【正文】 武漢工業(yè)學院
畢 業(yè) 設 計設計題目：基于單片機的高精度溫控系統(tǒng)設計姓 名 喬 磊 學 號 081203205 院 (系) 電氣與電子工程學院 專 業(yè) 電子信息科學與技術(shù) 指導教師 陳 西 曲 2011年6月11日目 錄摘 要 IAbstract I1 前 言 1 1 溫控系統(tǒng)的方案 1 模擬溫度傳感器方案 1 數(shù)字溫度傳感器方案 2 本溫度控制系統(tǒng)的初步思想 32高精度溫控系統(tǒng)的基本原理 4 4 STC89C52單片機引腳排列及功能介紹 4 DS18B20溫度傳感器檢測技術(shù)原理 6 DS18B20的性能特點: 7 DS18B20的測溫原理 7 DS18B20與單片機的接口電路 93 系統(tǒng)的硬件組成電路設計 10 時鐘電路 10 STC89C52的復位電路 11 LED顯示模塊 11 單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20檢測電路 12 驅(qū)動電路 12 系統(tǒng)總硬件設計 13軟件設計 14 14 15 DS18B20溫度傳感器初始化 21 21 DS18B20的寫讀時序 22 DS18B20數(shù)據(jù)采集程序的設計 23 25結(jié)束語 26致 謝 27參考文獻 28摘 要隨著嵌入式技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟?？刂葡到y(tǒng)以其直觀、方便、準確、適用廣泛而被越來越廣泛地應用于工業(yè)過程、空調(diào)系統(tǒng)、智能樓宇等。恒溫控制系統(tǒng)，控制對象是溫度。溫度控制在日常生活及工作領(lǐng)域應用的相當廣泛，比如溫室、水池、發(fā)酵缸、電源等場所的溫度控制，而以往溫度控制是由人工完成的而且不夠重視，其實在很多場所溫度都需要監(jiān)控以防止發(fā)生意外。本項目設計是對溫度進行實時監(jiān)測與控制，設計的溫度控制系統(tǒng)實現(xiàn)了基本的溫度控制功能：被控溫度范圍可以調(diào)整，初始范圍5=T=38。如果被測溫度在5度到38度之間，則既不加熱，又不報警；如果被測溫度小于5度，則既加熱，又報警；如果被測溫度大于38度，則報警，降溫。 數(shù)碼管顯示溫度，溫度精確一位小數(shù)。關(guān)鍵詞：數(shù)字溫度計、單片機、溫度傳感器 AbstractWith the embedded technology, puter technology, munication technology continues to evolve and mature. Control system with its intuitive, convenient, accurate, widely applicable and is more widely used in industrial processes, airconditioning systems, intelligent buildings. Constant temperature control system, control temperature. Temperature control in daily life and work applications in the field of a wide range of temperature control such as the greenhouse, pond, fermentation tank, power supply and other places, the past, temperature control is done by hand and not enough attention, in fact, in many places the temperature need to be monitored prevent accidents. The project design is the temperature realtime monitoring and control, temperature control system designed to achieve basic temperature control functions: charged with the temperature range can be adjusted, the initial range 5 =T = 38. If the measured temperature of 5 degrees to 38 degrees, neither heating nor alarm。 if the measured temperature is less than 5 degrees, both the heating and alarm。 