【正文】 .................................................................................................... 23 附錄 D:程序清單 ................................................................................................................. 24 2 摘 要 本設(shè)計是基于 DS18B20 的溫度控制系統(tǒng)，以 STC89C51 為控制系統(tǒng)核心，通過單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)對溫度的顯示和控制功能。通過對偏差信號的處理獲得控制信號，去調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對溫度的顯示和控制。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī)；溫度傳感器；溫度檢測， DS18B20 3 一、 引言 溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)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(yīng)用場合和所要求的性能指標(biāo)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。而采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，因其內(nèi)部集成了 A/D 轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡單，而且減少了溫度測量轉(zhuǎn)換時的精度損失，使得測量溫度更加精確。 二、 系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)及要求 系統(tǒng)設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一個基于 DS18B20 的溫度控制系統(tǒng)，配合硬件實現(xiàn)溫度實時采集和自動調(diào)控溫度 ,顯示當(dāng)前溫度等功能，實現(xiàn)單片機(jī)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 4 3. 設(shè)置溫度范圍控制功能 :系統(tǒng)在設(shè)計過程能實現(xiàn)上下限溫度的按鍵設(shè)置。減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點。此電路可控制大功率設(shè)備，但是在制作和調(diào)試的過程中要注意安全。 5 整體設(shè)計方案的確定 綜合考慮，本設(shè)計采用基于 STC89C51 單片機(jī)與 DS18B20 溫度傳感器、加熱制冷部分構(gòu)成機(jī)箱監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計，其整體框架圖如下圖 11。 1. DS18B20 的性能 特點 : (1) 適用電壓范圍： — ； (2) 2．測溫范圍： 55— +125℃ ,精度為 177。用一個高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個門周期，內(nèi)部計數(shù)器在這個門周期內(nèi)對一個低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計數(shù)來得到溫度值。然后計數(shù)器又開始計數(shù)直到 0，如果門周期未結(jié)束，將重復(fù)這一過程。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）發(fā) ROM 功能命令 ? 發(fā)存儲器操作命令 ? 處理數(shù)據(jù)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃ /LSB 形式表示。 圖 24 DS18B20 采用電源供電方式 9 當(dāng) DS18B20 處于寫存 儲器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時間最大為 10us。其電路圖如下： 圖 25 執(zhí)行動作模塊結(jié)構(gòu)框圖 （一） MOC3081 的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) （圖 26，圖 27） 圖 26 MOC3081 外形圖 STC89C51 單片機(jī) 1 6 2 MOC3081 5 3 4 1 6 2 MOC3081 5 3 4 風(fēng)扇 加熱管 ~220V ~220V 5V 10 圖 27 MOC3081 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 （二） MOC3081 的性能特點 : 1．適用最大電壓范圍： 800V，耐壓高，安全可靠； 2．工作溫度范圍： 40— +100℃ ； 3． 