毕业设计：单片机DS18B20水温控制系统设计.doc

单片机DS18B20水温控制系统设计　 一．引言 在一些温控系统电路中，广泛采用的是通过热电偶、热电阻或PN结测温电路经过相应的信号调理电路，转换成A／D转换器能接收的模拟量，再经过采样／保持电路进行A／D转换，最终送入单片机及其相应的外围电路，完成监控。但是由于传统的信号调理电路实现复杂、易受干扰、不易控制且精度不高。本文介绍单片机结合DS18B20水温控制系统设计，因此，本系统用一种新型的可编程温度传感器（DS18B20），不需复杂的信号调理电路和A／D转换电路能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、精度高，可根据不同需要用于各种场合。 目录 一．引言... 二．设计目的... 三．系统功能... 四．系统设备... 五．温度控制总体方案与原理... 1．系统模块图... 2．系统模块总关系图... 六．温度转换核心及其算法... 1.温度传感器DS18B20原理与特性... DSl8B20的管脚及特点... DS18B20的内部结构... DS18B20的内存结构... DS18B20的测温功能... DSl820工作过程中的协议... 温度传感器与单片机通讯时序... 2.温度转换算法及分析... 七．硬件设计说明... 1．系统总体电路图... 2．各个模块电路图... 输入系统... 输出系统... 芯片系统... 八．软件设计说明... 1．总模块的流程图... 2．各个模块的流程图... 读取温度DS18B20模块的流程... 键盘扫描处理流程... 九．操作指引... 按键功能... 显示温度... 设定温度... 十．参考文献... 程序源代码... 二．设计目的 设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。 利用单片机AT89S52实现水温的智能控制，使水温能够在40-90 度之间实现控制温度调节。利用仪器读出水温，并在此基础上将水温调节到我们通过键盘输入的温度（其方式是加热或降温），而且能够将温度显示在我们的七段发光二极管板上。 三．系统功能 1. 可以对温度进行自由设定，到那时必须在0－100摄氏度单位内，设定时可以适时的显示说设定的温度值，温度是可以自由设置的，传感器的检测值与设定的温度比较，可以显示在七段发光二极管上。 2. 温度由1台1000w电炉来实现，如果温度不在40－90度之间，则在LED上显示“8888”,表示错误。 3. 能够保持不间断显示水温，显示位数4位，分别为百位，个位，十位，和小数位。（但由于规定不超过90度，所以百位也就没有实现，默认的百位是不显示的） 四．系统设备 ME300B 最小系统板 DS18B20 数字温度传感器（集成了A/D转换功能） 1000W 电炉 温度计 继电器 风扇 盛水器皿 五．温度控制总体方案与原理 1．系统模块图 系统模块分为：DS18B20模块，显示模块，继电器模块，键盘输入模块，DS18B20可以被编程，所以箭头是双向的，CPU（89S52）首先写入命令给DS18B20，然后DS18B20开始转换数据，转换后通过89S52来处理数据。数据处理后的结果就显示到数码管上。 循环查询的办法，由于本系统对实时性要求不是很高，所以没有用到中断方式来处理。 单片机DS18B20水温控制系统设计程序结构图 六．温度转换核心及其算法 1.温度传感器DS18B20原理与特性本系统采用了DS18B20单总线可编程温度传感器,来实现对温度的采集和转换，大大简化了电路的复杂度，以及算法的要求。首先先来介绍一下DS18B20这块传感器的特性及其功能: DSl8B20的管脚及特点 DS18B20可编程温度传感器有3个管脚。(如图：1) GND为接地线，DQ为数据输入输出接口，通过一个较弱的上拉电阻与单片机相连。VDD为电源接口，既可由数据线提供电源，又可由外部提供电源，范围3．O～5．5 V。本文使用外部电源供电。主要特点有： 1. 用户可自设定报警上下限温度值。 2. 不需要外部组件，能测量－55～+125℃ 范围内的温度。 3. －10℃ ~ +85℃ 范围内的测温准确度为±0．5℃ 。 4. 通过编程可实现9～l2位的数字读数方式，可在至多750 ms内将温度转换成12 位的数字，测温分辨率可达0．0625℃ 。 5. 独特的单总线接口方式，与微处理器连接时仅需要一条线即可实现与微处理器双向通讯。 DS18B20的内部结构 DS18B20内部功能模块如图2所示，主要由4部分组成：64位光刻R0M（图3）、温度传感器、非易失性的温度报警触发器TH和TL、配