基于温度传感器的单片机温控电路设计导论.doc

德州学院 2011级 物理与电子信息学院 电子信息科学与技术  PAGE \* MERGEFORMAT 11 基于温度传感器的单片机温控电路设计 摘要 随着微处理器和大规模集成电路的发展,及其在测试控制技术方面的广泛应用，仪器设备的智能化已成为自动化技术发展方向，数据采集与温度检测的自动化将取代传统的方法。 本设计采用STC89C52型号的单片机，数字温度传感器采用美国DALASS公司的1–Wire器件DS18B20，即单总线器件DS18B20，与单片机组成一个测温系统，当系统上电时，温度传感器就会读出当前环境的温度，并在LED数码显示管上显示出当前的温度，该测温系统的测温范围为-40℃～110℃，按此要求设计硬件和软件以实现这一功能。 关键词：单片机 温度传感器DS18B20 温度 实验目的 充分利用网络资料，搜集资料，设计制作由51单片机为控制核心的实用系统硬件电路，完成环境温度采集、显示、设置、报警、执行等功能。 二、实验内容 本文设计是以单片机为核心，实现温度实时测控和显示。确定电路中的一些主要参数，了解温度控制电路的结构，工作原理，对该控制电路性能进行测试。 主要内容： 硬件部分设计 以STC89C52单片机作为处理器来处理数据，DS18B20温度传感器进行温度采集，八段数码管作为显示模块,利用键盘完成对温度测控。 三、设计方案 方案一：本设计是用来测控温度的，可以利用热敏电阻的感温效应，将被测温度变化的模拟信号，电压或电流的采集过来，首先进行放大和滤波后，再通过A/D转换，将得到的数字量送往单片机中去处理，用数码管将被测得的温度值显示出来。但是这种电路的设计需要用到放大滤波电路，A/D转换电路，感温电路等一系列模拟电路，设计起来较麻烦。 方案二：本设计采用单片机做处理器，可以考虑使用温度传感器，采用由达拉斯公司研制的DS18B20型温度传感器，此传感器可以将被测的温度直接读取出来，并进行转换，这样就很容易满足设计要求。 方案比较：从上面的两种方案，可以很容易看出来，虽然方案(2)软件部分设计复杂点，但是电路比较简单且精度高，方案（1）所需硬件部分比较麻烦，且精度不是太高，故采用方案(2) 下面为??统框图 2-1 单 片 机 最 小 系 统 显示模块 设置模块 采集模块 图3-1 总体方框图 本方案主处理器采用STC89C52单片机，温度采集部分采用DS18B20型温度传感器，用2位LED显示数码管作为显示部分，用来将温度显示出来。系统硬件电路部分由四大模块组成：单片机最小系统模块、温度采集模块、温度显示模块和设置模块。 系统硬件设计 最小系统模块 图4-1单片机最小系统 1、STC89C52单片机结构介绍 STC89C52单片机是一种8位微控制器，特点是低功耗、有高性能CMOS，同时内置8K字节可编程Flash存储器。芯片内拥有十分灵巧的8位微处理器和在系统可编程Flash，使得STC89C52单片机提供为许多较灵活、十分有效的解决方案，主要在工农业控制系统中。STC89C52的标准功能如下：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O接口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量的中断结构，全双工串行口。另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种工作软件，用来选择节电模式。当工作在空闲模式下，微处理器就会停止工作，允许随机存储器、定时器/计数器、串口、中断继续工作。在掉电的时候，随机存储器中的内容会被保存起来，振荡器被冻结，单片机停止一切内外部工作，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。下面为单片机引脚图 图3-2 图4-2 单片机引脚图 2、晶体振荡电路 STC89C52单片机有一个反相放大器，用来构成内部振荡器，一般会选石英晶体振荡器作为外接振荡源。此电路在加电过后会在XTAL2引脚上产生一个正弦波时钟信号，其振荡频率主要由外接的石英晶振的频率决定。电路中的两个电容C1、C2的作用有两个：一是用来帮助振荡器起振，二是用来微调晶体振荡器的频率。电容C1、C2的典型值为30pF。 图4-3 自激振荡器原理图 3、复位电路 51单片机最小系统复位电路的极性电容C1的大小直接影响单片机的复位时间，一般采用10~30uF，51单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。 图4-4 复位电路 采集、控制、报警模块 1、采集模块 本模块采用由DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器,其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、