智能温度检测控制系统的设计.doc

本科毕业设计说明书（论文） 第 PAGE 32 页 共 NUMPAGES 32 页 PAGE 18 PAGE 32 智能温度检测控制系统的设计 作者：xxx 指导老师：xxx 摘要: 在日常生活及工农业生产中，人们经常要用到温度的检测及控制，而目前推广应用的许多温度控制系统多采用电阻式温度传感器，测量精度低，需要A/D转换和比较多的外部硬件支持，电路复杂，离散性大，温度反应缓慢。而新型数字式智能温度传感器DS18B20可以直接读出被测温度值，反应速度快，也可以设定温度上下限，还可以根据实际温度控制外部电路，进行温度补偿等。本文介绍了采用数字式温度传感器作为温度采集单元和用单片机来对它们进行控制，并用DS18B20 和AT89C51 单片机为核心开发研制了一种自动温度测控系统，该系统具有控制方便、简单、灵活、实用性强、测量精度高、可靠性高等特点。 关键词：数字温度传感器 智能温度控制 单片机 1引言 温度是一种最基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置关键是温度传感器。在众多应用于温室环境监测的元件中，温敏电阻虽然成本低，但后续电路复杂，且需进行温度标定；电流型集成温度传感器AD590也因其输出为模拟信号，且输出信号较弱故需后续放大及A/ D 转换电路，若采用普通运放则精度难以保证，而测量放大器价格偏高，这就使系统的成本升高；目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。自美国DALLAS公司生产单总线、数字式温度传感器系列(如DS1620、DS1820、DS18B20) 以来，相继被广泛应用于计算机与自动化测控领域。改变了传统温度测试方法，能在现场采集温度数据，并直接将温度物理量变换为数字信号并以总线方式传送到计算机进行数据处理，测温度范围为- 55～ + 125℃。本系统采用美国DALLAS 公司的产品可编程单总线数字式温度传感器DS18B20 实现温室内温度信号的采集，进而实现温室内的温度监测及进行温度补偿。智能温度传感器DS18B20 将温度传感器、A/D 传感器、寄存器、接口电路集成在一个芯片中，代替模拟温度传感器和信号处理电路，直接与单片机沟通，完成温度采集和数据处理，具有直接数字化输出、测试及控制功能强、传输距离远、抗干扰能力强、微型化微功耗、便于多点测量且易于扩展的特点。它可应用于各种领域、各种环境的自动化测试和控制系统，使用方便灵活，测试精度高， 2 系统设计分析 通过预先对DS18B20可编程温度传感器的编程，完成转换位数，精度，高、低温报警触发器TH、TL 的温度设置。进入测温模式后，DS18B20可编程温度传感器将所测的温度值直接转换成数字量，通过其独有的单总线协议，实现与单片机的数据传输，完成数据采集。再结合软件及相应外围电路进行实时温度监控。 2.1 设计任务与要求 本文将DS18B20 与其它温度传感器如温敏电阻、AD590 进行比较,介绍了DS18B20 的基本特性。由于DS18B20 具有直接输出数字信号、单总线接口、成本低等优点，将其应用在由AT89C51及各种环境因子检测传感器构成的温室环境监测中作为测温探头,给出了相应的硬件接口电路、软件流程及主要程序代码。 系统实现的功能如下： （1）测温检测范围在-55~125℃，误差在0.5 （2） 在测温模式下，实时测出当前温度并用4位数码管显示当前温度。 （3）用户可以通过按键设置允许最高温度125℃、允许最低温度-55 （4） 在测温模式下，实时比较当前温度与设定温度，当高于设定温度1度时，系统绿灯亮，并接通继电器1进行制冷。当低于设定温度1度时，系统红灯亮，并接通继电器2进行加热。当温度超过允许温度时，声音警报响。 由于实际条件有限，制冷和加热设备作为外围电路在本设计中不予制作。 2.2 系统总体方案介绍 硬件电路由如下部分组成， 即键盘输入电路、单片机最小系统、时钟电路、复位电路、LED 显示驱动电路、4位LED 显示器、温度检测电路及温度控制电路。硬件电路框图见如图 单片 单 片 机 键盘输入电路 时钟电路 复位电路 蜂鸣电路 LED显示器驱动电路 温度检测电路 4位LED显示器 温度控制电路 图1 硬件电路框图 3 系统硬件介绍 3.1 DS18B20 单线数字温度传感器 3.1.1 DS18B20 引脚分布 数字温度传感器DS18B20 的测温范围为- 55～+ 125 ℃，精度为0.5 ℃，测量的温度值用9～12 位数字表示，最大转换时间为750 ms，温度超标报警的上、下限值，DS18B20 的转换分辨率均可由用户设定，并能长期保存。利用Dallas 的单总