【正文】 technology is one of the most important parameters, so the research on temperature measurement technology and instruments is an important subject. With the era of progress and development, SCM technology has extended to various fields, pared with the traditional thermometer digital thermometer based on singlechip microputer, the reading convenience, a wide range of temperature measurement, digital output temperature display, this paper will introduce a kind of digital thermometer based on single chip microputer. In this paper, from two aspects of hardware and software about school bathroom automatic temperature control process, the control process is mainly used AT89S51, mainly through the DS18B20 digital temperature sensor to collect the environmental temperature, the singlechip microputer as the core control ponent, and through four digital tube display realtime temperature of a digital thermometer. Software using assembly language to program design, so that the instruction execution speed, save the memory space. In order to facilitate the expansion and the change, the software design uses the modular structure, make the logic relation of designing program more concise, making hardware tocoordinatetheoperation under the software control. Keywords: SCM。 temperature。 然而 隨著人們生活質(zhì)量的 提高，現(xiàn)代社會中的溫度控制不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面也應(yīng)用于酒店，廠房以及家庭生活中，在有些應(yīng)用中，如高精度的生產(chǎn)廠房，對溫度的要求極其嚴(yán)格，溫度的變化極有可能對生產(chǎn)的產(chǎn)品造成極大的影響。 溫度是表征物體冷熱程度的物理量，溫度測量則是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 過程中一個很重要而普遍的參數(shù)。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位。 隨著電子技術(shù)和微型計算機的迅速發(fā)展，單片機在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。 [2] 課題研究的內(nèi)容 本文所要研究的課題是基于單片機 控制的 水 溫控制系統(tǒng)的設(shè)計，主要是介紹了對水箱溫度的顯示、控制，實現(xiàn)了溫度的實時顯示及控制。 由 DS18S20 檢測 水箱出水口 溫度，用中值濾波的方法取一個值存入程序存取器內(nèi)部一個單元作為最后檢測信號，并在 LED 中顯示。 控制器是用 AT89S51 單片機，用 PID 算法對檢測信號和設(shè)定值的差值進行調(diào)節(jié)后輸出控制信號給執(zhí)行機構(gòu)，控制 水箱內(nèi) 溫度。 課題 實現(xiàn) 的 控制功能 1. 能夠連續(xù)測量水的溫度值，用十進制數(shù)碼管來顯示水的實際溫度。 3. 能夠?qū)崿F(xiàn) 水溫 的自動控制，如果設(shè)定水溫為 60℃ ，則能使水溫保持 恒定在 60℃ 的溫度下運行。 本章小結(jié) 本章首先介紹了課題的背景和研究意義，并對課題的主要內(nèi)容進行了綜述，最后對課題實現(xiàn)的具體控制功能做了一個簡要的介紹。溫度檢測部分采用傳統(tǒng)的熱敏電阻，熱敏電阻的阻值隨環(huán)境溫度變化而變化，變送器將電阻信號轉(zhuǎn)換成與溫度成正比的電壓信 號，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為單片機可識別得二進制數(shù)字量，單片機主要控制 LED 顯示器顯示正確的溫度值， LED 顯示器實現(xiàn)顯示功能。 方案比較與選擇 方案 1 與方案 2的主要區(qū)別在溫度檢測部分，方案 1是采用熱敏電阻檢測溫度，然后利用 A/D轉(zhuǎn)換器將溫度模擬量轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)供單片機處理。 方案 1與方案 2相比，它最大的特點就是它能檢測的溫度范圍很大，熱敏電阻的性能決定了整個設(shè)計的所能檢測的溫度范圍。所以本設(shè)計中所使用的溫度測量電路是方案 2的電路。②控制部分主芯片采用單片機 AT89S51；③顯示部分采用 3 位 LED數(shù)碼管以動態(tài)掃描方式實現(xiàn)溫度顯示； 4 圖 2－ 1 溫度計電路總體設(shè)計方案 1. 溫度采集部分 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫。數(shù)字溫度傳 感器 DS18B20 把采集到的溫度通過數(shù)據(jù)引腳傳到單片機的 口，單片機接受溫度并存儲。 2. 控制部分 單片機 AT89S51 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用，系統(tǒng)應(yīng)用三節(jié)電池供電。 [4] 本章小結(jié) 本章介紹了兩種測溫方法的基本原理及實現(xiàn)方式，給出了最優(yōu)的控制方案，并討論了控制器及執(zhí)行機構(gòu)各部分的工 作方式。 開始 8 位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有 48位，最后 8位是前 56位的 CRC 校驗碼，這也是多個 DS18B20 可以采用一線進行通信的原因。 3) 高速暫存存儲 ， 可以設(shè)置 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的精度。頭 2個字節(jié)包含測得的溫度信息，第 3和第 4字節(jié) TH和 TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。高速暫存 RAM 的第 8 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯 1。 6 表 3－ 2 DS18B20 內(nèi)部存儲器結(jié)構(gòu) Byte0 溫度測量值 LSB（ 50H） Byte1 溫度測量值 MSB（ 50H） E2PROM Byte2 TH 高溫寄存器 ?? TH 高溫寄存器 Byte3 TL 低溫寄存器 ?? TL 低溫寄存器 Byte4 配位寄存器 ?? 配位寄存器 Byte5 預(yù)留（ FFH） Byte6 預(yù)留（ 0CH） Byte7 預(yù)留（ IOH） Byte8 循環(huán)冗余碼校驗（ CRC） 4) CRC的產(chǎn)生 在 64 b ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余校驗碼（ CRC）。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，它有嚴(yán)格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。操作協(xié)議 為：初使化 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 [5] DS18B20 的性能特點 DS18B20 的性能特點如下： 1) 獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信； 2) 多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能； 3) 無須外部器件； 4) 可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ～ ； 5) 零待機功耗； 6) 溫度以 3位數(shù)字顯示； 7) 用戶可定義報警設(shè)置； 8) 報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； 9) 負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 [6] 7 DS18B20 的工作原理 DS18B20 工作時序 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟： 1. 每一次讀寫之前都 必須 要對 DS18B20 進行復(fù)位 ； 2. 復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令 ； 3. 最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預(yù)定的操作。 其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序，具體工作方法如圖 32， 33， 34 所示。應(yīng)答脈沖使主機知道，總線上有從機設(shè)備，且準(zhǔn)備就緒。接著主機釋放總線， ，延時 15～ 60us，并進入接受模式，以產(chǎn)生低電 平應(yīng)答脈沖，若為低電平，再延時 480us 。所有寫時序至少需要 60us，且在 2 次獨立的寫時序之間至少需要 1us 的恢復(fù)時間，都是以總線拉低開始。寫 0時序，主機輸出低電平，延時 60us，然后釋放總線，延時 2us。所有讀時序至少需要 60us，且在 2次獨立的讀時序之間至少需要 1us的恢復(fù)時間。主機在讀時序期間必須釋放總線，并且在時序起始后的 15us之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。 表 3－ 3 ROM 操作命令 指令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20 ROM 中