度值与当前温度不同时，单片机控制系统采取调节的动作。当设定温度大于测定温度时，则使加热器工作；当设定温度小于测定温度时，则开启降温风扇。此程序流程包括4个部分。第一部分是主程序，它描述的是程序的总体结构；第二部分是定时器T0的描述，它的功能是将实际温度和设定的温度比较，再作出相应
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图8主程序流程图
关键代码如下
void sw_detect()interrupt 0 {
unsigned char temp,i;IE0 = 0;sw = 0;P2 &= 0x8f;for(i = 0;i < 5;i++);P2 |= 0x70;sw = 1;if(sw == 0){
temp =(P2 & 0x70);
while(P3 & 0x04 == 0)
LED_display();
if(temp)
sw_temp[0] = temp >> 4;
switch(sw_temp[0])
{
case 6:sw_temp[0] = max;break;
case 5:sw_temp[0] = min;break;
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case 3:sw_temp[0] = mode;break;
default:sw_temp[0] = sw_temp[0];
}
if(sw_temp[0]!= 0)
sw_flag = 1;//有新的按键中断发生，置标志位
} LED_display();}
4.1.2A/D转换的程序
首先用指令选择0809的一个模拟输入通道，当执行开启A/D转换指令时，单片机的/WR信号有效，从而产生一个启动信号，给0809的START引脚送入脉冲，开始对选通信号进行转换。当转换结束后，0809发出转换结束EOC（高电平）信号，该信号可作为向单片机发出中断请求信号，当执行A/D转换指令时，单片机发出读控制/RD信号，OE端有高电平，且把经过0809转换完毕的数字量读到A累加器中。中断服务程序流程图如图所示。
图9 A/D转换的程序流程图
关键代码如下 void main(){ initdac0809();startadc();while(1){
while(EOC==0)/*ADC0809正常转换*/
OE=1;/*转换完毕，打开输出*/
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} } ad_data[--i]=P0/*从P0读取结果*/ startadc();/*开始第二次AD转换*/ OE=0;/*禁止输出*/ 5.仿真与分析
运行Proteus的ISIS，进入仿真软件的主界面。通过左侧的工具栏区的P(从库中选择元件)命令，在Pick devices窗口中选择系统所需元器件，还可以选择元件的类别，生产厂家等。本设计所需主要元器件有：AT89C51芯片，ADC0808芯片，一个八位七段数码显示器，可变电阻，电阻，电容，按键，7447芯片，74HC138芯片，发光二极管，74HC164芯片等。选择元器件后连接的电路图如图所示。
U3(CLOCK)106U3CLOCKSTARTEOCOUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT8R15R14R13R12R11R10R9R8C419VCC10k10k10k10k10k10k10k10k***22122232425P2.426P2.527P2.628oe***7RXDTXDsweoc1***114113112111eoc1111121***1***9188151417U1XTAL1C31nFX1C51nFR120018XTAL29RST9R210k293031PSENALEEAOEADC0808VREF(+)VREF(-)1216P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDVCCP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7U3(IN0)***2322U3(IN0)U3(IN4)GNDRV11kADD AADD BADD CALEVCCR20BUZ1BUZZERGNDP3.7R19Q72N39041234H_led5zhi_leng6L_led7jia_re8VCCP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51R5R3R4Y0AY1U4BY2CY3Y474LS138Y5E1Y6E2Y7E312310k10k10kGND3546217P3.7LTRBIBI/RBODCBAU27447gQGfQFeQEdQDcQCbQBaQA14******413U7:AU7:B6U7:CU7:D7404***09712P2.4P2.5+-modeVCC***P2.***14H_led74LS11TXD89L_ledsw1211121321RXDU7:E7404U7:FU5:AU674HC164RC1/->&R6330R7330SRG81D***H_ledL_ledD1D2D3D4D5D6D7abcdefg111213141516GND3D10D9D8LED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-RED 图10 仿真图1 5.1PROTEUS仿真结果
单击仿真运行结束按钮，仿真结束。
仿真电路中有三个按键，一个MODE键，一个加一键，一个减一键。无论是设置温度范围，还是查看哪一路的温度，都要先按下MODE键。按一下MODE键，进入设置高报警温度点模式，在按下MODE键，进入设置低报警温度点模式，按第三下时，进入通道选择模式。
假如设定最低温度为5，最高温度为30，通过调节可调电阻的阻值，当ADC0808芯片的引脚的电压在[0.25V,1.5V]范围内,电路工作在正常范围内，只有数码管工作，蜂鸣器不响，74HC164控制的发光二极管不亮，报警点的二极管也不亮，其仿真电路如图10所示；当超出这个电压范围，监控电路就会启动，串口控制的二极管，蜂鸣器都会工作，其仿真电路如图11所示；当设置的最高温度时，高报警点的二极管会发光，即可以按加一或减一键来设置，其仿真电路
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如图12所示；当要设置最低温度时，低报警点的二极管会亮，其仿真电路如图13所示。
