【正文】 但由于本身的發(fā)熱會嚴重影響測量溫度，并且穩(wěn)定性低，所以不能用來處理后續(xù)電路，但相比于使用DS18B20作為溫度檢測器件，DS18B20的體積更小，采用一線總線的的最新傳輸方式使設計更簡單，因為可以直接將數(shù)字信號傳給片，使數(shù)據(jù)的中間環(huán)節(jié)變得更加簡單，大大提高了系統(tǒng)的容錯性和抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，在一10一+85C范圍內，測量精度為177。0．5。C國內外溫度控制系統(tǒng)也發(fā)展迅速，并在智能化、自適應、參數(shù)自整定等方面取得成果。目前社會上溫度控制大多采用智能調節(jié)器，國產調節(jié)器分辨率和精度較低，溫度控制效果不是很理想，但價格便宜，國外調節(jié)器分辨率和精度較高，價格較貴。日本、美國、德國、瑞典等技術領先，都生產出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表．并在各行業(yè)廣泛應用。 從市場角度看，如果我國的大中型企業(yè)將溫度控制系統(tǒng)引入生產，可以降低消耗，控制成本，從而提高生產效率。嵌入式溫度控制系統(tǒng)符合國家提出的“節(jié)能減排”的要求，符合國家經濟發(fā)展政策，具有十分廣闊的市場前景。現(xiàn)今，應用比較成熟的如電力脫硫設備中，主控制器在主蒸汽溫度控制系統(tǒng)中的應用，已經達到了世界前進水平。如今，在微電子行業(yè)中。溫度控制系統(tǒng)也越來越重要，如單晶爐、神經網絡系統(tǒng)的控制。因此。溫度控制系統(tǒng)經濟前景非常廣泛，我國的高新精尖行業(yè)研究其應用的意義更是更加重大。 2 設計要求與方案論證(1)基本范圍0℃99℃ ；(2)精度誤差小于 ℃ ；(3)數(shù)碼管直讀顯示；擴展功能：可以任意設置最高溫度和最低溫度并當溫度不在預設范圍內會報警，并能掉電依舊保持預設的溫度限值。 單片機芯片的選擇方案和論證單片機特點:(1)高集成,體積小,可靠性高芯片本身的開發(fā)是根據(jù)控制環(huán)境和工業(yè)測量的要求,片內線路簡單,其工業(yè)噪聲電阻比一般CPU性能更好。微型控制器編程指令,常數(shù)和形式,如固化于ROM不容易損壞,大部分信號頻道都是集中在單個芯片內部,因此,可靠性高。(2)控制功能是強大的單片機能實現(xiàn)大多數(shù)要求來自于控制對象的，因為其本身的指令系統(tǒng)有著非常強大的能力:I / O端口的邏輯操作，分支轉移的能力和位處理能力。(3)低電壓、低功耗、使用戶攜帶更方便(4)容易擴展三條總線的擴展和并行、串行輸入/輸出接腳圍繞在芯片外部,十分簡單就能形成不同大小的計算機的應用系統(tǒng)。(5)優(yōu)秀的性價比單片機的性能是非常高的。單片機尋找地址的能力已超過了64 KB的桎梏,其中部分已經可以達到16 兆,芯片上的羅容量最高可達62 兆,內存容量是2 兆。因為單片機的需求量大和使用領域寬,企業(yè)在商業(yè)競爭又令它的價格變的更加便宜,所以其性價比非常高。解決方案1:采用STC89C51芯片為核心的硬件。在STC89C51的8KB的ROM存儲空間內,擁有512字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲空間以及EEPROM存儲空間2KB，也能與MCS51等系列單片機同時運行。解決方案2:采用AT89S51單片機。AT89S51單片機程序8 k字節(jié)的存儲空間,256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲空間，沒有EEPROM存儲空間,也能和MCS—51系列單片機同時運行,擁有在線上編輯程序可以被刪除的功能。兩個方案都全都符合預計需求,考慮到AT89C51相對便宜,抗干擾能力強?？紤]到成本因素,所以選擇AT89C51單片機。 溫度傳感器設計方案論證根據(jù)材料的熔點，熱導率，熱膨脹系數(shù)隨溫度的變化而變化的規(guī)律，溫度傳感器可以實現(xiàn)將溫度轉換為電能。溫度測量儀有著十分復雜的內部結構,溫度傳感器作為其主要部件與其他部件相互融合成使其變的高度統(tǒng)一。根據(jù)使用時是否接觸可分為兩種:接觸和非接觸式；按照傳感器材料及電子元件特性分為兩類：熱電阻和熱電偶。 