【正文】 e system review this professional the learned knowledge. Keywords: AT89C51 singlechip microputer temperature detection chipDS18B20temperature control 基于 AT89C51 單片機(jī)的蔬菜大棚溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 引言： 蔬菜的生長與溫度息息相關(guān)，對于蔬菜大棚來說，最重要的一個管理因素是溫度控制。文中介紹了該控 制系統(tǒng)的硬件部分，包括：溫度檢測電路、溫度控制電路、溫度顯示電路。溫度信號由溫度芯片 DS18B20 采集，并以數(shù)字信號的方式傳送給單片機(jī)。 通過對基于單片機(jī)的相對溫度控制器設(shè)計，加深對傳感器技術(shù)及檢測技術(shù)的了解，鞏固對單片機(jī)知識的掌握，并系統(tǒng)的復(fù)習(xí)本專業(yè)所學(xué)過的知識。要時刻對蔬菜大棚的溫度進(jìn)行測量，就離不開溫度傳感器。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 只用一個引腳即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機(jī)更加具有擴(kuò)展性。 任務(wù)要求 設(shè)計基于 AT89C51 單片機(jī)的 大棚溫度 溫度控制器 ， 用于控制溫度。 易于操作，方便人機(jī)對話。矩陣按鍵對應(yīng)獨(dú)立按鍵，可以節(jié)約數(shù)據(jù)線， 但需要特定的鍵盤掃描程序，占用空間較大。 （二）溫度測量模塊 方案一： 利用熱電阻傳感器作為感溫元件，熱電阻隨溫度變化而變化，用儀表測量出熱電阻的阻值變化，從而得到與電阻值相應(yīng)的溫度值。 方案二： 采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20。 DS18B20 是 Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度 傳感器，它是一種支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。并且從 DS18B20 讀出的信息或?qū)懭?DS18B20 的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫 ,因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。但是占用 I/O 借口多。當(dāng) 溫度 過高時，關(guān)掉電熱爐 打開通風(fēng)機(jī) 進(jìn)行降溫處理。使用繼電器可以很容易實(shí)現(xiàn)地通過較高的電壓和電流，在正常條件下，工作十分可靠。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（ LED），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。 （五） 報警模塊 按照設(shè)計要求，當(dāng)溫度低于下限或高于上限時，應(yīng)具有報警功能。此器件經(jīng)軟件設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)高分辨率測量。 溫度采集 鍵盤輸入 數(shù)碼管顯示 蜂鳴器報警 PC 輸入 AT89C51 CPU（ AT89C51）首先寫入命令給 DS18B20，然后 DS18B20 開始轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后通過 AT89C51 來處理數(shù)據(jù)。一方面要考慮選用的單片機(jī)能否在不需要外擴(kuò)的情況下就可以滿足要實(shí)現(xiàn)的功能。并且該型號單片機(jī)程序下載方便、價格便宜的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛的應(yīng)用。 。 管腳說明： VCC：供電電壓。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地 址接收。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2 口輸出地址的高八位。當(dāng) P3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。另外，該引腳被略微拉高。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 單片機(jī)工作的時間基準(zhǔn)是有時鐘電路提供的。 單片機(jī)的復(fù)位方式有上電復(fù)位和手動復(fù)位兩種。 溫度采集部分設(shè)計 本系統(tǒng)采用采用了 DS18B20 單總線可編程溫度傳感器 ,來實(shí)現(xiàn)對溫度的采集和轉(zhuǎn)換，與單片機(jī) 口相連，直接與單片機(jī)通訊，大大簡化了電路的復(fù)雜度。 ③ 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫。 ⑦ 在 9 位分辨率時，最多在 內(nèi)把溫 度轉(zhuǎn)換為數(shù)字； 12位分辨率時，最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，顯然速度更快。 ① 冷凍庫、糧倉、儲罐、電信機(jī)房、電力機(jī)房、電纜線槽等測溫和控制領(lǐng)域。 DS18B20 有兩種封裝：三腳 TO92直插式和八腳 SOIC貼片式，封裝引腳見圖 210 所示。目前常用的單片機(jī)與外設(shè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇锌偩€主要有 I178。 主機(jī)可以是微控制器，從機(jī)可以是單總線器件，他們之間的數(shù)據(jù)交換只通過一條信號線。本設(shè)計系統(tǒng)的溫度采集電路圖如圖 212 所示。本系統(tǒng)僅操作一個 DS18B20 進(jìn)行溫度采集。 ② 55H— 匹配 ROM。 ④ CCH— 跳過 ROM。 以上這些指令涉及的存儲器是 64 位光刻錄 ROM。 下面介紹以上幾條指令的用法。啟動 DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換， 12位轉(zhuǎn)換時最長為 750ms（ 9位為 ）。 ③ 4EH— 寫暫存器。PROM 中。PROM 中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM 中的第 3,4 字節(jié)。 以上這些指令涉及的存儲器為高速暫存器 RAM和可電擦除 E178?？呻姴脸? E178。另外，還需要判斷溫度正負(fù)。 圖 216 為時序圖中各總線狀態(tài)。 ⑤ 數(shù)據(jù)線拉到高電平 1。 ⑦ 若 CPU 讀到數(shù)據(jù)線上的低電平 0 后，還要進(jìn)行延時，其延時的時間從發(fā)出高電平算起（第 5 步的時間算起）最少要 480us。 ③ 按從低位到高位的順序發(fā)送數(shù)據(jù)（一次只發(fā)送一位）。 ⑦ 最后將數(shù)據(jù)線拉到高電平 1。 ④ 延時 6us。 ⑧ 延時 30us。要實(shí)現(xiàn)這些功能，可以通過按鍵輸入電路。） S2：遞增鍵（當(dāng)顯示溫度報警 上下限時，按此鍵則顯示的報警上限和下限增 1.） S3：遞減鍵（當(dāng)顯示溫度報警上下限時，按此鍵則顯示的報警上限和下限減 1.） S4：儲存鍵（當(dāng)顯示溫度報警上下限時，按完遞增或遞減鍵后按此鍵可將新設(shè)定的報警限保存。如果驅(qū)動電路能力差，即負(fù)載能力不夠，顯示器亮度就低，而且驅(qū)動電路長期在超負(fù)荷下運(yùn)行容易損壞。該驅(qū)動電路如圖 220 所示， P0 口作為段碼輸出信號需外接上拉電阻。也就是說 PO 口不能真正的輸出高電平給所接的負(fù)載提供電流。所有器件具有集電極開路輸出和續(xù)流箱位二極管，用于抑制躍變。驅(qū)動能力 500MA \50V。輸入為 5V 電平時，輸出達(dá)林頓飽和。對于 PNP 管，毫無疑問 PNP 管事低電平有效，因此上拉 電阻的阻值用 100K 以上的就行了，且管子的基極必須串一個 110K 的電阻，阻值的大小要看管子的集電極的負(fù)載是什么，對于 數(shù)碼管 類負(fù)載，基極串聯(lián)的電阻阻值可以用 20K ULN2803 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 的，但是對于管子的集電極為繼電器負(fù)載時，基極電阻的阻值最好不要大于 。 報警 電路設(shè)計 當(dāng)溫度達(dá)到或 超過上下限是就會報警，報 警電路如下： 報警電路與單片機(jī)的 口相連當(dāng)單片機(jī)輸出一個低電平時，蜂鳴器就會發(fā)出報警信號，說明溫度已經(jīng)超過規(guī)定的上下限值，外部輸出設(shè)備應(yīng)該啟動進(jìn)行相應(yīng)的措施。 由于輸入電壓為電網(wǎng)電壓，一般情況下所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而電源變壓器的作用顯現(xiàn)出來起到降壓作用。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流電壓。它的樣子象是普通的三極管，TO 220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有 9013 樣子的 TO92 封裝。 注意事項 在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的條件下不用）。 在 78 ** 、 79 ** 系列三端穩(wěn)壓器中最常應(yīng)用的是 TO220 和 TO202 兩種封裝。如附圖所示。 各個模塊高聚合、模塊之間低耦合，只要模塊之間確定了參數(shù)遞的接口，不管那個模塊內(nèi)部的改動，均不會影響其他模塊，從而使件產(chǎn)品的生產(chǎn)更加靈活。 讀取 DS18B20 溫度模塊子程序 每次對 DA18B20 操作時多要按造 DS18B20 工作過程中的協(xié)議進(jìn)行。也就說，本系統(tǒng)的溫度精確到了 度。 數(shù)據(jù)傳遞 溫度是否為負(fù)？ 求補(bǔ)運(yùn)算 鍵盤掃描子程序 是 設(shè)置上下限報警溫度 開始 鍵盤掃描 功能鍵是否按下 否 主程序流程圖 總模塊流程圖如