【正文】 ，其特點(diǎn)是：按下 SET 鍵可進(jìn)行水箱溫度預(yù)設(shè)，預(yù)設(shè)值為所期望水箱水溫值，按下 SET 鍵后，可通過(guò) UP和 DOWN 鍵進(jìn)行溫度閃爍加減設(shè)定；光耦采用 MOC3021，可控硅采用 BTA16；還有超溫報(bào)警功能，鑒于使用蜂鳴器聲音太小等原因，本功能采用市場(chǎng)上常用的音樂(lè)芯片 進(jìn)行設(shè)計(jì)，超溫將會(huì)發(fā)出聲光警聲報(bào)警。因此，系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中的首要考慮對(duì)象。連續(xù)寫(xiě) 2 位間的間隙應(yīng)大于 1us。從 T0 時(shí)刻開(kāi)始15us 之內(nèi)應(yīng)將所需寫(xiě)的位送到總線上， DS1820 在 T0 后 15~60us 間對(duì)總線采樣。 T2 距 T0 為 15us，也就是說(shuō)， T2 時(shí)刻前主機(jī)必須完成讀位，并在T0后的 60us~120us 內(nèi)釋放總線。 圖 351 DS18B20 初始化時(shí)序圖 讀時(shí)間隙時(shí)序圖： 如圖 352 所示，主機(jī)總線 T0 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)，總線只須保持低電平 10us。 DS18B20時(shí)序圖 ： 初始化過(guò)程時(shí)序： 時(shí)序如圖 351所示。命令代碼為 B4H。該操作是在 DS18B20上電時(shí)自動(dòng)執(zhí)行，若執(zhí)行該命令后又發(fā)出讀操作， DS18B20會(huì)輸出溫度轉(zhuǎn)換忙標(biāo)識(shí)： 0為忙，1完成。命令代碼為 B8H。命令代碼為 44H，啟動(dòng)一次溫度轉(zhuǎn)換，若主機(jī)在該命令之后又 發(fā)出其它操作，而 DS18B20又忙于溫度轉(zhuǎn)換， DS18B20就會(huì)輸出一個(gè)“ 0”，若轉(zhuǎn)換結(jié)束，則 DS18B20輸出一個(gè)“ 1”。若主機(jī)在該命令之后又發(fā)出讀操作，而 DS18B20又忙于將暫存器中的內(nèi)容復(fù)制到 EEPROM時(shí)， DS18B20就會(huì)輸出一個(gè)“ 0” ,若復(fù)制結(jié)束，則 DS18B20輸出一個(gè)“ 1”。 （ 8） Copy scratchpad(復(fù)制暫存器 )。從第一個(gè)字節(jié)開(kāi)始直到讀完第九個(gè)字節(jié) CRC讀完。 （ 7） Read scratchpad(讀暫存器 )。命令代碼為 4EH，允許主設(shè)備向 DS18B20的暫存器寫(xiě)入兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，其中第一個(gè)字節(jié)寫(xiě)入 TH中，第二個(gè)字節(jié)寫(xiě)入 TL中。命令代碼為 ECH，該命令用于鑒別和定位系統(tǒng)中超出程序設(shè)定的報(bào)警溫度值。命令代碼為 F0H,當(dāng)系統(tǒng)初次啟動(dòng)時(shí)，主設(shè)備可能不知縱向上有多少個(gè)從設(shè)備或者它們的 ROM代碼，適用該命令可確定系統(tǒng)中的從設(shè)備個(gè)數(shù)及其 RON代碼。命令代碼為 CCH，在啟動(dòng)所有 DS18B20轉(zhuǎn)換之前或系統(tǒng)只有一個(gè) DS18B20時(shí)，該命令將允許主設(shè)備不提供 64位二進(jìn)制 ROM代碼就適用存儲(chǔ)器操作命令。命令代碼為 55H，若總線上有多個(gè)從設(shè)備時(shí)，適用該命令可選中某一指定的 DS18B20，即只有和 64位二進(jìn)制 ROM代碼完全匹配的 DS18B20才能響應(yīng)其操作。 溫度 /數(shù)據(jù)關(guān)系（表 1） 表？ ？ DS18B20遵循單總線協(xié)議，每次測(cè)溫時(shí)都必須有 4個(gè)過(guò)程： ? 初始化； ? 傳送 ROM 操作命令； ? 傳送 ROM操作命令； ? 數(shù)據(jù)交換； DS18B20 的 ROM 命令 （ 1） read ROM（讀 ROM） .命令代碼為 33H，允許主設(shè)備讀 出 DS18B20的 64位二進(jìn)制 ROM代碼。數(shù)據(jù)通過(guò)單線接口以串行方式傳輸。 圖？ DS18B20內(nèi)部對(duì)此計(jì)算的結(jié)果可提供 ℃的分辨率。這是通過(guò)改變計(jì)數(shù)器對(duì)溫度每增加一度所需計(jì)數(shù)的的值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然后計(jì)數(shù)器又開(kāi)始計(jì)數(shù)直到 0，如果門(mén)周期仍未結(jié)束，將重復(fù)這一過(guò)程。如果計(jì)數(shù)器在門(mén)周期結(jié)束前到達(dá) 0，則溫度寄存器（同 樣被預(yù)置到 55℃）的值增加，表明所測(cè)溫度大于 55℃。 DS1820 是這樣測(cè)溫的：用一個(gè)高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個(gè)門(mén)周期，內(nèi)部計(jì)數(shù)器在這個(gè)門(mén)周期內(nèi)對(duì)一個(gè)低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)得到溫度值。 寄生電源供電模式如圖 ：從圖中可知， DS18B20的 GND和 VDD均直接接地， DQ與單總線相連，單片機(jī)其中一個(gè) I/O口與 DS18B20的 DQ端相連。外部電源供電模式是將 DS18B20的 GND直接接地， DQ與但單總線相連作為信號(hào)線， VDD與外部電源正極相連。所有數(shù)據(jù)都是以最低有效位在前的方式進(jìn)行讀寫(xiě)。如果沒(méi)有對(duì) DS18B20使用報(bào)警搜索命令，這些寄存器可以R1 0 0 1 1 R0 0 1 0 1 分辨率 9 位 10 位 11 位 12 位 最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 /ms 375 750 TM R0 R1 1 1 1 1 1 做為一般用途的用戶(hù)存儲(chǔ)器使用。