6 引腳交叉光隔離器 TRIAC 驅(qū)動輸出電壓峰 。 用戶自行控制溫度和顯示溫度模塊介紹 當(dāng)前溫度顯示部分介紹 下圖是基于 DS18B20 溫度控制系統(tǒng)顯示部分的的設(shè)計框圖，該圖能清楚明了了讓我們知道該系統(tǒng)硬件的基本連接方 法。由于 18B20芯片送出的溫度信號是數(shù)字信號，因此簡化了 A/D轉(zhuǎn)換的設(shè)計，提高了測量效率和精度；并且芯片的ROM 中存有其唯一標(biāo)識碼，即不存在相同標(biāo)識碼的DS18B20 ，特別適合與微處理芯片構(gòu)成多點溫度測控系統(tǒng)。 五、 軟件設(shè)計 主程序流程圖 DS18B20 是可編程器件，在是使用時必須經(jīng)過以下三個步驟：初始化、寫操作、讀操作。 DS18B20 有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。由于溫度測量只有一只 DS18B20，因此我們在讀出溫度時并不進(jìn)行 CRC 校驗。 DSl820 在 t o 后 15~60us 間對總線采樣。 17 讀時 序： 主機(jī)總線 t0 時刻從高 拉至低電平時，總線只需保持低電平 1us，之后在t1 時刻將總線拉高，產(chǎn)生讀時間隙，讀時間隙在 t1 時刻后 t2 時刻前有效。當(dāng)溫度傳感器恢復(fù)到室溫時，我們在吧溫度傳感器放入冷水中，看看溫度傳感器會不會驅(qū)動加熱管使溫度傳感器加熱。 時間誤差分析 由于在單片機(jī)傳輸電流信號到 MOC3081 屬于傳輸數(shù)字量，要考慮光耦的響應(yīng)速度問題。用萬用表測試所有芯片的電源和地是否確實接電源和接地了，測試各個芯片是否處于正常的工作電壓，并測試電路是否 有短路、斷路、虛焊，有無接錯線，同時要特別注意過孔是否連接正確。給參數(shù)采集電路一個高溫或低溫值看是否開啟關(guān)閉空調(diào)或加熱器。 DS18B20 的防水處理 由于傳 感器最后要測量的是海水溫度?；緦崿F(xiàn)了設(shè)計任務(wù)，并可根據(jù)外界運用需要更 換和外擴(kuò)其他功能傳感器。 元件選擇，根據(jù)需求分析選擇電子元器件，以達(dá)到設(shè)計的目的。 在仿真器上對系統(tǒng)進(jìn)行軟、硬件調(diào)試，修改錯誤或改進(jìn)缺陷，找出硬件錯誤。 20 使用儀器設(shè)備及元件清單 主要元器件清單見附表 1 所示。 由于時間的原因在設(shè)計過程中不能很好的做出我們畢業(yè)設(shè)計所要達(dá)到的要求，對于以上的不足，我們只有通過以后的努力不斷的提升。 附錄 C:硬件總共原理圖 24 附錄 D:程序清單 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit ds=P1^7。 //控制驅(qū)動風(fēng)扇 sbit di_jrg=P1^3。 //加溫度按鍵 sbit jian_key=P3^3。 uchar currentT=0。//待顯示的溫度的每個位 bit hi_alarm=0,lo_alarm=0。 ds=1。 ds=1。 26 ds=1。_nop_()。dat=1。 if(ds) dat|=0x80。 } // //寫一字節(jié) // void writeonebyte(uchar dat) { uchar i。ds=datamp。dat=1。 dsreset()。 //溫度低 8 位 temp_value[1]=readonebyte()。 //跳過系列號 28 writeonebyte(0x4e)。 //12 位精度 dsreset()。 uchar t=150。0xf0)4)|((temp_value[1]amp。 //整數(shù)部分分離 display_digit[7]=alarm_temp_hl[0]/10。 display_digit[2]=currentT/10。 delay(t)。 //小數(shù)位 29 P2=0x02。0x7f。 P0=dispcode[display_digit[2]]。 P0=dispcode[display_digit[4]]。 P0=dispcode[display_digit[5]]。 P0=dispcode[display_digit[6]]。 P0=dispcode[display_digit[7]]。 } // //按鍵程序 （ num=1,進(jìn)入按鍵溫度設(shè)置， num1=1 進(jìn)行最高溫度設(shè)置， num1=2 進(jìn)行最低溫度設(shè)置） // void KeyScan() { if(tz_key==0) { display_temperature()。 //等待按鍵放開 } 30 } if(num==1) { if(kz_key==0) { display_temperature()。 } } if(num1==1) { if(jia_key==0) { display_temperature()。 if(jian_key==0) { 31 alarm_temp_hl[0]。 //增加最低報警溫度 while(jia_key==0)。 } } } } } // 32 //主程序 // void main(void) { while(1) { KeyScan()。 display_temperature()。 } else {hi_led=1。 di_jr