【正文】 a series of advantages, this paper is the use of microputer and its interface and integrated single bus temperature sensor DS18B20 to build a high precision temperature measurement and display system for lady, and through the switch temperature upper limit position, the design of the circuit is simple, easy to realize. Key words: single chip microputer。 A/D transform。目前溫度測(cè)量系統(tǒng)種類繁多，功能參差不齊。過去多采用常規(guī)的模擬調(diào)節(jié)器對(duì)溫度進(jìn)行控制，具有純滯后、非線性等特點(diǎn)。 溫度控制，在工業(yè)自動(dòng)化控制中占有非常重要的地位。將單片機(jī)控 制方法運(yùn)用到溫度控制系統(tǒng)中，可以克服溫度控制系統(tǒng)中存在的嚴(yán)重滯后現(xiàn)象，同時(shí)在提高采樣頻率的基礎(chǔ)上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。單隨之而來的時(shí)巨額的成本。所以用成本低廉的單片機(jī)控制小型，而又不是很復(fù)雜，不需要大量復(fù)雜運(yùn)算運(yùn)算的系統(tǒng)中時(shí)非常適合的。隨著電子技術(shù)以及應(yīng)用需求的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，在高集成度，高精度，低功耗以及高性能方面取得了很大的進(jìn)展，伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)有了更高的飛躍。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。通過此課題的設(shè)計(jì)，熟悉單片機(jī) C 語(yǔ)言的應(yīng)用，掌握單片機(jī)控制的一般方法和處理問題的思路，特別是一些常用的技術(shù)手段，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，開拓思維空間，全面提高個(gè)人的綜合能力 。特別是近年來，溫度控制系統(tǒng)已應(yīng)用到人們生活的各個(gè)方面，但溫度控制一直是一個(gè)未開發(fā)的領(lǐng)域，卻又是與人們息息相關(guān)的一個(gè)實(shí)際問題。 溫度是科學(xué)技術(shù)中最基本的物理量之一，物理、化學(xué)、生物等學(xué)科都離不開溫度。比如，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學(xué)反應(yīng)的工藝過程必須在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍苷＿M(jìn)行；煉油過程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進(jìn)行分餾才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。因此，各行各業(yè)對(duì)溫度控制的要求都越來越高。 單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了溫度檢測(cè)和溫度控制。溫度控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)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。針對(duì)此問題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)一種可連續(xù)高精度調(diào)溫的溫度控制系統(tǒng)，它應(yīng)用廣泛，功能強(qiáng)大，小巧美觀，便于攜帶，是一款既實(shí)用又廉價(jià)的控制系統(tǒng)。 ），而且能把測(cè)量的溫度傳 送到單片機(jī)上顯示，不僅能精確測(cè)量被測(cè)系統(tǒng)的溫度，而且能數(shù)字顯示溫度大小，具有動(dòng)態(tài)顯示、性能穩(wěn)定，控制精度高等特點(diǎn) 1． ： 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是溫度測(cè)試控制系統(tǒng)，控制對(duì)象是溫度。而以往溫度控制是由人工完成的而且不夠重視，其實(shí)在很多場(chǎng)所溫度都需要監(jiān)控以防止發(fā)生意外。 本設(shè)計(jì)是對(duì)溫 度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基本的溫度控制功能：當(dāng)溫度低于設(shè)定下限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)加熱繼電器加溫，使溫度上升，同時(shí)綠燈亮。當(dāng)溫度下降到上限溫度以下時(shí)，停止降溫。數(shù)碼管即時(shí)顯示溫度，精確到小數(shù)點(diǎn)一位。 度： 第二章 傳感器調(diào)研 在本文中，要運(yùn)用到溫度傳感器，而且是高精度的、誤差只能在 177。在 4 V 至 30 V 電源電壓范圍內(nèi)，該器件可充當(dāng)一個(gè)高阻抗、恒流調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)系數(shù)為 1 A/K。C)時(shí)輸出 A 電流。C 以下、目前采用傳統(tǒng)電氣溫度傳感器的任何溫度檢測(cè)應(yīng)用。應(yīng)用 AD590 時(shí)，無(wú)需線性化電路、精密電壓放大器、電阻測(cè)量電路和冷結(jié)補(bǔ)償。 AD590 可以裸片形式提供，適合受保護(hù)環(huán)境下的混合電路和快速溫度 測(cè)量。它提供高阻抗電流輸出，對(duì)長(zhǎng)線路上的壓降不敏感。