温室恒温控制系统单片机51电子设计报告

26.温室恒温控制系统设计 - 1 -

一、 二、

1. 2. 三、

1. 2. 四、

3.

4.

5.

6. 五、

1.

2.

六、

1. 2.

引言 .............................................................................................................................. - 2 - 实验的主要目的和要求分析 ...................................................................................... - 2 - 目的： .......................................................................................................................... - 2 - 实验要求： .................................................................................................................. - 2 - 设计说明 ...................................................................................................................... - 3 - 设计原理 ...................................................................................................................... - 3 - 系统目标 ...................................................................................................................... - 3 - 硬件设计 ...................................................................................................................... - 3 - 温度传感器电路 .......................................................................................................... - 4 - 1) 温度传感器DSl8B20 .......................................................................................... - 4 - 2) DS18B20的性能特点 ......................................................................................... - 5 - 3) DS18B20的工作原理 ......................................................................................... - 5 - 7289工作电路 ............................................................................................................. - 8 - 1) 7289A特性 .......................................................................................................... - 8 - 2) 引脚功能说明 .................................................................................................. - 8 - 3) 指令控制 .............................................................................................................. - 9 - 4) 7289电路图 ....................................................................................................... - 11 - 键盘与显示 ................................................................................................................ - 11 - 1) 键盘单元 ............................................................................................................ - 11 - 2) 显示单元 ............................................................................................................ - 12 - 3) 键盘与显示电路 ................................................................................................ - 12 - 驱动电路 .................................................................................................................... - 13 - 软件设计 .................................................................................................................... - 15 - 温度测量 .................................................................................................................... - 17 - 1) 读取温度 ............................................................................................................ - 17 - 2) 显示温度 ............................................................................................................ - 17 - 显示与修改参数 ........................................................................................................ - 18 - 1) 显示参数 ............................................................................................................ - 19 - 2) 修改参数 ............................................................................................................ - 20 - 附录 ............................................................................................................................ - 21 - 附录A ........................................................................................................................ - 21 - 附录B ........................................................................................................................ - 22 -

26.温室恒温控制系统设计 - 2 -

一、 引言

温度是工业中主要被控参数之一,与之相关的各种温度控制系统广泛应用于冶金,化工,机械,食品等领域。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对温度的控制效果直接影响到产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本设计就是在单片机基础上通过外加传感器等，实现室内温度的测量及控制，主要利用单片机的信息采集及处理能力。本设计同时可利用于各种温控环境中，例如蔬菜大棚温度控制，养殖场孵化环境温度控制等，旨在采用低成本器件实现较高精度的温度控制，具有一定的实用性。

二、 实验的主要目的和要求分析

1. 目的：

(1) 通过查阅相关资料,深入了解采集的原理 (2) 学习有关电子技术知识 (3) 掌握可视化操作界面设计

(4) 设计温室恒温控制系统的原理图,构建硬件平台 (5) 制作出样机并测试达到功能和技术指标要求

2. 实验要求：

功能说明:

1. 恒温范围20摄氏度,误差正误一度,调节时间5分钟. 2. 测量精度0.1°C,最多可达4位有效数字.

3. 通过继电器和小灯泡,小风扇的配合,当温度低于预定界限时,便启动加热装置(用灯泡模拟),当温度 高到预定范围后,停止加热装置:当温度高于预定界限时,便启动降温装置(用小风扇代替),当温度降低到预定范围后,便停止降温装置.

26.温室恒温控制系统设计 - 3 -

三、 设计说明

1. 设计原理

本系统通过传感器DS18B20采样温度值，将采得的十六进制温度值转换为精度为0.1°的十进制温度，并显示。当温度高于或低于用户设定的报警上下限值是，蜂鸣器响。当温度高于控制值时开启风扇，低于控制值时开启灯泡。采用7289A作为智能显示驱动芯片，单片机即可完成LED现实，键盘接口的全部功能。

2. 系统目标

温度控制器采用温度传感器DS18B20，每隔一定时间或实时采集室内温度，在屏幕上显示并与设定值相比较，在设定的温度允许范围内对室内的温控系统(空调系统、暖气系统)进行调控， 使室内温度始终保持在一个合适的范围内，根据不同的工作环境设定温差允许的精度，以便于满足生活工作及生产环境需要。

该温度控制器配制一些键（类似于空调机的控制面板：0~9数字输入、功能选择键），提供给用户来进行温度的增减及初始值的设定等。温控器同时配制LED数码显示，实时显示室内的温度。温控器在检测到室内的温度超过上下限（max，min），并已经超出温控系统的调控范围时，能够通过声音报警提示人们注意并作出相应的调整以满足温度要求。当低于设定值（lower）时加热装置开启，当高于设定值（upper）时风扇开启。

整个温控器的设计包括硬件系统与软件系统的设计。

四、 硬件设计

设计基于DS18B20的数字式温度控制系统，控制电路主要包括，led显示电路、按键电路、温度检测电路及控制电路。总体设计框图如图1：

26.温室恒温控制系统设计 - 4 -

LED 7289 P1.0~P1.3 按钮 DS18B20 加热 风扇 报警 晶阵 P1.4,P1.5 P1.6, P1.7 P3.2,P3.3 P3.6

图1 温度控制系统原理硬件结构框图

3. 温度传感器电路

1)

温度传感器DSl8B20

由美国DALLAS半导体公司生产的DSl8B20型单线智能温度传感器，属于新

一代适配微处理器的智能温度传感器，可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中，例如多路温度测控仪、中央空调、大型冷库、恒温装置等。DSl8B20的电源电压范围均扩展到+3～+5.5V，DSl8B20还能对温度分辨力进行编程，选择9位~12位模式下工作，在12位模式下的最高分辨力可达0.0625℃, 被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，业可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到三根或者两根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。从而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于远距离多点温度检测系统。

综上，在本系统中我采用温度芯片DS18B20测量温度。该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，且此元件线形较好。在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。该芯片直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。

26.温室恒温控制系统设计 - 5 -

2) DS18B20的性能特点

（1）DSl8B20采用DALLAS公司独特的“单线(1-Wire)总线”专有技术，与

单片机通信只要一根I/O线;

（2）在测温范围是-55~+125℃时，测量误差不超过±2℃，在-10~+85℃范围内，可确保测量误差不超过±0.5℃;

（3）在构成大型温控系统时，允许在单线总线上挂接多片DSl8B20; (4) 低压供电,电源范围从3~5V,也可以直接从数据线上窃取电源; (5) 数据位可编程9~12位,转换12位实践为750ms(最大); (6) 用户可自设定报警上下限温度;

（7）报警搜索命令可识别和寻址哪个器件的温度超过预定值; 3)

DS18B20的工作原理

DSl8B20的原理与DS1820的原理是一样的。DS18B20继承了DS1820的所有

优点。DS18B20采用3脚PR—35封装或8脚SOIC封装，引脚排列如图2所示。I/O为数据输入／输出端(即单线总线)，它属于漏极开路输出，外接上拉电阻后，常态下呈高电平。UDD是可供选用的外部+5V电源端，不用时需接地。GND为地，NC为空脚。

(a) PR—35封装 (b) SOIC封装

图2 DS1820/DS18B20的引脚排列

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