U3(CLOCK)106U3CLOCKSTARTEOCOUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT8R15R14R13R12R11R10R9R8C419VCC10k10k10k10k10k10k10k10k***22122232425P2.426P2.527P2.6oe***617RXDTXDsweoc1***114113112111eoc1111121***1***9188151417U1XTAL1C31nFX1C51nFR120018XTAL29RST9R210k293031PSENALEEAOEADC0808VREF(+)VREF(-)1216P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDVCCP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7U3(IN0)***2322U3(IN0)V=4.52962U3(IN4)V=1.50003GNDRV11kADD AADD BADD CALEVCCR20BUZ1BUZZERGNDP3.7R19Q72N39041234H_led5zhi_leng6L_led7jia_re8VCCP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51R5R3R4Y0AY1U4BY2CY3Y474LS138Y5E1Y6E2Y7E312310k10k10kGND3546217P3.7LTRBBRBODCBAU27447gQGQFeQEdQDcQCbQBaQA14******413U7:AU7:B6U7:CU7:D7404***09712P2.4P2.5+-modeVCC***P2.***14H_led74LS11TXD89L_ledsw1211121321RXDU7:E7404U7:FU5:AU674HC164RC1/->&R6330R7330SRG81D***H_ledL_ledD1D2D3D4D5D6D7abcdeg111213141516GND3D10D9D8LED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-RED（a）图10正常工作状态仿真图
（b）图11 越限报警仿真电路图
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（c）图12 设置高报警点
U3(CLOCK)106U3CLOCKSTARTEOCOUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT8R15R14R13R12R11R10R9R8C419VCC10k10k10k10k10k10k10k10k***22122232425P2.426P2.527P2.628oe***7RXDTXDsweoc1***114113112111eoc1111121***1***9188151417U1XTAL1C31nFX1C51nFR120018XTAL29RST9R210k293031PSENALEEAOEADC0808VREF(+)VREF(-)1216P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDVCCP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7U3(IN0)***2322U3(IN0)V=5.54698U3(IN4)V=1.50003GNDRV11kADD AADD BADD CALEVCCR20BUZ1BUZZERGNDP3.7R19Q72N39041234H_led5zhi_leng6L_led7jia_re8VCCP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51R5R3R4Y0AY1U4BY2CY3Y474LS138Y5E1Y6E2Y7E312310k10k10kGND3546217P3.7LTRBIBI/RBODCBAU27447gQGfQFeQEdQDcQCbQBaQA14******413U7:AU7:B6U7:CU7:D7404***09712P2.4P2.5+-modeVCC***P2.***14H_led74LS11TXD89L_ledsw1211121321RXDU7:E7404U7:FU5:AU674HC164RC1/->&R6330R7330SRG81D***H_ledL_ledD1D2D3D4D5D6D7abcdefg111213141516GND3D10D9D8LED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-REDLED-RED(d)图13 设置低报警点
6.结 论
早在选题之前，我就利用平时的时间看DS18B20芯片资料，当初认为DS18B20延时要很精确，所以我必须写出精确的延时程序。但是C语言延时是不好精确地，为了写出那种很精确的延时程序，在网上找了很多资料，也学会了利用反汇编来计算延时，还有可以利用keil这个软件进行一些调试，也可测出延时时间。延时解决后，以为一切都会很顺利，但往往看起来容易的事情总有想不到的问题。因为没有经验，很多细节上处理的不是很好。所以自己只有不断地去学习别人怎么处理，然后结合自身来处理细节上的问题。利用了几天的时间，终
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于是在PROTEUS上仿真成功了。但我的设计还是存在一些问题，比如反映时间不是很快，这些问题是值得去注意的。再者，在Proteus上仿真通过，而没有做出实物，那也永远只是理论水平。通过这次课程设计，让我对于单片机的项目有了一个认知。我更近一步看清了前方的路。很多东西是接下来必须去做的。总之，要学的还很多，只有不断地学习，才能轻松的处理事情。有句话说的很对“只有很努力，才能看起来毫不费力”。
本论文本着最大限度的节省人力物力为基础，方便快捷为目的，加上高效低成本为原则对元件进行了选择，特别是采用了先进的器件进行温度测量体现了速度快、精度高、测点多、布线少等诸多优点，可以实现温度的巡回测量和显示，大大的提高了蔬菜的成活率以及大幅度减轻管理者的负担，使蔬菜种植能获得一种可观的经济收益。写这篇论文锻炼了我的分析问题解决问题的能力，虽然本论文已经完成，但其中也难免出现不足和漏洞，希望老师指正。
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参考文献
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第二篇：温室大棚控制系统-设计报告资料专题
哈尔滨师范大学
物联网感知综合课程设计报告
题目：温室大棚控制系统
年 级： 2013级 专 业： 物联网工程 姓 名： 高英亮 袁昊慈 指导教师：李世明 杜军
温室大棚控制系统
高英亮、袁昊慈
摘要 中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。利用物联网的传感器技术实时采集温室环境的空气温湿度、土壤水分和光照度等因素，单片机将数据进行分析处理做出合理的控制决策，控制执行器进行自动喷灌，实现了计算机自动控制，按需、按期和按量喷灌。系统主要由温室环境信息采集模块、单片机模块和控制模块组成，采集模块包括光照度传感器和空气温湿度传感器。该系统采用传感器技术和单片机相结合，由上位机和下位机(都用单片机实现)构成，采用接口进行通讯，实现温室大棚自动化控制。本系统环保节能、节水、省力，具有很好的实用性和推广性。
引 言
中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如：空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度以及二氧化碳的含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节。
目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。
温室自动喷灌系统整体设计
该系统主要由温室大棚环境信息采集模块、单片机AT89c52模块和控制模块组成。采集模块包括光照度传感器2Du6硅光电池、土壤水分传感器TDR一3和空气温湿度传感器LTM一8901。光照度传感器采用硅光电池2Du6作为光电传感器器件，土壤水分传感器采用锦州阳光科技发展有限公司设计开发的TDR一3。这两类传感器输出都是模拟量，所以需要经信号调理电路及A／D转换等预处理后传输给单片机。温室环境空气温度与湿度的采集采用温湿度一体数字式传感器SHT71，直接输出数字量给单片机。控制模块主要由光电耦合器、继电器和执行器组成，总体结构如图1所示。