溫度傳感器的發(fā)展大致經歷了以下三個階段。(1)傳統(tǒng)的離散溫度傳感器(含敏感元件)。(2)模擬集成溫度傳感器/控制器。(3)智能溫度傳感器。各國科研人員都對新型傳感器的發(fā)展提出了猜想：那必然是條走向數(shù)字化，智能化，網絡化的方向。國際上開發(fā)出了各種測量精度高、分辨能力強的智能化溫度傳感器，一般使用九到十二位的模擬/數(shù)字轉換器，可分辨零點五到零點零六二五攝氏度的溫度范圍。美國大啦思公司新開發(fā)的智能溫度傳感器DS1624類型,擁有十三個2進制數(shù)據(jù),并能輸出分辨率零點零三一二五攝氏度,溫度測量準確度為正負零點二攝氏度。 方案1:因為這個設計是一個溫度測量電路,能夠利用對高溫敏感的電阻設備利用的熱影響,如采集發(fā)生改變的被測量溫度的電流或者電壓、A / D轉換后,能夠使用單片機實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，測量溫度就能夠被直觀反映出來,需要使用A / D轉換,加熱電路更麻煩。方案2:反過來,考慮到微型控制器電路一般都離不開傳感器,因此能夠利用一個溫度傳感器DS18B20,該型號的傳感器,測量溫度的值,可以直接閱讀,能滿足設計要求。 綜合以上兩個方案：第二個的方案電路更加簡單作為采用。 掉電保持方案論證為了方便人們使用,本設計采用串行E2PROMI2C——總線AT24C02存儲設備,由于它有方便的接口,體積小,掉電源不丟失數(shù)據(jù)等優(yōu)點。這個設計就是使用該特性。 電路設計最終方案決定綜合上面所描述的各種方案，本設計的最終方案選擇,:讓AT89C51擔任主要control system；使用DS18B20作為傳感器；采用AT24C02作為數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)；使用數(shù)碼管作為顯示設備。51單片機最小系統(tǒng)數(shù)碼管顯示模塊獨立按鍵模塊繼電器輸出控制模塊IIC存儲模塊DS18B20測溫模塊蜂鳴器報警模塊供電開關模塊 總體方案設計圖3 系統(tǒng)的硬件設計 AT89C51介紹 AT89C51主要功能及PDIP封裝 AT89C51主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復擦寫Flash ROM32個雙向I/O口256x8bit內部RAM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率024MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設置睡眠和喚醒功能 AT89C51引腳介紹① 主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源GND(Pin20)：接地線②外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內振蕩電路的輸出端③控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復位引腳ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內部和外部選通④可編程輸入/輸出引腳（32根）AT89C51單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、PPP3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。P0口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，～P1口（Pin1～Pin8）：8位準雙向I/O口線，～ P2口（Pin21～Pin28）：8位準雙向I/O口線，～ P3口（Pin10～Pin17）：8位準雙向I/O口線，～ AT89C51封裝圖 單片機最小系統(tǒng)當在AT89C51單片機的RST引腳加上高電平并保持2個機器周期時，單片機內部就會執(zhí)行復位操作，按鍵手動復位分為電平方式和脈沖方式兩種。最小系統(tǒng)如圖2所示。 單片機最小系統(tǒng)電路電路把AT89C51單片機最小系統(tǒng)用做控制核心，用DS18B20來測量和提供溫度數(shù)據(jù)，輸入部分使用三個獨立式按鍵SSS3。