单片机恒温控制器.doc

单片机综合设计 恒温控制器 专 业 班 级 ： 测控102 学 生 姓 名 ： 罗丽娇 学 号 : 120103107056 指 导 老 师 ： 程万胜 基于单片机的恒温控制器的设计与实现 一. 设计目的 在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题常用的温度传感器，具有体积小，硬件开消低，抗干扰能力强，精度高的特点。5V、+12V和-12V直流电源,主要用到了集成稳压块7805、7812和7912。测温电路负责将现场温度近似线性的转换为0—5V的直流电压信号，信号送至单片机。单片机将测温电路送过来的电压信号进行显示和计算，并通过相应的程序完成相应的动作。单片机最小系统是单片机以及整个系统能够正常工作的前提，包括晶振电路，复位电路等。 三.系统硬件设计 1.单片机的选择： AT89S52是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机。片内带有一个8KB的Flash可编程、可擦除只读存储器（EPROM）。它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器（NURAM）技术，而且其输出引脚和指令系统都与MSC-51兼容。片内的Flash存储器允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此AT89S52是一种功能强、灵活性高，且价格合理的单片机，可方便地应用在各种控制领域。同时支持ISP在线下载。 2.温度传感器的选择： DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。 DS18B20产品的特点只要求一个端口即可实现通信。 （2） 在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。 （3） 实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。 （4） 测量温度范围在－55°C到＋125°C之间。 （5） 数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。 （6） 内部有温度上、下限告警设置。 DS18B20的测温原理 本系统在温度采集中使用的DS18B20测温原理图如图3-2所示：图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数，进而完成温度测量，计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55℃所对应的一个基数分别置入减法计数器1、温度寄存器中。 图4-2 DS18B20测温原理图 (2) DS18B20的性能特点 DS18B20是一种使用方便的温度传感器，其性能特点如下： （1） （264位经过激光修正的只读存储器ROM （3DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号 （4 （555℃到＋125℃之间，测量分辨率为0.0625℃ （6） 9位到12位选择 （7） （8） （9） 3.0～5.5V （）[7]。 (3) DS18B20的引脚功能 图4-3 底视图3脚的PR-35封装DS18B20数字温度传感器，引脚功能如下表所示： DS18B20的引脚功能描述 名称 引脚功能描述 1 GND 接地信号 2 DQ 数字信号输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。 3 VDD 可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地，也可以向 器件提供电源 (5) DS18B20的内部存储器 DS18B20的内部有一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL。高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如表3-2所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，对应的温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。表中对应的一部