图1 自动喷灌系统整体构架框图
信号采集系统
3.1 光照采集模块
在温室环境中，光照度是植物健康生长的重要能源因素，直接影响植物的生长、发育过程、产量和果实品质。另外，光照度也影响地表与大气的物质与能量交换，即与土壤水分含量有着密切关系，在节水灌溉中是一个重要的数据信息。所以，在设施农业中光照度的检测和监测工作越来越得到重视。系统采用硅光电
池2Du6作为光电传感器件，将该器件的短路电流信号对此进行放大到0～5V，经模数转换模块送给单片机AT89C52。由于硅光电池的短路特性随光照强度是线性变化的，光电池在不同照度下的内阻也不同，因而应选取适当的外接负载近似地满足“短路”条件。A／D转换器只能够接受电压信号，因此在硅光电池2Du6和单片机AT89c52之间需要一个电流电压转换电路。这个电流转换电压模块使用的是放大器0P777。
3.2 温湿度采集模块
温室内空气温湿度的检测仅仅靠单点测量是不能准确代表整个温室环境的状况的，尤其是对于大面积的温室大棚而言，单点检测对节水灌溉控制的精确度和节水效果有很大的影响。针对这个问题，本系统选用了数字式输出和多点网络检测的易扩展式传感器LTM一89。该传感器和单片机的接口有两种方式：一是单线接口方式；二是双线接口方式。当在小面积温室环境下，数据传输距离比较短时，采用单线接口方式；当温室面积比较大、检测点比较多及传输距离比较长的时候，采用双线接口方式。控制系统
传感器采集到温室环境中土壤湿度、光照度以及空气温湿度各参数值，经过单片机处理分析后，给出最优化喷灌策略，发出控制信号使执行机构动作，进而实现按时、按需和按量的节水自动喷灌。本系统选用TLP521—4光电耦合器驱动继电器输出，其目的是为了在驱动执行设备时提高控制接口的抗干扰能力。图6为该接口的电路原理图。
在系统初始化时，将AT89C52的I／0口输出电平置成高电平，光耦TLP521—4不导通，防止在AT89c52复位、上电时继电器出现误动作。
图2 控制系统接口电路图 界面设计
通过C＃程序编写窗口并将串口传输过来的数据实时显示在C＃编写的窗口上的，不过能力有限所以增添了手动输入弥补，并可以从数据库中调用对应数据对其进行判定，以实现智能感应窗状态的改变。首先用visual studio 2013建立窗口界面编辑环境。通过工具箱向窗口上拖拽需要的控件完成窗口的大致规划，然后将label和button控件的名称修改成对应的变量的名称和选项名称。
5.1 主界面textBox程序
private void TMP_label_KeyPress(object sender, KeyPressEventArgs e){ if(!Char.IsNumber(e.KeyChar)&& e.KeyChar!=(char)8)//判定是否是数字与是否为删除键（ASCII码值中删除键对应数字8）
{ e.Handled = true;//当if判定为true时，e.Handled也为true所以不会对文本框进行赋值
} }
图3 Form1主界面
5.2 选择界面label控件程序
public partial class Form2 : Form { public Form2(){ InitializeComponent();} private string string1;public string String1 { set { string1 = value;} } public void SetValue(){ this.label1.Text = string1;} //主窗口和选择界面通过InitializeComponent()函数连接，然后在选择界面窗口中定义一个public string String1然后运行程序时，主界面会对String1进行赋值，然后选择界面窗口可以对其进行调用,用其对label进行赋值。软件设计
6.1设计原理
(1)明确任务，弄清软件所承担的任务细节。
(2)软件结构设计，合理的软件结构是设计出一个性能优良的单片机应用系统软件的基础。
(3)模块化程序设计，是单片机应用中最常用的程序设计技术。将一个完整的程序分解成若干个功能相对独立的较小的程序模块，对各个程序模块分别进行设计、编制和调试，最后将各个调试好的程序模块进行联调。
(4)编写程序。根据系统功能和操作过程，列出程序的功能流程图。在完成流程图的设计之后，便可编写程序了。
6.2 温度传输软件
此模块的软件设计主要是要确保接收到正确的温度数据，所以在程序中要加
一些数据头进行校验。
1）发送温度程序：
while(1)
{
„„
//温度转换，获得温度
SBUF=0xaa;
//为了防止无线接收模块受到干扰,数据不对
while(!TI);
//所以加上两个数据头,只有在正确接收TI=0;到它俩后，才开始接收我们需要的数据
SBUF=0x55;
while(!TI);
TI=0;
SBUF=table3[a];//将测得的温度值的各位及小数点逐位的发送出去while(!TI);//百位
TI=0;
„„
//依次发送其他各位
}
2）接收温度程序
void receive(){
while(!RI);
RI=0;
i=SBUF;
if(i==0xaa)
//判断是否接收到0xaa,接收到的话再执行下去
{
while(!RI);
RI=0;
i=SBUF;if(i==0x55)//再继续判断是否接收到0x55,接收到的话就可以继续接收正write_com(0x80);确的数据
while(!RI);
RI=0;
a=SBUF;
//接收百位
write_data(a);//液晶显示百位
SBUF=a;
//再把百位发送给电脑
while(!TI);
TI=0;
delay(100);//延时
„„
//个位、十位小数点依次发送
} } 6.3 上位机软件设计
本设计使用的方法，利用TComm控件实现串口通信。TComm控件可以实现DTR/DSR、RTS/CTS硬件流控制,是比较完善的串口控件。TComm控件的串口通信参数设置与MSComm类似默认情况下。TComm控件接收和发送数据支持字符串和字节两种传输模式。在接收和发送数据前需要初始化串口，用SetPortOpen()方法打开串口,退出程序时用CloseComm()方法关闭串口。
//打开串口、接收和发送数据的语句
Comm1->PortOpen=true;//打开串口
mReceive->Text = Comm1->Input； //接收数据 mTransmit->Text= Comm1->Output； //发送数据 // 接收下位机温度及将获得的数据绘制成曲线的程序
C++Builder提供了一个功能强大的可视化控件TChart，非常便于数据的图形化显示。通过设置组件属性，可以生成点图、线图、饼图、柱状图、区域图，能够显示一维序列或二维序列，可以自由设定刻度线和坐标。给序列添加一个数据只需调用AddX、AddY、AddXY方法，非常方便。因为需要得到温度的实时曲线图，所以在定时器timer的OnTimer事件中编写程序，关键的语句如下： if(Comm1->PortOpen)
//判断串口是否打开
{
mReceive->Text = Comm1->Input //把接收到的温度放到一个memo里
Buf = Trim(Comm1->Input);//删除string首部和尾部空格的字符串
ReceiveStr = ReceiveStr + Buf;
do
{
Dot= ReceiveStr.Pos(' ');
if(Dot==0)
break;
ReceiveData[i] = StrToFloat(ReceiveStr.SubString(1,Dot-1));//数据放进数组
