数字式温度控制器

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毕业设计

专业班级：07354 学号：0735414 姓名：XX

时间：4月15日 指导老师：李桂芳

数字式温度控制器

摘要

随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们的生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术，本设计将介绍一种基于单片机控制的数字温度控制器本温度控制器属于多功能温度控制器，可以设置上下报警温度，当温度不再设置范围内时可以报警。

关键词：单片机，数字控制，温度控制，DS18B20，AT89C51

数字式温度控制器

目录

第一章 总体设计方案

1.1、数字式温度控制器设计的方案论证

1.2、方案二的选择

第二章 总体设计框图 2.1、主控制器

2.2、显示电路 2.3、温度传感器 2.4、元件清单

第三章 硬件部分

3.1、DS18B20温度传感器与单片机的接口电路 3.2、系统整体硬件电路

第四章 软件部分 4.1、系统软件算法分析

4.2、主程序

4.3、读出温度子程序 4.4、温度转换命令子程序 4.5、 计算温度子程序

4.6、显示数据刷新子程序

第五章 温度控制器程序清单 第六章 总结与体会

数字式温度控制器

第一章 总体设计方案

1.1 数字式温度控制器的设计方案论证 1.1.1方案一

由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路。 1.1.2方案二

在单片机电路设计中，大多使用传感器，所以用一只温度传感器DS18B20,很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计的要求 1.2方案二的选择 方案二的总体设计框图

控制器采用单片机AT89C51,温度传感器采用DS18B20，用三位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。

（图一）

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第二章 总体设计框图

2.1主控制器

单片机AT89C51具有低电压供电和体积小的特点，四个端口只要两个口就能满足系统的设计要求， 2.2显示电路

显示电路采用三位共阳LED数码管从P3口RXD,TXD串口输出端码 2.3温度传感器

DS18D20温度传感器具有以下的特点

◆独特的单线接口仅仅需要一个端口引脚引出进行通信 ◆多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能 ◆无需外部器件

◆可通过数据线供电，电压范围3.0-5.5V ◆零待机功耗

◆温度以 9或12位数字

◆负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作，

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（图2）

2.4元器件清单

AT89C51,DS18B20传感器等

64位的ROM得结构，开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的唯一的序号，共有48位，最后8位前面56位的CRC校验码， 温度报警触发器TH TL,可以通过软件写入报警上下限

传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电察除EERAM,高速暂存的RAM得结构为8个字节的存储器，头两个字节包含测得的温度信息，第三和第四字节TH TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时背刷新，第五个字节为配置寄存器，他的内容用于确定温度值的数字准换分辨率，传感器工作时寄存器中的分辨率转换为相应的温度数值，低5位一直为1，TM是工作模式位，用于设置传感器是在工作模式还是在测试模式，R1 R0决定温度转换的精度为数来设置分辨率

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传感器的转换时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长，因此，高速暂存RAM的第6.7.8字节保留未用，全表现为逻辑1，第9字节读出前面所有8字节的CRC码，可以检验数据，

当传感器收到温度转换命令后，开始启动转换，转换完之后温度就以16位带符号扩展的二进制补码形势储存在高速暂存存储器的第12字节，单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后

当符号位S=0时，测得的温度值为正值可以直接将二进制转换为十进制，当符号位S=1时测得的温度为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值2 2当传感器完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的THTL字节内容作比较。若T>TH或T<TL则将该期间内的报警标志位置位并对主机发出的报警搜索命令作出响应，因此可用多只传感器同时测量温度进行报警搜索。

在64位ROM的最高有效字节中存储循环冗余校验码（CRC）。主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值做比较，以判断主机受到的ROM数据是否正确。

DS18D20的测温原理是这样的，器件中低温度系数晶振的晶振频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振岁温度变化其震荡频率明限改变，所产生好呢个的信号作为减法减法计数器2的脉冲输入，器件中还有一个计数门当计数门打开是，传感器就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数而完成温度测量，计数们的开启时间由高温系数振荡由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其敢问效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路。

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第三章 硬件部分

3.1 DS18B20温度传感器与单片机的而接口电路

传感器是可以采用电源供电方式，一脚接地，二脚作为信号线，三脚接电源，另一种是寄生电容电源供电方式（图四）

单片机端口接单线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成好呢个对总线的上拉。

当DS18B20处于写存储器操作和温度A\D转换操作时。总线上拉必须有强的上拉，上拉开启时间爱你最大为10US.采用寄生电源供电方式是VDD端接地，由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。

3.2 系统整体硬件电路

系统整体硬件电路包括传感器采集电路，温度显示电路，上下限报警调整电路，单片机主板电路（图五）

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3.3显示电路

显示电路是使用的串口显示这种显示最大的有点就是使用口资源比较少，只用P3口的RXD TXD串口的发送和接受，，四只数码管采用74LS164右移寄存器驱动，显示比较清晰。 温度显示电路(图6)

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第四章 软件部分

4.1 系统软件算法分析

系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令之程序，机损及温度子程序，显示数据刷新子程序等

4.2主程序

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(图7)

4.3 读出温度子程序

读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9个字节，在读出时需进行进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。其程序流程图

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(图8)

4.4 温度转换命令子程序

温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用12位分辨率时准换时间约为750MS，在本设计中采用1S显示程序演示发等待转换的的完成，温度转换命令子程序流程图

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(图9)

4.5计算温度子程序

计算温度子程序将RAM中读取值进行BCD码的转换运算，并进行温度值政府的判定，其流程程序图

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(图10)

4.6显示数据刷新子程序

显示数据刷新子程序主要时对缓冲器中的显示哦数据进行刷新操作，当最高显示位位0时将符号显示位移入下一位，程序流程图

(图11)

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结 语

通过这次毕业设计，提升了我的自学能力，通过不断的查阅资料，通过老师的不断讲解，来解决其中遇到的困难，比如如何解决温度控制问题，如何解决控制问题等。

传感器网络在我们日常生活中的应用越来越多,他的实用性也逐渐的被人们所接受。温度检测就是传感器网络中不可缺少的一个重要部分，我的课程设计，就是制作传感器网络中的温度检测部分。

整个系统由单片机控制，温度传感器采用18B20，单片机控制采集到的温度输出到四个数码管上进行显示。

关于DS1820 的应用，主要是与不同型号的单片机进行对接，从而设计了不同形式的温度监测系统。例如，对汽车轮胎的温度监测与报警。还有的利用DS1820 设计了多点分布式温度监测系统，实现了对多点温度的同步监测等。本系统除具有温度测量与报警功能之外，还通过一定的控制电路实现了对加热系统的自动控制。

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致 谢

我由衷的感谢我的指导老师对我的学习、工作、以及课题的研究和论文撰写过程中面临的问题所给的细心指导和无私帮助，在设计中及时提出一些问题和帮助改正一些错误，使我在设计过程中获得了丰富的知识，开阔了视野，培养了我的思考能力，提升了个人解决问题的能力，使自身的素质有了极大的提高。也感谢支持我的其他老师和同学对我的热心帮助。

谨向审评本文的各位专家、老师致意！

王刚 2010年4月15日

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参考文献

（1） 李朝春.单片机原理及接口技术。杭州：北京航空航天大学出版社，1998 （2） 李广弟.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，1994 （3） 阎石.数字电子技术基础.北京：高等教育出版社，（4） 廖常初.现场总线概述.电工技术，1999

1989

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/icpe.html