基于DS18B20温度控制系统的设计.doc

目录 一、系统的总体设计 1 （一）设计背景 1 （二） 电路的总体工作原理 1 二、方案论证 2 （一）题目分析 2 （二） 温度传感器的选择 3 （三） 显示器的选择 3 （四） 报警模块 4 （五） 芯片部分 4 三、系统的硬件设计 5 (一) 单片机最小系统的设计 5 （二）温度传感电路设计 6 （三） 显示电路的设计 9 （四） 温控电路及报警电路的控制 10 （五） 主控部分说明 11 四、系统的软件设计 14 （一）系统的主程序设计 14 （二） LCD（1602）显示电路的控制 15 （三） 温控电路及报警电路的控制 15 五、产品制作 16 （一）PCB板设计 16 （二） PCB元件布局 16 致谢 17 参考文献 18 附录 18 附录A 元器件清单 18 附录B 程序 19 附录C 仿真图 24 原理图 24 3D图像 25 基于DS18B20温度控制系统的设计 （ 应用电子技术08（1）班， *****） 摘要:随着科技的不断进步，在工业生产中温度是常用的被控参数，而采用单片机来对这些被控参数进行控制已成为当今的主流。本文介绍了数字温度测量及自动控制系统的设计。主要组成部分：AT89C51单片机、温度传感器、显示电路、温度控制电路。它可以实时的显示和设定温度，实现对温度的自动控制。而且设有超温报警程序。测试表明，本设计对温度的控制有方便、简单的特点，大幅提高了被控温度的技术指标。本设计以AT89S51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测与温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。 关键词: 单片机; DS18B20温度传感器; 报警系统; 显示 一、系统的总体设计 （一）设计背景 温度控制广泛应用于人们的生产和生活中，人们使用温度计来采集温度，这样不但控制精度低、实时性差，而且操作人员的劳动强度大。即使有些用户采用半导体二极管作温度传感器，但由于其互换性差，效果也不理想。在某些行业中对温度的要求较高，由于工作环境温度不合理而引发的事故时有发生。对工业生产可靠进行造成影响，甚至操作人员的安全。为了避免这些缺点，需要在某些特定的环境里安装数字温度测量及控制设备。本设计由于采用了新型单片机对温度进行控制，以其测量精度高，操作简单。可运行性强，价格低廉等优点，特别适用于生活，医疗，工业生产等方面的温度测量及控制。 本设计是一个数字温度测量及控制系统，能测柜内的温度，并能在超限的情况下进行控制、调整，并报警。保证环境保持在限定的温度中。 （二） 电路的总体工作原理 温度控制系统采用AT89S51八位机作为微处理单元进行控制。采用4X4键盘把设定温度的最高值和最低值存入单片机的数据存储器，还可以通过键盘完成温度检测功能的转换。温度传感器把采集的信号与单片机里的数据相比较来控制温度控制器。 系统框图如图（1）： 图（1） 系统框图 根据系统的设计要求，选择DS18B20作为本系统的温度传感器，选择单片机AT89S51为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。选用数字温度传感器DS18B20，省却了采样／保持电路、运放、数／模转换电路以及进行长距离传输时的串／并转换电路，简化了电路，缩短了系统的工作时间，降低了系统的硬件成本。 该系统的总体设计思路如下：温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到AT89S51单片机上，经过51单片机处理，将把温度在显示电路上显示，本系统显示器为点阵字符LCD，1602液晶模块。本系统除了显示温度以外还可以设置一个温度值，对所测温度进行监控，当温度高于或低于设定温度时，开始报警并启动相应程序（温度高于设定温度时，蜂鸣器响；当温度低于设定温度时，蜂鸣器响）。 二、方案论证 本章主要对毕业设计的题目进行了分析，根据要实现的功能，综合比较几种设计方法，提出了实现系统功能的最佳方案。 （一）题目分析 本设计是一个数字温度控制系统，能测量温度，并能在超限的情况下进行控制、调整，并报警。 1. 具体控制要求 根据设计的要求，要利用温度传感器实时温度。当温度高于设定的温度时，蜂鸣器发出响声提示。当温度低于设定的温度时，蜂鸣器发出响声对其进行提示。同时要求能设定温度。毕业设计的主要任务是能对温度进行自动的检测。设计中采用单片机来控制温度，因此要有温度的采集电路，键盘控制显示电路，温控电路，报警电路等几个部分。 要实现系统的设计要用到的知识点有单片机的原理及其应用，温度传感器的原理 （二） 温度传感器的选择 方案一、 采用模拟集成温度传感器 集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器，它