ReceiveStr =ReceiveStr.Delete(1,Dot);
//留下未处理的数据
Chart1->Series[0]->AddXY(i,ReceiveData[i],i,clRed);//把接收到的温度绘成曲线
i=i+1;
//接收下一个数据
}
While(1);//直到找不到空格
ReceiveStr = “";
}
//存储接收到的数据和对应的时间 关键的语句如下：
FILE *fp;
fp=fopen(”.data.txt“,”a“);//把数据存放到data.txt的文件里
fprintf(fp,”%s%sn",mReceive->Text, TimeToStr(Time()));fclose(fp);总 结
温室大棚自动控制系统是近年来逐步发展起来的一种资源节约型高效农业发展技术，它是在普通日光温室的基础上，结合现代化计算机自控技术、智能传感技术等高科技手段发展起来的，因此我们组选择了以温室大棚控制系统作为课题进行课程设计。本系统通过采用温湿度传感器、光照传感器，对温室内环境的温度、湿度、光照强度进行采集，将采集的信息传输给单片机单片机通过比较输入温度与设定温度来控制通风或浇水。温室大棚自动控制系统是配备有温室环境控制系统的资源集约型高效农业生产方式，它在调控温室内小气候环境以适应作物生长发育要求的同时，不仅实现了作物的反季节生产，还提高了作物的质量以及作物生产的效率。近年来随着传感器技术、计算机技术、网络技术、智能控制技术以及生物技术等高新技术和手段的飞速发展，带来了温室环境控制方面的一场革命。温室环境控制系统正在不断吸收相关领域新的理论和方法，结合温室作物种植的特点，不断创新，逐步完善。
由于课程设计的需求，我们查阅大量资料，并在同学的帮助下学习了visual studio 2013软件的使用，并且学习了用C#制作界面，更深入的熟悉了多种传感器的功能，但是串口传输的问题始终没有解决，我们还需学习更多更深入的知识。
参考文献
[1]李全利、迟荣强编著。单片机原理及接口技术[M]。北京：高等教育出版社，2004 [2]刘守义编著。单片机应用技术[M]。西安：西安电子科技大学出版社，2002 [3]陈杰、黄鸿编。传感器与检测技术[M]。北京：高等教育出版社，2002 [4]何希才编著。传感器及其应用 [M]。北京：国防工业出版社，2001 [5]胡宴如编著。模拟电子技术基础[M]。北京：高等教育出版社，1998 [6]康华光编著。电力电子技术[M]。北京：高等教育出版社，2004 [7]杜深慧编著。温湿度检测装置的设计与实现[M]：北京：华北电力大学，2004 [8]何立民编著。单片机应用系统设计[M]。北京：北京航空航天大学出版社，2006 [9]陈健、刘九庆编著。温室环境工程技术[M]。哈尔滨：东北林业大学出版社,2002 [10]梅丽凤、王艳秋编著。单片机原理及接口技术[M]。北京：清华大学出版社，2004
第三篇：《温度》教学设计(详案)
《温度》教案
何代星 【教学目的】
1、知识与技能
（1）理解温度的概念和温度计的设计原理。（2）了解并记住一些生活中常见的温度值。（3）会用温度计测量温度。
2、过程与方法
（1）通过观察和实验，了解温度计的工作原理。（2）渗透类比学习的方法
（3）通过“用温度计测量水的温度”的实验，学会温度计的使用方法，体会观察和测量的意义。
3、情感态度与价值观
（1）通过温度的教学活动，激发学生进行科学探究的欲望，同时，通过对不同温度数据的正确读取，培养学生尊重科学，实事求是的生活态度。
（2）进一步发展学生的思维能力，培养学生的学习兴趣。
【教学重点】
正确使用温度计测量液体的温度。
【教学难点】
温度计的工作原理。
【教具】
温度计、自制温度计、红液温度计、烧杯。
【教学方法】
演示实验法，实验探究法
【教学过程】
一、引入新课
师：观察每个季节中天气的图片，思考：这些天气跟什么有关？ 生：温度。
师：对，我们四季的变化跟温度有关，在温度中还有许多有趣的知识，今天我们就一起来学习温度。（板书课题：温度。）
二、讲授新课
提问：什么是温度呢？ 演示实验：
（实验一）：观察书中或者屏幕中的图片请一位学生到讲台做甲图中的实验：分别把手放入冷、热水中，让他说说两只手的感觉有何不同？
生：一杯水冷，一杯水热 师总结：由上述实验我们可以知道，这两杯水的冷热程度不同，物理学中通常把物体的冷热程度叫做温度。出示课件中温度的概念！
（实验二）：请一位学生到讲台做图已中的实验，分别把手放入冷、热水中一段时间后同时放入温水中，让他说说感受。
生：两手在同一杯温水中的感觉不同，对同样的一杯水，一只手感到热，一只手感觉凉。
师：这种感觉说明了什么问题呢？
师生一起总结：准确判断温度的高低仅凭人的感觉无法做到，需要用到测量工具——温度计。
由此来引入温度计的教学，首先引导学生观察自制温度计。【想想做做】
接下来，我们就用这个自制的温度计来测量物体的温度。
师：先后把自制温度计放入热水和冷水中，请学生们观察两个自制温度计的细管中的水柱位置有何不同？
生：热水水柱位置高，冷水水柱位置低。
师：上面的实验说明我们能用自制温度计判断液体温度的高低，那它是根据什么原理来测量温度的呢？
生：它是根据液体的热胀冷缩来测量温度的。【摄氏温度】
师：用自制温度计只能定性的判断物体的温度高低，而不能精确的知道物体的温度值，那来仔细观察下这个自制的温度计，想一想是不是可以改进一下我们的自制温度计，让它能够精确、方便的测量物体的温度呢？
生：在玻璃管中标上刻度、缩小玻璃泡
要准确的测出一个物体的温度，我们人类的就在温度计的细管上标上了刻度，缩小了玻璃泡然后就制成了我们现在使用的温度计。
师：请同学们观察屏幕当中的几种常见的温度计。(引导学生去认识这些常见的温度计)观察温度计的结构图了解温度计的结构。同时思考问题：具体温度的刻度和单位如何定标呢? 引导出摄氏温度
师：请一位学生回答课件中两个示数
师：让全班同学齐声读摄氏温度的规定，并提醒学生在课本上做好笔记，同时，讲解摄氏温度的写法和读法，请学生阅读教材48页“小资料”，并请学生课后查阅资料填写空白处。学生阅读完后，引导学生看酒精和水银的凝固点，然后提问：科学家在北极或者南极考察时，我们应该用什么液体做成的温度计呢？
生：思考后回答。（两种答案都有可能出现）师：针对学生的上面的回答进行讲解。出示课堂练习
【温度计的使用】
师过渡性提问：第一章第一节我们已经学习过刻度尺的使用，在用刻度尺之前我们要先观察刻度尺的哪些东西？
生：零刻度线，量程，分度值
师：同样地，在使用温度计之前也需要观察温度计的零刻度线，量程，分度值，一边展示温度计一边展示并讲解量程和分度值的含义。并点名请学生说说屏幕上所展示的几种温度计的量程和分度值分别是多少？
生：回答温度计的量程和分度值。
师：（布置任务）请学生们阅读教材实验部分内容，并请同学们使用实验台上的温度计测量烧杯中水的温度，请其他学生观察他们的测量是否正确规范，相互交流与讨论。
师生一起归纳总结：正确使用温度计测量液体温度的方法 使用前：
（1）观察它的量程。（2）认清它的分度值。（3）看清零刻度线。
（4）估计被测物体的温度。使用时：
（1）温度计的玻璃泡应该全部浸入被测液体中，不要碰到容器底或容器壁；（2）温度计玻璃泡浸入被测液体后要稍等一会，待温度计的示数稳定后再读数；（3）读数时温度计的玻璃泡要继续留在被测液体中，视线要与温度计中液柱的液面相平。
使用后：
把温度计小心收放好。
师：提醒学生把以上相关内容在课本上做好笔记（在教材的49页~50页），让全体学生一起朗读。
出示课堂练习
【体温计】
过渡：日常生活中我们经常需要用到体温计，因此，我们有必要了解一下体温计的相关内容，请学生们自己阅读教材50页相关内容并观察自已手上的体温计。并思考以下问题：
