【正文】 uit principle, as well as the preparation and analysis of the program. Key words: Single chip microputer。 目錄 1 引言 ...................................................................... 1 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景、發(fā)展歷史及意義 .............................. 2 溫度控制系統(tǒng)的目的 .................................................. 2 溫度控制系統(tǒng)完成的功能 .............................................. 3 2 總體設(shè)計(jì)方案 ............................................................. 3 熱敏電阻測(cè)溫方案 ..................................................... 3 溫度傳感器測(cè)溫方案 ................................................... 3 3 DS18B20 溫度傳感器簡(jiǎn)介 .................................................... 7 溫度傳感器的歷史及簡(jiǎn)介 .............................................. 7 DS18B20 的工作原理 ................................................... 8 DS18B20 的測(cè)溫原理 .................................................. 10 4 單片機(jī)接口設(shè)計(jì) ........................................................... 12 設(shè)計(jì)原則 ........................................................... 12 引腳連接 ........................................................... 12 5 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) ............................................................. 13 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ................................................... 13 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ....................................................... 17 6 調(diào)試 ..................................................................... 22 7 總結(jié)與展望 ............................................................... 23 參考文獻(xiàn) ................................................................... 24 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) xxx （指導(dǎo)老師： xx xx） （ xxx 學(xué)院 xxx 學(xué)院 中國(guó) xx xxxxxx） 摘 要： 該文 介紹了一種基于 DS1820的溫度 檢測(cè)控制系 統(tǒng) 。 Temperature control system。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和自動(dòng)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顯突出，已成為自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)量測(cè)試中不可缺少的重要技術(shù)工具，其用途已遍及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域 [1]。相較于數(shù)據(jù)采集板卡成本和功能的限制，單片機(jī)具多功能、高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格等優(yōu)點(diǎn)，這就使得以單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。因此，溫度的測(cè)量和 控制在國(guó)民經(jīng)濟(jì)許多的方面中，均受到了相當(dāng)程度的重視。由熱力學(xué)第二定律，這兩個(gè)溫度相同的系統(tǒng)之間逐步的達(dá)到最終的熱平衡，利用這樣一個(gè)與目標(biāo)系統(tǒng)溫度同步的隔離層，就可以把外界和目標(biāo)系統(tǒng)完全進(jìn)行熱隔離。這是因?yàn)?，很多?yīng)用中只有加熱環(huán)節(jié)，而沒(méi)有冷卻的裝置。同一環(huán)境同樣可能需要多通道的溫度控制系統(tǒng)，下面就簡(jiǎn)要的討論一下，自動(dòng)溫度檢測(cè)與控制技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀。 溫度是一個(gè)重要的物理量，它反映了物體冷熱的程度，與自然界中的各種物理和化學(xué)過(guò)程相聯(lián)系 ?？梢?jiàn)，溫度的測(cè)量和控制是非常重要的。溫度控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng) 3 域應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比如溫室、水池、發(fā)酵缸、電源等場(chǎng)所的溫度控制。當(dāng)溫度上升到下限溫度以上時(shí)，停止加溫；當(dāng)溫度高于設(shè)定上限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇降溫，使溫度下降，同時(shí)紅燈亮。 2 總體設(shè)計(jì)方案 熱敏電阻測(cè)溫方案 測(cè)溫電路的設(shè)計(jì)，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測(cè)溫度變化 的電壓或電流采集過(guò)來(lái)，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來(lái)，這種設(shè)計(jì)需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。 4 圖 溫度計(jì)電路總體設(shè)計(jì)方案 1) 控制部分 單片機(jī) AT89S51 具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用，系統(tǒng)應(yīng)用三節(jié)電池供電。數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 把采集到的溫度通過(guò)數(shù)據(jù)引腳傳到單片機(jī)的 口，單片機(jī)接受溫度并存儲(chǔ)。 64 位 閃速 ROM 的結(jié)構(gòu)如下 . 表 ROM 結(jié)構(gòu) 8b 檢驗(yàn) CRC 48b 序列號(hào) 8b 工廠代碼（ 10H） MSB LSB MSB LSB MSB LSB 2) 非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL，可通過(guò)軟件寫入用戶報(bào)警上下限值。 內(nèi)部電源探測(cè)位和單線端口位產(chǎn)生器暫存器下限觸發(fā)上限觸發(fā)溫度傳感器存儲(chǔ)器和控制邏輯 圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 頭 2 個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第 3 和第 4 字節(jié) TH 和 TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù) 位時(shí)被刷新。低 5位一直為１， TM 是工作模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式。 表 DS18B20 字節(jié)定義 TM R1 R0 1 1 1 1 1 由表 可見(jiàn)，分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。表 是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù) [6]。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。可是它的缺點(diǎn)是只能近距離觀測(cè)，而且水銀有毒，玻璃管易碎。它們都是基于溫度變化引起其物理參數(shù) (如電阻值，熱電勢(shì)等 )的變化的原理。 其工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫時(shí) 序和讀時(shí)序，具體工作方法如圖 ， ， 所示。接著主機(jī)釋放總線， ，延時(shí) 15～ 60us，并進(jìn)入接受模式，以產(chǎn)生低電平應(yīng)答脈沖，若為低電平，再延時(shí) 480us[7]。寫 0時(shí)序，主機(jī)輸出低電平，延時(shí) 60us，然后釋放總線，延時(shí) 2us。主機(jī)在讀時(shí)序期間必須釋放總線，并且在時(shí)序起始后的 15us之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。 10 表 ROM 操作命令 指令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20 ROM 中的編碼 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問(wèn)單線總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS18B20 使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該 DS18B20 的讀寫作準(zhǔn)備 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20 的個(gè)數(shù)和識(shí)別 64 位ROM 地址，為操作各器件作好準(zhǔn)備 跳過(guò) ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 發(fā)溫度變換命令，適用于單片工作。 11 DS18B20 的測(cè)溫原理如圖 所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小 ，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù) 門打開(kāi)時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量 。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重 要 。另一種是寄生電源供電方式，如圖 所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè) MOSFET管來(lái)完成對(duì)總線的上拉。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送 接收口必須是三 狀態(tài) 的。 溫度傳感器 DS18B20 如圖 所初始化 DS18B20 跳過(guò) ROM 匹配 溫度變換 延時(shí) 1S 跳過(guò) ROM 匹配 讀暫存器 轉(zhuǎn)換成顯示碼 數(shù)碼管顯示 13 示。 各部分電 路 (1) 顯示電路 顯示電路采用了八段共陰數(shù)碼管掃描電路，節(jié)約了單片機(jī)的輸出端口，便于程序的編寫。 共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極 (COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。 P2 口中 、 、 、 分別接到顯示電路的 電阻上， 接蜂鳴器電路，其他引腳懸空。減法