【正文】 設 計 報 告基于 51 單片機的溫度控制系統(tǒng)及應用 學 校： 湘南學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 姓 名: 張云燕、曾琳琳、許治豹、馬立強 指導教師： 曾曉華 日 期： 2022 年 5 月 9 日 摘要：在現代工業(yè)的生產生活中，溫度是常用的測量機被控參數。隨著微機測量和控制技術的迅速發(fā)展與廣泛應用，以單片機為核心的溫度采集與控制系統(tǒng)的研發(fā)與應用在很大程度上提高了生產生活中對溫度的控制水平。本水溫控制系統(tǒng)采用美國 ATMEL 公司生產的AT89S51 單片機為核心控制器件，實現水溫 30 度到 100 度的自動控制，以 DS18B20 為溫度傳感器的溫度控制系統(tǒng)，光電耦合器 MOC3041 和雙向可控硅構成主控制電路。該系統(tǒng)可以實時存儲相關的溫度數據并記錄顯示溫度。硬件控制電路主要包括 AT89S51 單片機最小系統(tǒng)，測溫點路，時鐘電路，8 段數碼晶體管顯示電路。系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，計算溫度子程序，按鍵處理程序，8 段數碼晶體管顯示程序以及數據存儲程序等等。關鍵詞：AT89C52 單片機，DS18B20 溫度傳感器，BTA16600B 雙向晶閘管，8 段數碼晶體管顯示電路，水溫自動控制。 Abstract: in modern industrial production and life, temperature is a mon measuring machine was accused of parameters. With the rapid development of microputer measurement and control technology and widely used, with the single chip processor as the core temperature gathering and control system of research and application to a large extent, improve the production control of the temperature level in the life. The water temperature control system adopts the ATMEL pany produces the AT89S51 as the core control device to achieve the automatic control water temperature 30 degrees to 100 degrees, the temperature control system based on DS18B20 temperature sensor, photoelectric coupler MOC3041 and bidirectional thyristor constitute the main control circuit. The system can realtime temperature data storage and record according to temperature. Hardware control circuit mainly includes the AT89S51 minimum system, temperature measuring points, the clock circuit, section 8 of digital transistor display circuit. System program mainly includes the main program, read temperature subroutine, calculating temperature subroutine, button handler, section 8 of digital transistor display program and data storage and so on.Key words: single chip microputer AT89C52, DS18B20 temperature sensor, twoway thyristor BTA16600 b, 8 period of digital display circuit, transistor water temperature automatic control.一．引言，很多地方都需要用到溫度控制系統(tǒng)。而智能化的控制系統(tǒng)是一種發(fā)展的趨勢。本文所闡述的基于 AT89S51 單片機的溫度控制系統(tǒng)。本溫度控制系統(tǒng)適用于溫度55 度到 125 度之間（傳感器的測溫范圍） ，可以調整不同液體的溫度自動控制范圍為其常溫到沸點之間；可以根據需求通過搭配不同配件實現不同的功能，既可以實現只加熱和只制冷，或者即可以加熱又可以制冷，廣泛應用于生產生活中等，且該控制系統(tǒng)可移植性好，成本低，電路簡單，方便使用。：家電，生產，化工，人工智能，食品加工，電力系統(tǒng)：（1) 利用數字溫度傳感器檢測溫度，要求線路盡可能簡單 （2） 無競爭冒險，無抖動 （3）實時顯示溫度和實時可調 （4) 溫度可調 （5）可移植性好，通用性強，性價比高：溫度顯示誤差不超過 1 度：結構簡單，低成本，實用性強，可移植性好，可方便的用于家電生產生活化工食品加工等等。具體應用；（1）溫度可調且保溫的熱得快（可與目前市面上的電熱得快兼容）， （2）簡易熱水器，控制模塊可用于目前電熱水器的控制模塊的維修與替換。 （3）電冰箱（主電路接壓縮機實現制冷） 。 （5）冷凍 （6）化工產品的恒溫水浴加熱（30 度到 110 度之間） ， （7）蒸餾分離沸點在30 度+110 度之間的多種液體，如分離酒精和水（用于作坊式谷物酒精生產等） 。 （8）電氣設備和工作平臺的散熱（主電路接風扇）（9）通過修改程序和增加一個輸出引腳可以同時實現加熱和制冷，如用于飲水機的加熱和制冷（成本較目前市場上的飲水機的控制電路的制造成本要低且結構簡單，易于維護功能更強大）二、系統(tǒng)總體方案設計：以單片機為核心，通過溫度傳感器 DS18B20 對當前溫度的檢測送到單片機進行處理與系統(tǒng)設定溫度的比較控制主電路雙向晶閘管的導通與關斷，同時送顯示電路顯示當前溫度。通過按鍵輸入電路復位控制電路和設定要達到的溫度并且送顯示電路顯示，電源電路提供控制電路所需要的工作電壓。 圖 2．硬件選型 單片機（AT89c52 和 AT89S51 無引腳和功能的區(qū)別，方便起見，后文中用 AT89S51 代替 AT89c52） 圖 溫度傳感器 的性能特點:（1） ．單線結構，只需一根信號線和 CPU 相連。（2）. 不需要外部元件，直接輸出串行數據。（3）. 可不需要外部電源，直接通過信號線供電，電源電壓范圍為 ～5V。（4） ．測溫精度高，測溫范圍為：一 55℃～+125℃，在10℃～+85℃范圍內，精度為177?！妗＃?） ．測溫分辨率高，當選用 12 位轉換位數時，溫度分辨率可達 0．0625℃。（6） ．數字量的轉換精度及轉換時間可通過簡單的編程來控制：9 位精度的轉換時間為93．75 ms：10 位精度的轉換時間 ：12 位精度的轉換時間 750ms。（7）.具有非易失性上、下限報警設定的功能，用戶可方便地通過編程修改上、下限的數值。（8） ．可通過報警搜索命令識別哪片 DS18820 采集的溫度超越上、下限。 2..DS18B20 引腳圖和簡介（1） 各腳功能描述如下: DQ：數字信號輸入／輸出端。GND：電源地端。VDD：外接供電電源輸入端(在寄生電源接線時此腳應接地)（2） DS18820 中的溫度傳感器完成對溫度的測量，輸出格式為：16 位符號擴展的二進制補碼。當測溫精度設置為 12 位時，分辨率為 O．0625℃，即 O．0625℃／LSB。其二進制補碼格式： 表 1. 其中，S 為符號位，S=1，表示溫度 為負值；S=0，表示溫度為正值。例如+125℃的數字輸出為 07D0H，55℃的數字輸出為 FC90H。一些溫度值對應的數字輸出如圖 7 所示。．DS18820 中的低溫觸發(fā)器 TL、高溫觸發(fā)器 TH，用于設置低溫、高溫的報警數值。DS18820 完成一個周期的溫度測量后，將測得的溫度值和 TL、TH 相比較，如果小于 TL，或大于 TH，則表示溫度越限，將該器件內的告警標志位置位，并對主機發(fā)出的告警搜索命令作出響應。需要修改上、下限溫度值時，只需使用一個功能命令即可對 TL、TH 寫入，十分方便。 雙向晶閘管功能特性：高之突波電流能力變換:(dV / dt)c 10 V / ms 雙向可控硅家庭:類別:離散半導體產品。Triac 類型: 標準。配置:單電壓關閉狀態(tài):600 V目前國家(最高):16觸發(fā)電壓門(Vgt) 從根本上(最高): V當前門觸發(fā)耐量減低(Igt)(最高):50個地圖目前持有(Ih)(最高):50個地圖當前非代表增兵50、60赫茲 (Itsm):160 A,168 A裝式:通過洞包裝/箱: 220 3( 垂直領導)參數特性：控制方式:雙向極數:三極封裝材料:金屬封裝封裝外形:平板形溫度值得低字節(jié)D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0溫度值的高字節(jié)S S S S S D10 D9 D8關斷速度:高頻(快速)散熱功能:帶散熱片頻率特性:高頻功率特性:中功率 圖 3. TO202AB(BTA16) 圖 4.三、硬件模塊設計電源電路51 單片機的供電電壓為 ,溫度傳感器的供電電壓為 35V,雙向晶閘管的供電電壓為 35V,所以選用 5V 電壓供電，主電路用 220V 家用電壓供電。單片機電路 AT89C51 為 40 腳 雙 列 直 插 封 裝 的 8 位 通 用 微 處 理 器 ， 采 用 工 業(yè) 標 準 的 C51 內核 ， 在 內 部 功 能 及 管 腳 排 布 上 與 通 用 的 8xc52 相 同 ， 其 主 要 用 于 會 聚 調 整 時 的 功 能 控制 。 功 能 包 括 對 會 聚 主 IC 內 部 寄 存 器 、 數 據 RAM 及 外 部 接 口 等 功 能 部 件 的 初 始 化 ，會 聚 調 整 控 制 ， 會 聚 測 試 圖 控 制 ， 紅 外 遙 控 信 號 IR 的 接 收 解 碼 及 與 主 板 CPU 通 信 等。 主 要 管 腳 有 ： XTAL1（ 19 腳 ） 和 XTAL2（ 18 腳 ） 為 振 蕩 器 輸 入 輸 出 端 口 ， 外 接 12MHz 晶 振 。 RST/Vpd（ 9 腳 ） 為 復 位 輸 入 端 口 ， 外 接 電 阻 電 容 組 成 的 復 位 電 路 。 VCC（ 40 腳 ） 和 VSS（ 20 腳 ） 為 供 電 端 口 ， 分 別 接 +5V 電 源 的 正 負 端 。 P0~P3 為 可 編 程通 用 I/O 腳 ， 其 功 能 用 途 由 軟 件 定 義 ， 在 本 設 計 中 ， P0 端 口 （ 32~39 腳 ） 被 定 義 為N1 功 能 控 制 端 口 ， 分 別 與 N1 的 相 應 功 能 管 腳 相 連 接 ， 13 腳 定 義 為 IR 輸 入 端 ， 10 腳 和 11 腳 定 義 為 I2C 總 線 控 制 端 口 ， 分 別 連 接 N1 的 SDAS（ 18 腳 ） 和 SCLS（ 19 腳） 端 口 ， 12 腳 、 27 腳 及 28 腳 定 義 為 握 手 信 號 功 能 端 口 ， 連 接 主 板 CPU 的 相 應 功能 端 ， 用 于 當 前 制 式 的 檢 測 及 會 聚 調 整 狀 態(tài) 進 入 的 控 制 功 能 。 P0 口P0 口 是 一 組 8 位 漏 極 開 路 型 雙 向 I/O 口 ， 也 即 地 址 /數 據 總 線 復 用 口