（1）说说体温计和实验室用温度计的异同。（主要是量程、分度值、缩口）（2）体温计的构造有什么特点？
（3）它的特殊构造使得它有什么特殊用法？解析使用时和读数时水银的变化以及缩口的作用。
师生一起总结：（1）量程：35 ℃ ~42 ℃（人体的正常体温约37℃）（2）分度值：0.1℃
（3）特殊结构：玻璃泡上方有一段非常细的缩口（4）特殊用法：用体温计量体温前必须先用力甩几下，读数时可以离开人体。
课堂总结：这节课，你学到了什么？ 出示课后练习（有时间就做没时间就不做）
【板书】
一． 温度：物理学中我们通常把物体的冷热程度叫做温度。二． 温度计
1.工作原理：液体的热胀冷缩 2.单位：摄氏温度（1）符号：℃（2）规定：教材P48 三． 正确使用温度计 1.使用前
（1）观察量程（2）认清分度值
2.使用时的注意要点：P49~P50 3.使用后：小心收放好 四． 体温计 1.量程：35℃~42℃ 2.分度值：0.1℃ 3.特殊结构：有缩口
4.特殊用法：用之前要用力甩，可以离开人体读数。
第四篇：基于单片机的冰箱温度智能控制系统的设计
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编号：_______________
商丘工学院
毕业论文（设计）
题 目
冰箱温度控制系统设计
系
别
机电工程学院
错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。
冰箱温度控制系统设计
专
业
电气自动化
学生姓名
梁子鹏 成绩
指导教师
吴德刚
2012年04月
摘要
单片机即单片微型计算机，是集CPU,RAM,ROM,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。其中51单片机是各种单片机中最为典型和最有代表性的一种,广泛应用于各个领域。
本课题设计的电冰箱的电控系统主要应用AT89C51单片机作为核心控制元件进行分析和设计，对各部分的软件编程、硬件电路设计、及调试进行了介绍。电冰箱温度控制系统是利用温度传感器DS18B20采集电冰箱冷藏室和冷冻室的温度，通过INTEL公司的高效微控制器MCS-C51单片机进行数字信号处理，从而达到智能控制的目的。本系统可实现电冰箱冷藏室和冷冻室的温度设置、电冰箱自动除霜、开门报警等功能。
本文在第一章介绍了电冰箱的系统组成及工作原理，第二章论述了本控制系统的硬件设计部分。第三章论述了系统的软件设计部分。
通过对直冷式电冰箱制冷系统的改进和采用模糊控制技术，实现了电冰箱的双温双控，使电冰箱能根据使用条件的变化迅速合理地调节制冷量，且节能效应明显。
关键词：AT89C51 单片机 A/DC0809 智能仪器
II
目 录
前言....................................................................III 第一章 电冰箱的系统概述..................................................2 1.1电冰箱的设计原理...................................................2 1.2工作过程的设计....................................错误！未定义书签。1.3冷冻室冷藏室温度检测采样电路......................错误！未定义书签。第二章 硬件部分设计.......................................................4
2.1 系统结构..........................................................4 2.2冷冻室冷藏室温度检测采样原理.......................................4 2.2.1主要特性.........................................................4 2.2.2管脚说明.........................................................5 2.2.3振荡特性.........................................................6 2.2.4计算器...........................................................6 2.3 过欠压保护电路....................................................6 2.4 电压检测装置的设计...............................错误！未定义书签。2.5 功能按键的设计....................................................7 2.6开门报警点路.......................................................8
错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。III
冰箱温度控制系统设计
第三章 软件部分的设计.....................................................9
3.1主程序的设计.......................................................9 3.2始化程序的设计.....................................................9 3.3 关闭压缩机的设计.................................................10 结论.................................................................11 参考文献.............................................................12
IV 错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。
商丘工学院毕业论文（设计）
前言
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，称为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在工业生产中称为必不可少的器件，尤其在日常生活中发挥的作用也越来越大。人们对家用电冰箱的控制功能越来越高，这对电冰箱控制器提出了更高的要求。多功能，智能化是其发展方向之一，传统的机器控制，简单的电子控制已经难以满足发展的要求。而采用基于单片机温度控制系统，不仅可大大缩短设计新产品的时间，同时只要增加少许外围器件在软件设计方面就能实现功能的扩展，以及智能化方面的提高，因此可最大限度地节约成本。本文即为基于单片机的电冰箱温度控制系统传统的电冰箱温度一般是由冷藏室控制，冷藏室、冷冻室的不同温度是通过调节蒸发器在两室的面积大小来实现的，温度调节完全依靠压缩机的开停来控制.但是冰箱内的温度受诸多因素的影响，如放入冰箱物品初始温度的高低、存放品的散热特性及热容量、物品在冰箱的充满率、环境温度的高低、开门的频繁程度等.因此对这种受控参数及随机因素很多的温度控制，既难以建立一个标准的数学模型，也无法用传统的PID调节来实现.一台品质优良的电冰箱应该具有较高的温度控制精度，同时又有最优的节能效果，而为了达到这一设计要求采用模糊控制技术无疑是最佳的选择.错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。1