if the measured temperature is greater than 38 degrees, then the alarm cooling. Digital display of temperature, temperature accurate to one decimal.Key words: digital thermometer, microcontroller, temperature sensor 1 前 言隨著現(xiàn)代計算機和自動化技術(shù)的發(fā)展，作為各種信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換、傳輸相處理的功能器件，溫度傳感器的作用日益突出，成為自動檢測、自動控制系統(tǒng)和計量測試中不可缺少的重要技術(shù)工具，溫度控制系統(tǒng)廣泛應用于社會生活的各個領(lǐng)域 ,如家電、汽車、材料、電力電子等 ,常用的控制電路根據(jù)應用場合和所要求的性能指標有所不同 , 在工業(yè)企業(yè)中,如何提高溫度控制對象的運行性能一直以來都是控制人員和現(xiàn)場技術(shù)人員努力解決的問題。這類控制對象慣性大,滯后現(xiàn)象嚴重,存在很多不確定的因素,難以建立精確的數(shù)學模型,從而導致控制系統(tǒng)性能不佳,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控現(xiàn)象。國內(nèi)外度計算機控制技術(shù)的發(fā)展善計算機的發(fā)展最早可以追溯到上個世紀的40年代，但將計算機用于環(huán)境控制則開始于20世紀60年代。20世紀80年代初誕生了第一批溫室控制計算機，此后溫度計算機控制及管理技術(shù)便函先在發(fā)達國家得到廣泛應用，后來各發(fā)展中國家也都紛紛引進，開發(fā)出適合自己的系統(tǒng)。數(shù)字式溫濕度傳感器：就是能把溫度物理量和濕度物理量，通過溫、濕度敏感元件和相應電路轉(zhuǎn)換成方便計算機、PLC、智能儀表等數(shù)據(jù)采集設備直接讀取得數(shù)字量的傳感器。我國南方溫度嚴熱而漫長，只有大力推廣大棚蔬菜的種植來滿足人們?nèi)粘Ｉ顚κ卟说男枰?。隨著人們生活水平的日益增長，對蔬菜的要求也較高，對大棚蔬菜的溫度控制就是一個重要因素。溫度過高，蔬菜就會停止生長或者糜爛。應用自動控制和電子計算機實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理的自動化，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標志之一。在信息化程度越來越高的今天，擔當信息處理與交換重任的機房是整個信息網(wǎng)絡工程的數(shù)據(jù)傳輸中心、數(shù)據(jù)處理中心和數(shù)據(jù)交換中心。為保證機房設備正常運行及工作人員有一個良好的工作環(huán)境，對機房溫濕度的監(jiān)測是必不可少的，合理正常的溫濕度環(huán)境是機房設備正常運行的重要保障。溫濕度監(jiān)測除用于機房監(jiān)測外，還可以廣泛應用于如生物制藥、無菌室、潔凈廠房、電信銀行、圖書館、檔案館、文物館、智能樓宇等各行各業(yè)需要溫濕監(jiān)測的場所和領(lǐng)域。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國在科技和生產(chǎn)各領(lǐng)域都取得了飛速的發(fā)展和進步，發(fā)展以溫度傳感器為載體的溫度測量技術(shù)具有重大意義。 發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學反應的工藝過程必須在適當?shù)臏囟认虏拍苷＿M行。煉油過程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進行分流才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品；沒有合適的溫度環(huán)境，很多工業(yè)生產(chǎn)根本無從談起。可見研究溫度的測量具有重要的理論意義和推廣價 溫控系統(tǒng)的方案 模擬溫度傳感器方案該案由單片機、模擬溫度傳感器AD590、運算放大器、AD轉(zhuǎn)換器、LCD顯示電路、集成功率放大器、報警器組成。該方案采用模擬溫度傳感器AD590作為測用運算放大器交給信號進行適當?shù)姆糯?，最后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號，傳給單片機，單片機將溫度值進行處理之后用LCD顯示，當溫度值超過設定值時開始報警。如圖11所示：圖11 溫度測量系統(tǒng)方案框圖數(shù)字溫度傳感器方案論證:采用模擬溫度傳感器，轉(zhuǎn)換結(jié)果需要經(jīng)過運算放大器傳給處理器。它控制雖然簡單，但電路復雜，不容易實現(xiàn)對多點溫度測量和監(jiān)控。由于采用了多個分立元件和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，不容易出現(xiàn)誤差，測量結(jié)果不是很準確。 數(shù)字溫度傳感器方案該方案使用了STC89C51單片機作為控制核心，以智能溫度傳感器DS18B20為溫度測量元件，通過鍵盤模塊對溫度上、下限設置。顯示電路采用LED模塊，如圖12所示： 圖12 溫度測量系統(tǒng)方案框圖