基于51单片机的温度控制系统

.

............................... .................................................. ..............

6

3.3

DS18B20

的测温原理

.

............................... .................................................. ..............

7

3.3.1

测温原理

:

7

3.3.2 DS18B20

的温度采集过程

.< /p>

........................................ .................................................. ............

1

0

第四章

单片机接口设计

.

< br>............................................... ..........................................

12

4.1

设计原则

.

.................................................. .................................................. .........................................

1

2

.

.

4.2

单片机引脚连接

.................... .................................................. .................................................. ........

1

2

4.2.1

单片机引脚图

.......... .................................................. .................................................. ...............

1

2

4.2.2

串口引脚

............................................. .................................................. .......................................

1

3

第五章

硬件电路设计

.

................................................ .............................................

14

5.1

主要硬件电路设计

.

.............................................. .................................................. ...........................

1

4

5.2

软件系统设计

.

................................................ .................................................. ..................................

1

8

5.2.1

软件系统设计

.......... .................................................. .................................................. ...............

1

8

5.2.2

程序组成

............................................. .................................................. .......................................

1

9

结束语

.

........................... .................................................. ...........................................

24

致

< /p>

........................................ .................................................. .........

错误

!

未定义书 签。

附录

.................................................. .................................................. .........................

26

参考文献

.

.................................................. .................................................. ................

42

.

.

第一章

前言

1.1

温度控制系统设计发展历史及意义

温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域

,

如家电、汽车、材料、电力电子等

,

常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同< /p>

,

在工业企业中

,

如何提高温

度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员 和现场技术人员努力解决的问题。这类控制

对象惯性大

,

滞后现象严重

,

存在很多不确定的因素

,

难以建立精确的数学模型

,

从而导致控制

系统性能不佳

,

甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用

,

但由于

继电器动作频繁

,

可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的

PID

控

制方式

,

但

PID

控制对象的模型难以建立

,

并且当扰动因素不明确时

,

参数调整不便仍是普遍

存在的问题。而采用数字温度传感器

< br>DS18B20

，因其部集成了

A/D

< br>转换器，使得电路结构

更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测 量温度更加精确。数字温度传

感器

DS18B20

只用一个引脚即可与单片机进行通信，

大大减少了接线的麻烦，

使得单片机

更加具有扩展性。

由于

< br>DS18B20

芯片的小型化，

更加可以通过单跳数据线 就可以和主电路

连接，故可以把数字温度传感器

DS18B20

做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。

更能串接多个数 字温度传感器

DS18B20

进行围的温度检测。

1.2

温度控制系统的目的

温度控制在日常 生活及工业领域应用相当广泛，比如温室、水池、发酵缸、电源等场

所的温度控制。而以 往温度控制是由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需

要监控以防止发生意 外。针对此问题，本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的

温度监测和控制系统 ，实现对温度的实时检测，具有提醒和控制的功能，本设计的容是温

度测试控制系统，控 制对象是温度。它的特点在于应用广泛，功能强大，小巧美观，便于

携带，是一款既实用 又廉价的控制系统。

1.3

温度控制系统完成的功能

本设计是对 温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功

能：此设计中温 度恒定值设置为

60

℃，上下跳转温度为

1

℃，设计精度值为

0.1

。当温度

低于设定下限温度即

59

℃时，绿灯亮 ，报警提醒需要外界的加热措施。当温度上升到上限

.

.

温度时，停止加温，红灯亮保持温度。当温度高于设定上限 温度即

61

℃时，红灯亮，需要

外界采 取降温措施（本设计中没有附加外界的加热和降温措施）

。当温度下降到恒温度时，

停止降温。温度在上下限温度之间时，执行机构不执行。

第二章

总体设计方案

2.1

方案一

利用温度传感器将温度测出， 通过某种电信号传给外部电路产生一种变化，然后由外

部电路控制装置的开启。测温电路 的设计，可以使用热敏电阻之类的传感器件利用其感温

效应，

（ 如电阻随温度的变化有一个变化的曲线，即利用它的变化特性曲线）温度的变化

使得电阻 发生了变化根据欧姆定律，电阻的变化会带来电流或这电压的变化。再将随被测

温度变化 的电压或电流采集过来，然后进行模拟信号换成数字信号（

A/D

）转换，将数字

信号送入单片机，用单片机进行数据的处理，将温度显示在电路上，这 样就可以将被测温

度显示出来。

最后还有外围的控制电路，

采取一定的措施来控制产生温度的电路，

如加温、

< br>降温、保持不动、或者报警。这种设计需要用到

A/D

转 换电路，感温电路比较麻烦。

设计流程图如图

2.1

传感器温度检测电路

A/D

转换电路

单片机处理电路

显示和控制温度

图

2.1

设计流程图

2.2

方案二

利用温度传感器芯片直接将温度数据测出，之后通过单片机程序控制温度的上、下限

.

.

值，用外部电路产生显示和控制加热和降，来达到设计的要求。

考虑使用温度传感器，

结合单片机电路设计，

< br>采用一只

DS18B20

温度传感器，

< br>直接读

取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。

比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现，

故实际设计中拟采用方案二。

在设计 中温度的控制流程如图

2.2

所示。

开

始

初始化

DS18B20

设定温度恒定值

显示当前温度

判

断

当

前

温度值

超过设定

温度上限

低

于

设

定

红灯亮

绿灯亮

图

2.2

温度控制整体流程

.

.

在本 系统的总体电路设计方框图如图

2.3

所示，

< br>它由五部分组成

:

单片机

AT8 9C51

控制

部分；

DS18B20

温度传感器采集部分；

3

位

LED

数码管显示部分；按键调节部分；二极

管报警部分。

DS18B20

温

度

采

集

电路

AT89C51

单

片

机

控

制

电

路

LED

显示电

路

按键

调节电

路

二极管显示

报警电路

图

2.3

温度计电路总体设计方案