冰箱温度控制系统设计
第一章 电冰箱的系统概述
1.1电冰箱的设计原理
直冷式电冰箱的控制原理是根据蒸发器的温度控制制冷压缩机的启动与停止，使冰箱内的温度保持在设定的温度范围内。一般，当蒸发器温度高至3~5°C时，启动压缩机制冷，当温度低于-10°C~-20°C时，停止制冷。本电冰箱电控系统要完成冷冻室及冷藏室的温度检测和动态显示的功能，霜厚检测及除霜的功能，开门报警功能，温度设置功能，以及电源过欠压保护功能。此设计的电冰箱电控系统是以AT89C51作为主控制芯片,ADC0809为模数转换芯片,AD590温度传感器为温度检测元件，液晶显示器,按键开关等元器件组成,通过软硬件结合实现键盘扫描,液晶显示,I/O口扩展功能。该系统具有简洁，操作简便，实用方便的特点，设计的总框图如下图1-1所示；
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商丘工学院毕业论文（设计）
显示器冷冻室温放度传感器大器冷藏室温放度传感器大器键盘时钟电路复位AT89C51单片机锁存器A/D转换器过欠压保护电源霜厚传感器比较器功放压缩机加热丝
图1-1系统总体设计硬件方框图
直冷式电冰箱的控制原理是根据蒸发器的温度控制制冷压缩机的启、停，使冰箱内的温度保持在设定温度范围内。冷冻室用于冷冻食品通常用于冷冻的温度为－3C～－15C,冷藏室用于相对于冷冻室较高的温度下存放食品，要求有一定的保鲜作用，不能冻伤食品，温度一般为0C～10C，当测得冷冷冻室温度高至－3C ~0C时或者是冷冻室温度高至10C～13C是启动压缩机制冷，当冷冻室温度低于－15C～－18C或都冷藏室温度低
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于0C～－3C时停止制冷，关断压缩机。采用单片机控制，可以使控制更为准确、灵活。
1.2工作过程的设计
根据冷藏室和冷冻室的温度情况决定是否开压缩机，若冷藏室的温度过高，则打开电磁冷门V1,关闭阀门V2，V3，同时打开压缩机，产生高温高压过热蒸气，经过冷凝器冷凝，干燥过滤器干燥，毛细节流管降压后，在蒸发器汽化制冷，产生低温低压的干燥气体。经过电磁阀门V1 流入冷藏室，使冷藏的温度迅速降低，当温度达到要求时关闭压缩机，同时关闭电磁阀门V1。若是冷冻室的温度过高，则应打开V2关闭V1, V3。电磁阀门V3主要用于冷冻室的化霜。需要化箱时打开V3,从压缩机流出的高温高压气体流经冷冻室可匀速将冷冻室霜层汽化。达到化霜的效果。一般化霜的时间要短，不然会伤存放的食品。
1.3 冷冻室冷藏室温度检测采样电路
利用AD590温度传感器完成温度的测量采样，把转换成电量值的温度值的模拟量送入ADC0809的其中一个通道进行A/D转换，将转换的结果送入单片机内，控制压缩机的开停，并结合软件编程，进行温度值变换之后送入数码管显示。
第二章 硬件部分设计 错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。
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2.1系统结构
控制系统结构主要由电源开关，电压检测装置，温度传感器，功能按键，单片机，延时电路，显示电路，指示灯电路，除霜装置和故障报警等构成。
2.2冷冻室冷藏室温度检测采样原理
AD590作为温度传感器，安装于冷藏室和冷冻室内的内侧壁。AD590在25℃（298.2K）时，理想输出电流为298.2µA，但实际上存在一定误差，可以在外电路中进行修正。如图3-12所示，将AD50串联了一个可调电阻R12，在已知温度下调整电阻值，使输出电压V0满足1mV/K的关系（如25℃时，V0应为298.2mV）。调整好后，固定可调电阻，即可由输出电压V0读出AD590所处的热力学温度。冷冻室和冷藏室的温度分别经AD590感测并转换为电压量后，通过电压跟随器分别输入ADC0809的两个模拟通道INT0和INT1，进行模拟量到数字量的转换。转换后的数字量送入单片机内，结合编程，控制压缩机的开启于停止工作，并通过转换，在LED中进行温度值的显示。AD590检测采样冷藏室温度电路如图2-1所示：
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+12VAD590R16 100ΩR17 950Ω
图2-1冷藏室温度检测电路
R1810kΩ+∞-R1910kΩ ADC0809 IN12.2.1 主要特性：
与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM 编程I/O线定位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路
2.2.2 管脚说明
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P上2口被写“1”时，其管脚被内部拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为 6 错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。
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输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
2.2.3 振荡特性
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）
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XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
2.2.4 计算器
(1)算术／逻辑部件ALU：用以完成+、-、*、/ 的算术运算及布尔代数的逻辑运算，并通过运算结果影响程序状态寄存器PSW的某些位，从而为判断、转移、十进制修正和出错等提供依据。
(2)累加器A：在算术／逻辑运算中存放一个操作数或结果，在与外部存储器和I/O接口打交道时，进行数据传送都要经过A来完成。
(3)寄存器B：在 *、/ 运算中要使用寄存器B。乘法时，B用来存放乘数以及积的高字节；除法时，B用来存放除数及余数。不作乘除时，B可作通用寄存器使用。
(4)程序状态标志寄存器PSW：用来存放当前指令执行后操作结果的某些特征，以便为下一条指令的执行提供依据。
2.3过欠压保护电路
当电源电压小于176V或大于240V时，压缩机应自动停机并报警显示。为了使电冰箱安全可靠地运行，要求其电源电压在176V～240V之间。因此，采用过压欠压保护以提高电源的可靠性和安全性。温度是影响电源设备可靠性的最重要因素，根据有关资料分析表明电子元器件温度升高，可靠性即会下降。为了避免功率器件过热造成损坏，需要在电源设置电源的过欠压保护电路，电源的过欠压电路如下图2-2所示：
+5VR20 100KΩR21 100ΩTIL113220V~12VC17 +470µ-D2~D5 IN407R2410KΩ1KΩR23-+R2510KΩ∞LEDD6R22 200ΩC180.1µFADC0809 IN2 错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。
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图2-2电源过欠压采样保护电路
