基于51单片机水温检测控制系统说明书.doc

基于单片机的水温检测控制系统设计 学生姓名 王培同 院系名称 机电学院 专业名称 机械电子工程 班 级 机电132 学 号 201300384228 指导教师 完成时间 目 录 1 引言 4 2 设计要求 4 2.1 基本要求 4 2.2 扩展功能 4 3 总体方案设计 4 3.1 方案论证 4 3.1.1 方案一 4 3.1.2 方案二 5 4 硬件设计 5 4.1 单片机系统 5 4.2 数字温度传感器模块 6 4.2.1 DS18B20性能 6 4.2.2 DS18B20外形及引脚说明 7 4.2.3 DS18B20接线原理图 7 4.2.4 DS18B20时序图 7 4.2.5 数据处理 9 4.3 显示电路 10 4.4 声光报警电路 10 4.5 键盘输入电路 11 5 软件设计 11 5.1 主程序模块 11 5.2 读温度值模块 12 5.3 中断模块 14 5.4 温度设定、报警模块 16 6 源程序 19 7 总结 26 参考文献： 28 1 引言 随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便是不可否定的，各种数字系统的应用也使人们的生活更加舒适。数字化控制、智能控制为现代人的工作、生活、科研等方面带来方便。其中数字温度计就是一个典型的例子。 数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便、测温范围广、测温精确、功能多样话等优点。其主要用于对测温要求准确度比较高的场所，或科研实验室使用，该设计使用STC89C52RC单片机作控制器，数字温度传感器DS18B20测量温度，单片机接受传感器输出，经处理用 LCD实现温度值显示。 2 设计要求 2.1 基本要求 实现实时温度显示，测温范围0～1200C，误差50C以内。 2.2 扩展功能 温度报警，能任意设定温度范围实现温度的报警。 温度控制，利用继电器控制热得快，当设置好温度上下限后，当没有超过温度上限时，继电器吸合，热得快通电，加热水温。当超过设置的温度上限时，继电器断开，热得快断开。 3 总体方案设计 3.1 方案论证 3.1.1 方案一 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件，将随被测温度变化的电压或电流采样，进行A/D转换后就可以用单片机进行数据处理，实现温度显示。这种设计需要用到A/D转换电路，增大了电路的复杂性，而且要做到高精度也比较困难。 3.1.2 方案二 考虑到在单片机属于数字系统，容易想到数字温度传感器，可选用DS18B20数字温度传感器，此传感器为单总线数字温度传感器，起体积小、构成的系统结构简单，它可直接将温度转化成串行数字信号给单片机处理，即可实现温度显示。另外DS18B20具有3引脚的小体积封装，测温范围为-55~+125摄氏度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，其测量范围与精度都能符合设计要求。 以上两种方案相比较，第二种方案的电路、软件设计更简单，此方案设计的系统在功耗、测量精度、范围等方面都能很好地达到要求，故本设计采用方案二。 4 硬件设计 4.1 单片机系统 本设计采用STC89C52RC单片机作为控制器，完成所有功能的控制，包括： DS18B20数字温度传感器的初始化和读取温度值 LED数码管显示驱动与控制 按键识别和响应控制 温度设置和报警 温度值的存储和读取 单片机系统电路原理图： 图2 单片机系统原理图 4.2 数字温度传感器模块 4.2.1 DS18B20性能 独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通信 简单的多点分布应用 无需外部器件 可通过数据线供电 零待机功耗 测温范围-55~+125℃，以0.5℃递增 可编程的分辨率为9~12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃ 温度数字量转换时间200ms，12位分辨率时最多在750ms内把温度转换为数字 应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计和任何热感测系统 负压特性：电源极性接反时，传感器不会因发热而烧毁，但不能正常工作 4.2.2 DS18B20外形及引脚说明 图3 DS18B20外形及引脚 GND：地 DQ：单线运用的数据输入/输出引脚 VD：可选的电源引脚 4.2.3 DS18B20接线原理图 单总线通常要求接一个约4.7K左右的上拉电阻，这样，当总线空闲时，其状态为高电平。 图4 DS18B20接线原理图 4.2.4 DS18B20时序图 主机使用时间隙来读写DS18B20的数据位和写命令字的位。 初始化时序如下图： 图5 DS18B20初始化时序 DS18B20读写时序： 图6 DS18B20读写时序 4.2.5 数据处理 高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如表5所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字