這種輸出特性還便于 AD590 實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用：輸出電流可以通過一個(gè) CMOS 多路復(fù)用器切換，或者電源電壓可以通過一個(gè)邏輯門輸出切換。 AD590 的測(cè)溫范圍為 55℃ ～ +150℃ 。電源電壓可在 4V~6V 范圍變化，電流 變化 1mA，相當(dāng)于溫度變化 1K。 輸出電阻為 710MW。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五檔，其中 M 檔精度最高，在 55℃ ～+150℃ 范圍內(nèi)，非線性誤差為 177。 DS1612 簡(jiǎn)介： DS1612 是美國(guó)達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 數(shù)字式溫度傳感器。 它可測(cè)量的溫度范圍為 55℃ ~+125℃ ，在 0℃ ~+70℃ 范圍內(nèi)，測(cè)量精度為 177。 DS1612 同外部電路的控制信號(hào)和數(shù)據(jù)的通信是通過雙向總線來實(shí)現(xiàn)的，有 CPU 生成串行時(shí)鐘脈沖（ SCL）， SDA是雙向數(shù)據(jù)線。通過設(shè)定寄存器來設(shè)置工作方式，并對(duì)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。 封裝引腳圖 DS1612 內(nèi)部方框圖 20PIN TSSOP DS18B20 簡(jiǎn)介： DS18B20 是美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司繼 DS1820 之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器?？梢苑謩e在 ms和 750 ms 內(nèi)完成 9 位和 12 位的數(shù)字量，并且從 DS18B20 讀出的信息或?qū)懭隓S18B20 的信息僅需要一根口線（單線接口 ）讀寫 ,溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總 線，總線本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電，而無(wú)需額外電源。 DS18B20 的主要特性： （ 1） 獨(dú)特的單線接口方式： DS18B20 與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即 可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 （ 3）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍： V。固有測(cè)溫分辨率為 ℃ 。 （ 6） 用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值 。 （ 8） 負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 。 （ 1） 初始化：?jiǎn)纹瑱C(jī)將數(shù)據(jù)線的電平拉低 480~960us 后釋放，等待 15~60us, 單總線器件即可輸出一持續(xù) 60~240us 的低電平 (存在脈沖 )單片機(jī)收到此應(yīng)答后即可進(jìn)行操作。寫時(shí)序開始后， DS18B20 在 15us~60us 期間從數(shù)據(jù)線上采樣。兩個(gè)獨(dú)立的時(shí)序間至少需要 1us 的恢復(fù)時(shí)間 (拉高總線電平 )。此時(shí)，主機(jī)將數(shù)據(jù)線的電平從高拉到低使讀時(shí)序被初始化。 第三章 設(shè)計(jì)模塊器件比較、選型 根據(jù)上面幾種傳感器的介紹中，我們可以選出我們?cè)O(shè)計(jì)中要用到的溫度傳感器，下面我們從以下幾點(diǎn)來選擇傳感器類型： 傳感器的選型 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五檔，其中 M 檔精度最高，在 55℃ ～ +150℃ 范圍內(nèi)，非線性誤差為 177。 DS1612 它可測(cè)量的溫度范圍為在 0℃ ~+70℃ 范圍內(nèi)，測(cè)量精度為 177。 C 至 +125 ℃ ，精度可達(dá) 177。 運(yùn)用的簡(jiǎn)易程度： AD590 特別適合遠(yuǎn)程檢測(cè)應(yīng)用 , AD590 輸出電流 223μA電路中串接采樣電阻R 時(shí)， R 兩端的電壓可作為喻出電壓。 AD590 輸出電流信號(hào)傳輸距離可達(dá)到 1km 以上。在溫度較低時(shí)，由于 OSC2 的開門時(shí)間較短，因此溫度測(cè)量計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值（ n）較??；而當(dāng)溫度較高時(shí)，由于 OSC2 的開門時(shí)間較長(zhǎng)，其計(jì)數(shù)值（ m）增大。因?yàn)橐痪€通信接口，必須在先完成 ROM 設(shè)定，否則記憶和控制功能將無(wú)法使用 。信息被發(fā)送到 /從 DS18B20 通過 1 線接口，所以 中央微處理器 與 DS18B20 只有一個(gè)一條口線連接。 因?yàn)槊恳粋€(gè) DS18B20 的包含一個(gè)獨(dú)特的序號(hào)，多個(gè) ds18b20s 可以同時(shí)存在于一條總線。19 DS1612 單價(jià)： 165。 從上面一系列的比較重，我最后選擇了 DS18B20 溫度傳感器，雖然它的精度沒有 AD590 的高，但是在測(cè)量上它運(yùn)用起來更加的方便，不需要放大電路和 A/換， 而且非常的便宜。對(duì)于明確的應(yīng)用對(duì)象，選擇功能過少的單片機(jī)，無(wú)法完成控制任務(wù)；選擇功能國(guó)強(qiáng)的單片機(jī)，則會(huì)造成資源浪費(fèi)，使產(chǎn)品的性能價(jià)格比下降。