毕业设计（论文）：基于单片机温室温度控制系统研究.doc

1 引言 1.1温室温度控制系统设计的意义 随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代发展的主流方向。单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。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，感温电路比较麻烦。 2.2 方案二 考虑使用温度传感器，结合单片机电路设计，采用一只DS18B20温度传感器，直接读取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。 图1电路总体设计方案 (1) 控制部分 单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用，系统应用三节电池供电。 (2) 显示部分 显示电路采用3位共阳LED数码管，从P0口送数，P2口扫描。 (3) 温度采集部分 DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司必威体育精装版推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温。这一部分主要完成对温度信号的采集和转换工作，由DS18B20数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。数字温度传感器DS18B20把采集到的温度通过数据引脚传到单片机的P1.0口，单片机接受温度并存储。此部分只用到DS18B20和单片机，硬件很简单。 a. DS18B20的性能特点如下： 1) 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信； 2) 多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能； 3) 无须外部器件； 4) 可通过数据线供电，电压范围为3.0～5.5V； 5) 零待机功耗； 6) 温度以3位数字显示； 7) 用户可定义报警设置； 8) 报警有哪些信誉好的足球投注网站命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件； 9) 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。 b. DS18B20的内部结构 DS18B20采用3脚PR－35封装，如图2所示；DS18B20的内部结构，如图3所示。 图2 DS18B20封装 c.DS18B20内部结构主要由四部分组成[5]： 1) 64位光刻ROM。开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前56位的CRC校验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。64闪速ROM的结构如下：8b检验CRC 48b序列号 8b工厂代码（10H） MSB LSB MSB LSB MSB LSB 图3 DS18B20内部结构 2) 非挥发的温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限值。 3) 高速暂存存储Byte0 温度测量值LSB（50H） Byte1 温度测量值MSB（50H） E2PROM Byte2 TH高温寄存器 (----( TH高温寄存器 Byte3 TL低温寄存器 (----( TL 低温寄存器 Byte4 配位寄存器 (----( 配位寄存器 Byte5 预留（FFH） Byte6 预留（0CH） Byte7 预留（IOH） Byte8 循环冗余码校验（CRC） 图4 DS18B20内部存储器结构 DS18B20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率,如图4。 TM R1 R0 1 1 1 1 1 图5 DS18B20字节定义 由表1可见，分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。 高速暂存RAM的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。第9字节读出前面所有8字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。 当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1、2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，数据格式以0.0625℃／LSB形式表示。 当符号位S＝0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位S＝1时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表2是一部分温度值对应的二进制温度数据[6]。 表1 DS18B20温度转换时间表： 表2　一部分温度对应值表 温度/℃ 二进制表示 十六进制表示 +125 0