數(shù)碼管顯負責顯示。具體電路連接，詳見附錄1。 DS18B20傳感器介紹 DS18B20概述在如今的測檢設備之中，DS18B20系列擁有不可撼動的霸主地位。主機的數(shù)據(jù)處理能力雖然非常強大,但很難發(fā)揮其作用。如果沒有準確和靠譜的傳感器測試某種復雜的信號和提供準確的數(shù)據(jù),電腦也不能發(fā)揮出它的最大效力。它將沒有電能量的變?yōu)橛须姷?、放大?轉換成數(shù)字量寫進電腦,由電腦進行后期的步驟。用傳感器和微處理器來測量和控制工業(yè)產品的檢驗,產品性能的精確測量,防患于未然。因為系統(tǒng)的作業(yè)環(huán)境相當差,和作業(yè)精度要求高，于是選用一款適合的傳感器變的尤為重要。當前,國際新型號溫度傳感器正由傳統(tǒng)到新型，分散到一體，模到數(shù)并向著智能網絡的方向前進。智能溫度傳感器DS18B20正朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性兼顧安全性、開發(fā)虛擬傳感器以及網絡傳感器、單片機溫度測量系統(tǒng)的高科技技術的方向迅速發(fā)展。因此,智能溫度傳感器DS18B20作為溫度測量設備已廣泛應用于人們的日常生活和工農業(yè)生產。 數(shù)字化的測溫傳感器具有能碰能磨,空間容量小,操作簡單,包裝樣式豐富等各種優(yōu)點。它的溫度檢測區(qū)間55℃至+125℃,℃。提供更多的網絡擴展，在很多DS1820只有三線并行,達到繁點溫度測量。工作3 ~ 5 v /直流功率。在測量時設備是不必須的。DS18B20的性能特點如下:(1)獨特的單線接口方式(2)不需要任何外圍設備的使用。(3)可用USB供電,供電電壓范圍:++。(4)溫度測量范圍:55到+125℃?！?。(5)可以經由程序達到九到十二的阿拉巴字符讀出方式。(6)使用者可以設置不是容易失去性能報警限制上下。(7)可以在多個DS18B20三線并行,多點測溫。(8)負壓特性、反向連接電源保護電路。(9)DS18B20轉化率較高,。(10)能夠搭配多種小型控制器或系統(tǒng)。(11)含有64激光校正的只讀存儲器ROM,工作于一個大的溫度控制系統(tǒng),同意于孤線主線間懸連數(shù)個DS18B20。 DS18B20測溫電路UDD是需用時可選擇的外部電源端，不用時接地，GND為地，NC空腳。 DS18B20的內部結構 DS18B20內部結構 數(shù)碼管介紹 數(shù)碼顯示器是一類由LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件，它一共使用了八個Led發(fā)光二極管，其中七個用于顯示字符，剩下一個用于顯示小數(shù)點，因而一般都叫做七段數(shù)碼管顯示器。四位一體的數(shù)碼管，其內部段已連接好，引腳如圖所示（數(shù)碼管的正面朝自己，小數(shù)點在下方）。a、b、c、d、e、f、g、dp為段引腳，SSSS4分別表示四個數(shù)碼管的位。 AT24C02簡介如圖1為AT24C02的芯片引腳圖。 AT24C02的芯片引腳圖AT24C02具有電可擦除的性能并提供串行1024位存儲和可編程的只讀存儲器。該種類型的芯片于弱電壓的工廠和各種新型研發(fā)單位之間發(fā)展使其性能更加完美。AT24C01的封裝為8腳PDIP、8腳JEDECSOIC、8腳TSSOP，通過2線制串行接口進行數(shù)據(jù)傳輸。設備操作：CLOCK和DATA 變化：SDA管腳通常外都要拉高。SDA管腳上的數(shù)據(jù)只能在SCL低期間改變。數(shù)據(jù)在SCL高期間改變定義為一個開始或停止信號。開始狀態(tài)：SCL為高時SDA上產生一個下降沿。停止狀態(tài)：SCL為高電平時，SDA將會產生一個上升沿的停止信號，在此停止信號后、所有通信將會被停止。在一個讀的序列之后，停止信號將讓EEPROM進入備用電源模式。 I2C總線說明： I2C總線來自于二十世紀八十年代初期,當前主要用于服務器的管理和溝通的各個組件的狀態(tài)等。舉個例子，The administrator可以很方便的查看單個零件、更改或者配置主機的具有重要使用意義的零件。可隨時對其內存、硬盤、網絡、系統(tǒng)等多個參數(shù)的溫度進行監(jiān)控,增加了系統(tǒng)的安全性,方便管理員管理。 為了避免混淆裝置接到