在實(shí)際應(yīng)用中，針對(duì)不同的需求選擇合適的單片機(jī)，選擇單片機(jī)時(shí)要注意下幾點(diǎn)： ① 單片機(jī)的基本性能參數(shù)，例如指令執(zhí)行速度，程序存儲(chǔ)器容量，中斷能力及 I/O 口引腳數(shù)量等； ② 單片機(jī)的增強(qiáng)功能，例如看門狗，雙串口， RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘 )， EEPROM， CAN 接口等； ③ 單片機(jī)的存儲(chǔ)介質(zhì)，對(duì)于程序存儲(chǔ)器來說， Flash 存儲(chǔ)器和 OTP(一次性可編程 )存儲(chǔ)器相比較，最好是選擇 Flash 存儲(chǔ)器； ④ 芯片的封裝形式，如 DIP 封裝， PLCC 封裝機(jī)表面貼裝封裝等。根據(jù)上面所述的原則，結(jié)合本系統(tǒng)實(shí)際情況綜合考慮，本文的溫度控制系統(tǒng)選用 ATMEL 公司生產(chǎn)的AT89C52 單片機(jī)作為主 控模塊的核心芯片。具有超強(qiáng)的三級(jí)加密功能，其片內(nèi)閃電存儲(chǔ)器（ Flash Memory）的編程與檫除完全用電實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)不易揮發(fā)，編程 /檫除速度快。 總體設(shè)計(jì)方案 方案一 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來，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，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。 比較以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)容易實(shí)現(xiàn)，故實(shí)際設(shè)計(jì)中擬采用方案二 。 首先由溫度傳感器 DS18B20 采集溫度數(shù)據(jù)，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后送入 ST89C52 單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，并三位數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度，同時(shí)與鍵盤輸入的設(shè)定溫度值（上限與下限）進(jìn)行比較，由單片機(jī)控制是否發(fā)出控制信號(hào)，控制繼電器（加熱或降溫）工作，從而實(shí)現(xiàn)恒溫控制。設(shè)定溫度過程中顯示設(shè)定溫度值，以便于操作：設(shè)定 完畢后，改為顯示當(dāng)前測(cè)試溫度值： 本系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方框圖，它主要 由五部分組成； ① 主控制部分主芯片采用單片機(jī) ST89C52（包括時(shí)鐘和復(fù)位電路）； ② 顯示部分采用 3 為 LED 數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描方式實(shí)現(xiàn)溫度顯示； ③ 溫度采集部分采用 DS18B20 溫度傳感器； ④ 按鍵輸入部分主要功能是實(shí)現(xiàn)設(shè)定溫度值的輸入； ⑤ 控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器的控制； 總體設(shè)計(jì)框圖 數(shù)碼管顯示 ST89C52 控制 DS18B20采集溫度 溫度控制模塊 PL2303下載模塊 第五章 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分主要由以下幾部分組成： （ 1）單片機(jī)最小系統(tǒng)：采用 ST89C52 單片機(jī)； （ 2）溫度采集模塊：采用 DS18B20 溫度傳感器； （ 3）溫度顯示模塊：采用 4 位 一體共陽(yáng) 數(shù)碼管顯示； 18B20 溫度采集模塊： DS18B20 溫度傳感器是美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度。數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 把采集到溫度通過數(shù)據(jù)引腳傳到單片機(jī)的 口，單片機(jī)接受并儲(chǔ)存。 DS18B20 通常可以采用兩種方式供電，一種是寄生電源供電方式，另一種是采用外部電源供電方式，此時(shí) DS18B20 的 1 引腳接地， 2 引腳作為信號(hào)線， 3 引腳接電源。 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路 DS18B20 的工作原理： 單片機(jī) DS18B20 GND VCC DS18B20 工作時(shí)序根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟： DS18B20 進(jìn)行復(fù)位； 2.復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令； RAM 指令，這樣才能對(duì) DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。其工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序， 初始化時(shí)序： 總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，主機(jī)響應(yīng)應(yīng)答脈沖。主機(jī)輸出低電平，保持低電平時(shí)間至少 480us，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。 寫時(shí)序： 寫時(shí)序包括寫 0 時(shí)序和寫 1 時(shí)序。寫 1 時(shí)序，主機(jī)輸出低電平，延時(shí) 2us，然后釋放總線，延時(shí) 60us。 讀時(shí)序： 總線器件僅在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序是，才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，所以，在主