測(cè)量結(jié)果放在 DS18B20的暫存器里，用一條讀暫存器內(nèi)容的存儲(chǔ)器操作命令可以把暫存器中數(shù)據(jù)讀出。成功執(zhí)行完一條 ROM 操作序列后，即可進(jìn)行存儲(chǔ)器和控制操作，控制器可以提供 6 條存儲(chǔ)器和控制操作指令中的任一條。因此，控制器必須首先提供下面 5個(gè) ROM 操作命令之一： 1）讀 ROM； 2）匹配 ROM； 3）搜索 ROM； 4）跳過(guò) ROM； 5）報(bào)警搜索。 DS18B20分辨率的設(shè)置如表 ： 表 DS18B20分辨率的設(shè)置 DS18B20依靠一個(gè)單線端口通訊。配置寄存器的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換率。非易失 性可點(diǎn)擦除 EEPROM用來(lái)存放高溫觸發(fā)器 TH、低溫觸發(fā)器 TL和配置寄存器中的信息。 （ 3）高速緩存器。當(dāng)接收到溫度轉(zhuǎn)換命令（ 44H）后，開(kāi)始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后的溫度以 16位帶符號(hào)擴(kuò)展的的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式表示，存儲(chǔ)在高速緩存器RAM的第 0， 1字節(jié)中，二進(jìn)制數(shù)的前 5位是符號(hào)位。溫度傳感器是 DS18B20大的核心部分，該功能部件可完成對(duì)溫度的測(cè)量通過(guò)軟件編程可將 55~125℃ 范圍內(nèi)的溫度值按 9位、 10位、 11位、 12位的分辨率進(jìn)行量化，以上的分辨率都包括一個(gè)符號(hào)位，因此對(duì)應(yīng)的溫度量化值分別為 ℃、 ℃、 ℃、 ℃，即最高分 辨率為 ℃。它是一個(gè)大于 281*1012的十進(jìn)制編碼，作為該芯片的唯一標(biāo)示代碼；最后 8位為前56位的 CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，由于每個(gè)芯片的 64位 ROM代碼不同，因此在單總線上能夠并接多個(gè) DS18B20進(jìn)行多點(diǎn)溫度實(shí)習(xí)檢驗(yàn)。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 DS18B20 的主要內(nèi)部部件，下面對(duì) DS18B20內(nèi)部部分進(jìn)行簡(jiǎn)單的描述 : (1)64位 ROM。因?yàn)槊恐?DS18B20 都可以設(shè)置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。 DQ：數(shù)據(jù)輸入 /輸出腳，與 TTL 電平兼容。 DS18B20 概述 DS18B20 是 Dallas 公司繼 DS1820 后推出的一種改進(jìn)型智能數(shù)字溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，只需一根線就能直接讀出被測(cè)溫度值，并可根據(jù)實(shí)際需求來(lái)編程 實(shí)現(xiàn) 9~12 位數(shù)字值的讀數(shù)方式。 如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要 求就可以，不必選得過(guò)高。在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧瑴p小環(huán)境的影響。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的方 便。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類(lèi)確定以后首先要看其量程是否滿足要求。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的頻率響應(yīng)高 ，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少?gòu)耐饨缫氲拇當(dāng)_信號(hào)。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。因?yàn)椋词故菧y(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題：量程的大小；被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量；傳感器的來(lái)源，國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。測(cè)量 結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。 溫度傳感器的選擇 現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬(wàn)別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問(wèn)題。當(dāng)前水溫經(jīng)過(guò) DS18B20測(cè)量并送給單片機(jī) , 單片機(jī)經(jīng)過(guò) PID算法校正后輸出信號(hào)控制可控硅進(jìn)行熱電爐燒水 , 最終使水溫保持在用戶(hù)的設(shè)定值上。單片機(jī)外圍電路包括人機(jī)接口按鍵與數(shù)碼顯示電路、溫度讀取與控制電路。同時(shí)數(shù)字溫度傳感器還可直接與微處理器進(jìn)行接口，大大方便了傳感器輸出信號(hào)的處理 .數(shù)字單總線溫度 傳感器是目前最新的測(cè)溫器件，它集溫度測(cè)量， A/D 轉(zhuǎn)換于一體，具有單總線結(jié)構(gòu)，數(shù)字量輸出，直接與微機(jī)接口等優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)入 21世紀(jì)后，智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開(kāi)發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片機(jī)測(cè)溫系統(tǒng)等的方向發(fā)展。