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1、I摘 要本系统的设计可以用于热水器温度控制系统和饮水机等各种电器电路中。它以单片机 AT89S52 为核心，通过 3 个数码管显示温度和 4 个按键实现人机对话，使用单总线温度转换芯片 DS18B20 实时采集温度并通过数码管显示。并提供各种运行指示灯用来指示系统现在所处状态，如：温度设置、加热、停止加热等，整个系统通过四个按键来设置加热温度和控制运行模式。本系统硬件电路设计主要包括七部分分别包括单片机最下系统电路、键盘电路、数码管及指示灯显示电路、温度采集电路、电源电路、报警电路设计、报警电路设计、加热管控制电路设计。关键词： 单片机，数码管显示，单总线，DS18B20II目 录摘 要 .I
2、目 录 .II第一章 系统总体设计 .1第二章 硬件系统设计 .42.1 单片机最小系统电路 .42.2 键盘电路 .52.3 数码管及指示灯显示电路 .62.4 温度采集电路 .72.5 电源电路 .112.6 报警电路设计 .122.7 加热管控制电路设计 .12第三章 软件系统设计 .143.1 主程序流程图 .143.2 各个模块的流程图 .153.2.1 读取温度 DS18B20 模块的流程 .153.2.2 键盘扫描处理流程 .183.2.3 报警处理流程 .19第四章 总 结 .20参考文献 .21附录 A 系统源程序 .22附录 B 系统硬件总图 .311第一章 系统总体设计本
3、系统的设计可以用于水温控制系统和电饭煲等各种电器电路中。它以单片机AT89S52 为核心，通过数码管显示温度和语音提示实现人机对话，使用温度转换芯片 DS18B20 实时采集温度并通过数码管显示，并提供各种运行指示灯用来指示系统现在所处状态，如：温度设置、加热、停止加热等，整个系统通过四个按键来设置加热温度和控制运行模式。温度控制系统可以说是无所不在，热水器系统、空调系统、冰箱、电饭煲、电风扇等家电产品以至手持式高速高效的计算机和电子设备，均需要提供温度控制功能。以计算机为例，当中的中央处理器的运行速度愈快，所耗散的热量便愈多，为免计算机系统过热而受损，有关系统必须加强温度过高保护功能。传统的
4、温度采集电路相当复杂，需要经过温度采集、信号放大、滤波、A/D 转换等一系列工作才能得到温度的数字量，并且这种方式不仅电路复杂，元器件个数多，而且线性度和准确度都不理想，抗干扰能力弱。现在常用的温度传感器芯片不但功率消耗低、准确率高，而且比传统的温度传感器有更好的线性表现，最重要的一点是使用起来方便。自动控制仪器仪表总的发展趋势是高性能、数字化、集成化、智能化和网络化。智能温度控制系统的设计是为了满足市场对成本低、性能稳定、可远程监测、控制现场温度的需求而做的课题，具有较为广阔的市场前景。本系统的核心控制芯片选用的是 51 系列单片机 AT89S52。单片机之所以在各个技术领域中能得到迅猛发展
5、，这与单片机所构成的计算机应用系统的特点是密不可分的，其主要优点如下：（1）单片机构成的应用系统有较大的可靠性。（2）系统构建简洁、易行，能方便的实现系统功能。（3）由于构成的系统是一个计算机系统，相当多的功能由软件实现，故具有柔性特点。沈阳工业大学硕士论文2（4）有优异的性能价格比。 本设计是一个基于单片机的热水器温度控制系统的电路，其结构框图如图 2.1：图 1.1 系统结构框图Figur1.1 The block diagram of system其硬件模块如下：（1）单片机最小系统电路部分。（2）键盘扫描电路部分（3）数码管温度显示和运行指示灯电路部分。（4）温度采集电路部分。（5）继
6、电器控制部分。（6）报警部分。良好的设计方案可以减少软件设计的工作量，提高软件的通用性，扩展性和可读性。本系统的设计方案和步骤如下：（1）根据需求按照系统的功能要求，逐级划分模块。Error! Reference source not found.3（2）明确各模块之间的数据流传递关系，力求数据传递少，以增强各模块的独立性，便于软件编制和调试。（3）确定软件开发环境，选择设计语言，完成模块功能设计，并分别调试通过。（4）按照开发式软件设计结构，将各模块有机的结合起来，即成一个较完善的系统。首先接通电源系统开始工作，系统开始工作后，通过按键设定温度值的上限值和下限值，确定按键将设定的温度值存储到
7、指定的地址空间，温度传感器开始实时检测，调用显示子程序显示检测结果，调用比较当前显示温度值与开始设定的温度值比较，如果当前显示值低于设定值就通过继电器起动加热装置，直到达到设定值停止加热，之后进行保温，如果温度高于上限进行报警。4第二章 硬件系统设计本次设计主要思路是通过对单片机编程将由温度传感器DS18B20采集的温度外加驱动电路显示出来，包括对继电器的控制，进行升温，当温度达到上下限蜂鸣器进行报警。P1.0 开关按钮是用于确认设定温度的，初始按下表示开始进入温度设定状态，然后通过P1.2 和P1.4设置温度的升降，按下 P1.7时，表示确认所设定的温度，然后转入升温或降温。P2.3所接的发
8、光二极管用于表示保温状态，P2.5 所接的发光二极管用于表示加热状态。P2.5接继电器，P3.1 是温度信号线。2.1 单片机最小系统电路因为89S52单片机内部自带8K的ROM和256字节的RAM，因此不必构建单片机系统的扩展电路。如图3.1，单片机最小系统有复位电路和振荡器电路。值得注意的一点是单片机的31脚 必须接高电平，否则系统将不能运行。因为该引脚不接VPEA/时为低电平，单片机将直接读取外部程序存储器，而系统没有外部程序存储器，所以 必须接VCC 。在按键两端并联一个电解电容，滤除交流干扰，增加系统抗VPEA/干扰能。Error! Reference source not foun
9、d. 5C230PFC330PF、1 12MEA/VP31X119 X218RESET9RD17 WR16INT012 INT113T014 T115P101 P112P123 P134P145 P156P167 P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P30TXD 11RXD 10U2+C410UFVCCR310KVCCAT89S52VCC112234SW5SW-PB(、)图 2.1 单片机最小系统图Figur2.1 The diagram of SCM minimum system2.2 键盘电路键盘是单片机应用系统中的主要输入设备，单片机使用的键盘分为编码键盘和非编码键盘。编码键盘采用硬件线路来实现键盘的编码，每