2.4电压检测装置的设计
电压检测装置是为了保护系统的稳定运行，采用WB系列电压越限报警传感器WB系列电压越限报警传感器以电压隔离传感器为基础，增配比较器电路、基准电压设定电路、输出驱动电路组成，用来隔离监测主回路中的交流或直流电压，当被监测的电压超过预先设定的上限值，或低于预先设定的下限值时，给出开关量控制信号。
主要特点：
1.测控一体化，体积小、精度高、反应快； 2.具有瞬态干扰抑制功能，防止误动作； 3.报警界限值可在设定值（±20%）内连续可调； 4.密封式继电器触点输出，触点寿命＞30万次；
5.隔离电压：交流监测＞2.5kVDC,1分钟；直流监测＞1.5kVDC,1分钟 6.输入过载能力:10倍阈值，持续5秒；
2.5 功能按键的设计
因本系统使用的按键数目少，故按键采用硬件去抖。按键电路用两个与非门构成一个RS触发器。当按键未按下时输出为1;刚键按下时输出为0。此时即使用按键的机器性
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能，使按键因弹性抖动而产生瞬时断开(抖动跳开B)，只要按键不返回原来状态A，双稳态电路的状态不会改变，输出保持为0,不会产生抖动的波形。也就是说，即使B点的电压波形是抖动的，但经双稳态电路之后，其输出为正规矩形波。
2.6 开门报警电路
本设计含开门报警功能，当开门延时2min后发声报警，用于提醒使用者关门，以达到节电节能，延长电冰箱的使用时间，其电路图如图2-3所示：
+5v9013T1R309013T2扬声器R291kΩP1.2R311.5KΩC21+10µFAT89C51+5VD7LED门开关KP1.0
图2-3开门报警电路 10 错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。
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第三章 软件部分的设计
电压源主要用于为AT89C51，ADC0809，8279，光敏二极管，LED，报警电路等器件及电路提供稳压源。电源（Vcc）是整个实验板正常工作的动力源泉。电源电压过大会大大缩短芯片的工作寿命，严重的会烧毁芯片及其它元器件；过小将不能驱动实验板工作电路。因此设定合适的电源电压值非常重要。此实验板主要芯片工作电压均位+5V左右，所以采用7805三端稳压 芯片将+12V整形为+5V直流给整个实验板供电，用LM7805设计的+5V稳压电源电路。
3.1主程序的设计：
主程序由初始化，键盘扫描，显示，温度采集，温度控制和定时化霜子程序组成，为系统软件的主干部分，化霜采用定时化霜，每三十分钟化霜一次，化霜原理见概论电冰箱式作原理部分。
3.2始化程序的设计：
初始化模块主要完成初始化I/O口、中断、内存单元,并读出存放在闪烁存储器上的温度设定值。温度设定值存放在闪烁存储器上即使断电也可保存。程序如下：
INTI1：CLR A
MOV DPTR , #20H MOVC A , @DPTR
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;读取冷藏室温度设定值
冰箱温度控制系统设计
LCALL DLY_100MS MOV 60H , A INC DPTR
;延时确保数据读完
;读取冷藏室温度设定值
MOVC A , @DPTR LCALL DLY_100MS MOV 61H , A MOV 64H , #00H SETB EX0 SETB IT0 SETB EA
;清空各状态位
;允许外部中断0中断
;选择边沿触发方式
;CPU开中断
;延时确保数据读完
3.3关闭压缩机的设计：
关闭压缩机后用定时器0中断计时，做为下次是否开压缩机的依据，因为压缩机不能连续启停。程序如下：
CLOSE：CLR A
CLR P2.4 CLR L3
;关闭压缩机
;关闭压缩机运行指示灯;清空压缩机状态标志 MOV A , 64H CLR ACC.0 MOV 64H , A
MOV TMOD , #01H
MOV TL0 , #0B0H
MOV TH0 , #3CH SETB TR0 SETB ET0 RET
;设置T0工作于模式1
;启动定时器T0;允许T0中断
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商丘工学院毕业论文（设计）
结论
1.本系统运用单片机速度快、体积小、价格低廉的8位MCS51单片机,可以做出可行、可靠性强的自动控制产品---电冰箱温度的控制系统。实现了电冰箱温度的自动控制。
2.在单片机应用环境不是很恶劣的地方，利用软件抗干扰也可以达到精度不高的要求，而且，节省了硬件资源，降低了产品设计成本，有助于产品的推广、民用化。
3.本系统的设计尽量简化电路，提高软件质量。
4.本系统支持多功能模块。如果再加上少许外围器件，如语音芯片，环境温度传感器，在软件方面采用模糊控制技术，可以使电冰箱的智能化大大提高。
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冰箱温度控制系统设计
参考文献
[1] 陈明荧.8051单片机课程设计实训教材 北京:清华大学出版社 2009.8 [2]李军.检测技术及仪表[M].北京: 中国轻工业出版社 2009.4 [3 ]凌玉华.单片机原理与应用系统设计 长沙:中南大学出版社 2009.5 [4] 刘鸣,车立新,陈兴梧,赵煜.温度传感器DS18B20的特性及程序设计方法.电测与仪表 , 2009,10 [5] 周月霞,孙传友.DS18B20硬件连接及软件编程[J].传感器世界 , 2009,10 [6] 刘易雄,刘建雄 DS18B20接口的C语言程序设计.仪器仪表用户,河南科技大学机电工程学院 ,2009,6 错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。
商丘工学院毕业论文（设计）
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第五篇：教学设计：温度和温度计详案
《温度和温度计》教学设计
安庆市高琦小学
方家宁
教材分析：
本课是教科版是九年义务教育小学科学三年级下册第三单元第一课。教材由三个活动组成，活动一：观察温度计。先以学生们在“冷水与热水”中积累的经验为基础，引出温度和温度计的概念。活动二：摄氏温度的读和写。这个活动的重点是训练学生读和写摄氏温度。活动三：正确读出自己手中温度计的温度。这个活动是指导学生如何准确地使用温度计。
作为单元起始课，本节课所表述的“温度”概念及温度计的结构及使用、读数方法对后面的学习做了很好的铺垫，是进一步学习相关知识的基础。学情分析：
三年级的学生对于温度和温度计有一定的了解，能够对温度进行一些描述，如冷、热，气温多少度等，但一方面对于温度的概念理解并不深入全面，对于温度计的结构、种类及用途也并不清楚；另一方面，对于相关的科学表述也不准确。教师需要在此基础上做好引导，帮助学生进一步系统理解。
教法选择：探究发现法 小组讨论法 教学目标
科学概念：
1、温度表示物体的冷热程度，物体的温度可以用温度计测量。
2、常用温度计是利用玻璃管内的液注随温度变化而上升和下降来测量温度的。
过程与方法：
1、观察常用温度计的主要构造。
2、识读温度计刻度上的数字，并把刻度上的数字与更热或更冷的温度联系起来。
情感、态度、价值观：了解温度计基本的使用规定，并愿意遵守这些规定。
教学重点：摄氏温度的读与写。
教学难点：识读零下温度。教具准备：
学生分组实验：一杯热水、一杯冷水、一杯温水、常用温度计。教师：温度计、演示课件。教学安排：1课时 教学过程：