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中 央處理器（ CPU）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ ROM）。而單片機(jī)微處理器越來(lái)越豐富的外圍功能模塊，更加方便了數(shù)字式溫度傳感器輸出信號(hào)的處理 。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。 因此 ， 研究溫度的測(cè)量和 控制方法 具有重要的意義。 研究意義 溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)， 它是與人類(lèi)的生活、工作關(guān)系最密切的物理量，也是各門(mén)學(xué)科與工程研究設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到和必須精確測(cè)量的物理量。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器 (CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RAM)和只讀存儲(chǔ)器 (ROM)。但它自成系統(tǒng)，工作時(shí)并不受微處理器的控制，這是二者的主要區(qū)別； （ 3） 智能溫度傳感器 (亦稱(chēng)數(shù)字溫度傳感器 )。模擬集成溫度控制器主要包括溫控開(kāi)關(guān)、可編程溫度控制器，典型產(chǎn)品 有 LM5 AD22105 和 MAX6509。此種傳感器具有功能單一 (僅測(cè)量溫度 )、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等特點(diǎn)，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡(jiǎn)單。溫度傳感器主要經(jīng)過(guò)了三個(gè)發(fā)展階段： （ 1） 模擬集成溫度傳感器。那么無(wú)論是哪種控制，都希望水溫控制系統(tǒng)能夠有較高的精確度（起碼在滿足要求的范圍內(nèi)），從而實(shí)現(xiàn)了高精度的控制，解決身邊的問(wèn)題。提高了系統(tǒng)的可移植性、擴(kuò)展性，利于現(xiàn)代測(cè)控、自動(dòng)化、電氣技術(shù)等專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)要求。而且因在設(shè)計(jì)中考慮到普遍性問(wèn)題，所以成型產(chǎn)品不利于 應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)方案的實(shí)施。特別是在當(dāng)前全球水資源極度缺乏的情況下，更應(yīng)該掌握好對(duì)水溫的控制，把身邊的水資源好好地利用起來(lái)。 溫度控制無(wú)論是在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用。 溫度傳感器 DS18B20 概述 .............................................................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 設(shè)計(jì)過(guò)程中， 首先進(jìn)行硬件的設(shè)計(jì)，其次進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)和綜合調(diào)試，最終使得此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了溫度的恒溫控制智能化。 本論文介紹 “ 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng) ” 的設(shè)計(jì)。 西安科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 題 目 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng) 院（系、部 ) ____電氣與控制工程學(xué)院 ________ 專(zhuān)業(yè)及班級(jí) __________ 姓 名 _____ 指 導(dǎo) 教 師 _______________ __ 日 期 ________ 論文題目：?jiǎn)纹瑱C(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 在工業(yè)生產(chǎn) 過(guò)程 中，人們需 要對(duì)各類(lèi)加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。 因?yàn)閱纹瑱C(jī)具有 低功耗、高性能、可靠性好、易于產(chǎn)品化等 特點(diǎn)，因此 采用單片機(jī) 對(duì)溫度進(jìn)行控制不僅控制方便、簡(jiǎn)單和靈活，而且可以提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量。單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)中的一個(gè)典型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用了微機(jī)原理、自動(dòng)控制原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、鍵盤(pán)顯示技術(shù)等諸多方面的知識(shí)。 關(guān)鍵詞： MCS51 單片機(jī)， 溫度傳感器， 可控硅， 溫度控制 Subject: MCU Temperature Control System Design (Hardware) Specialty: Automation ABSTRACT In industrial production progress, people need to heating furnace, heattreatment furnace and all kinds of response stove and boiler temperature measure and control. Adopt Sing