一、导入：
1、交流：同学们已经注意到大屏幕上有老师拍的照片了，你们能猜猜看这两张照片是什么时候拍的呢？
（两个同学回答，简要说下原因）
看来大家都觉得他们是在不同季节拍的，其实，老师告诉你这两张照片是上周五下午体育课排队的时候老师拍的。同学们有没有发现，虽然是同一个环境下拍的，但是这两个同学对于天气冷热的感知是怎样的？
（不一样的）
同学们再看看这两张照片。（出示在冬天和夏天吃冰棒的照片）
同学们能结合自己生活的经历，说说你的感受吗？（一个同学回答）
同学们看看，虽然都是吃冰棒，但是在不同的环境下，我们对于冷热的感受也是怎样的？
（不一样的）
（设计意图：这里设计让学生观察两组图片，是为了让孩子能够形成一个直观的感受：不同的人体在同一个温度条件下感受也许是不同的；同一人在不同环境下感受同一个物体的温度也可能是不同的。学生们能体会人体能感受温度，但是并不那么准确，为下面的教学做下铺垫。）
二、感知水的冷热：
师：下面我们继续体验人体对冷热程度的感知。每个小组的桌上都有三个装了些水的烧杯，还有3个不同颜色的贴画，先请同学们用自己的方法去感受这三杯水，同时选择适当的贴画分别贴在杯子上。
生：通过看、摸等方法发现一杯水是冷水，一杯水是温水，一杯水是热水，三杯水的冷热程度有差异。
师：刚才老师看到很多同学都用手去感受水的冷热程度，在这个过程中，除了刚才的发现，你的手指还感受到了什么吗？（如果有学生通过比较的方法已经发现将两个手指先分别插入冷水和热水后，同时放入温水里，手指对水温的感觉不一样，则让这名学生上台来为大家做演示。）
师：接下来，老师要带给同学们一个神奇的体验，下面先请同学们认真看老师的操作，（视频出示：将两个手指分别插入冷水杯和热水杯放一会，然后将手指拿出同时放入温水杯中）
大家看清楚了吗？你们动手实验之前，再往热水中加入一壶盖热水，往温水中加入少量热水，尽量让三杯水的冷热程度和刚上课时一样。
各组同学依序轮流试一试，仔细体会插入水中手指所感受到的水的冷热程度。
（各组同学体验，教师巡视指导。）师：说说你们的发现。
（请一组同学回答之后，询问其他组有无不同发现。）师：通过刚才一系列的体验活动，我们发现人体可以感受到物体的冷热程度，我们就把物体的冷热程度称之温度，单位是摄氏度。
（板书：温度 摄氏度（℃））
但是感受到的温度并不准确，那有什么办法可以准确地知道物体的温度呢？
（用温度计来测量）
今天我们就一起来观察研究温度计,请同学们将桌上的烧杯放到抽屉中。（板书：温度计）
（设计意图：这里希望通过学生的探究，去发现一定的规律，三杯水水温存在差异学生比较容易，再进一步探究手指从冷水和热水同时放入温水中时感受存在差异，这一步可能对于大部分同学来说比较困难，教师可以适时进行引导，让学生自己去总结。）
三、观察温度计。
1、讲述：这就是一会我们要来观察的温度计，从整体上来看是什么材料做的呢，它是什么形状的？
2、在观察之前，老师这里还有一些要求要给大家：（课件出示：
(１)小心拿放温度计，以免温度计破裂。
(2)注意观察温度计上还有哪些结构组成？这支温度计能测量的最高温度是多少，最低温度是多少？每一个刻度表示多少？(3)你还有什么其他的发现吗？
（引导学生去接触温度计各部分，发现温度计内液面在一定条件下，如触摸底部，液面会上升或下降）
3、分组活动：请同学们拿出桌子里的温度计，观察温度计的构造、刻度、标记、数字等内容，教师巡视。
4、交流汇报：
（根据学生汇报时的情况，教师适当补充讲完整：温度计主要由玻璃管、玻璃泡、刻度三部分组成；测量范围；刻度（这里注意一个刻度代表多少度的温度）
（设计意图：这里首先让学生自主观察温度计的组成，鼓励学生用各种方法去尝试，教师一方面引导学生围绕课本的问题进行探讨，另一方面希望通过学生自主探究，能够发现温度计内液柱随温度改变而改变的规律。）
三、摄氏温度的读和写
1、师:下面让我们轻松一下，请同学们和老师的朋友一起去旅游。前一段时间，老师的朋友出去旅游，他首先来到了江苏省的苏州市，苏州的气温是多少呢？试着读一读。（20摄氏度）
怎么写呢？（同学们说，老师在黑板上写。）
2、下一站往南出发，来到了海南岛，请同学们细心观察温度计液面的变化，你能把它读出来吗？（上升，30摄氏度）
谁能写出它呢？
（请一个同学上黑板写。）
3、接着他又向东北方来到山东的泰山，这里海拔1545米，这时的温度又发生了怎样的变化呢？（温度开始降低至0摄氏度）
4、他继续往北走来到哈尔滨，感觉温度又发生变化，这回是怎么变的呢？谁能读写出哈尔滨此时的温度呢？
（温度降低至零下十度，请同学读，教师示范写）
5、最后来到了漠河，这里是中国最冷的地方，温度发生了怎样的变化呢？
（继续降温，零下25度，请同学读写）
同学们有没有发现，当温度计液面上升的时候，温度计上的数值怎样变化？温度又是怎样变化的？
（数值变大，温度升高）
当温度计液面下降到零摄氏度以下的时候，温度计上的数值怎样变化？温度又是怎样变化的？
（数值变大，温度降低）
（课件出示温度计温度自零度起升高和降低的动画，同时引导学生写出温度数值，体验数值变化和物体温度的关系）
（设计意图：结合情境教学温度的读和写，让学生对于温度的读写和使用有更直观的认识。通过教师课件展示温度计，有意识地设置温度显示，让学生除了会读写以外，更形象地认识到温度计上数值变化和物体冷热高低的关系。）
四、使用温度计
1、大家想不想知道我们实验室的温度是多少呢？每个同学都动手测量一下吧。
2、汇报温度。（教师将各小组的汇报写在黑板上）
3、为什么大家测量的结果会有些差异呢？（请2个具有代表性的同学来演示一下测量过程，引导学生观察寻找产生误差的原因，引导学生注意：观测温度时，视线与温度计液面应持平；不要对着玻璃泡呼气、手不能接触玻璃泡等）
4、我们找到了一些原因，大家再来测量一下，看看这次测量出的温度是多少呢？（将第二次测量的结果也写在黑板上）
5、这次的差异似乎要小一点，为什么还有差异呢？其实，在实际的测量中，还有很多因素会影响我们的结果，如温度计制作的不尽相同，我们所处位置的不同等，所以一般我们是允许存在一定的误差的。而我们要做的是尽可能降低这种不利因素的影响，让测定尽量准确，将测量误差尽可能减小。（可让学生先说原因，若说不出，则老师提出来。）
（设计意图：通过学生测量实验室温度，发现实际测量过程中出现的问题，并及时予以纠正，这里主要是强调并帮助学生理解不同的观测角度，如俯视、仰视是会对测量产生不利的影响，要学会正确的观察姿势。这里可以请一些动作标准的和不标准的同学进行对比，以加深同学们对于这一问题的认识。）
五、课后拓展
请同学们回家去用温度计测量一下家庭各房间内的温度，看看你能发现什么问题，想想该如何解决？我们下一节课再来交流。
板书：
温度 和 温度计
（摄氏度，℃）
30℃ 第一次测量： 20℃ 第二次测量: 0℃-10℃-25℃ 教学反思：
本节课的教学在学生的积极配合下，比较顺利的完成了教学任务。学生通过自己亲身体验，理解了温度的概念，并了解了靠感觉判断温度是不准确的，必须依靠工具：温度计。通过自己的观察、探究及小组讨论，了解温度计结构，学会使用温度计和温度的读写。在使用温度计时，教师结合学生读数时所产生了差异这一现象，简要介绍了“误差”的概念，帮助学生了解测量的差别在一定条件、一定范围内是可以接受的。本节课设计了“旅游”过程中不断了解天气情况这一生活中常见的场景进行教学，学生在学习温度读写的同时，也了解
了我国的大好河山，了解了我国南北存在温度差异，培养了学生对祖国的热爱之情，是本节课的一大亮点。
这节课由于太顺，在结尾时还有一定时间，教师采用复习式结尾，回顾本节课所学内容，没有对学生进行引导，如果采用“解决实际生活中的问题”这一方式效果可能会更好。
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