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1、一、引言 - 2 -二、实验的主要目的和要求分析 - 2 -1.目的： - 2 -2.实验要求： - 2 -三、设计说明 - 3 -1. 设计原理 - 3 -2. 系统目标 - 3 -四、硬件设计 - 3 -3. 温度传感器电路 - 4 -1) 温度传感器DS18B20- 4 -2) DS18B20 的性能特点 - 5 -3) DS18B20的工作原理-5 -4. 7289工作电路 - 8 -1) 7289A 特性-8 -2) 引脚功能说明 - 8 -3) 指令控制 - 9 -4) 7289电路图-11-5. 键盘与显示 -11-1) 键盘单元 -11-2) 显示单元 -12-3) 键盘与显示
2、电路 -12-6. 驱动电路 -13-五、软件设计 -15-1. 温度测量 -17-1) 读取温度 -17-2) 显示温度 -17-2. 显示与修改参数 -18-1) 显示参数 -19-2) 修改参数 -20-六、附录 -21-1. 附录 A -21-2. 附录 B-22-引言温度是工业中主要被控参数之一,与之相关的各种温度控制系统广泛应用于 冶金,化工,机械,食品等领域。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制， 有些工艺过程对温度的控制效果直接影响到产品的质量，因而设计一种较为理想 的温度控制系统是非常有价值的。本设计就是在单片机基础上通过外加传感器 等，实现室内温度的测量及控制，主要利
3、用单片机的信息采集及处理能力。 本设计同时可利用于各种温控环境中，例如蔬菜大棚温度控制，养殖场孵化 环境温度控制等，旨在采用低成本器件实现较高精度的温度控制，具有一定 的实用性。二、 实验的主要目的和要求分析1. 目的：(1) 通过查阅相关资料,深入了解采集的原理(2) 学习有关电子技术知识(3) 掌握可视化操作界面设计(4) 设计温室恒温控制系统的原理图,构建硬件平台(5) 制作出样机并测试达到功能和技术指标要求2. 实验要求：功能说明:1. 恒温范围 20 摄氏度,误差正误一度,调节时间5 分钟.2测量精度0.1。C,最多可达4位有效数字.3. 通过继电器和小灯泡,小风扇的配合,当温度低于
4、预定界限时 ,便启动加热装 置(用灯泡模拟),当温度 高到预定范围后,停止加热装置:当温度高于预定界 限时,便启动降温装置(用小风扇代替),当温度降低到预定范围后 ,便停止降 温装置.三、 设计说明1. 设计原理本系统通过传感器 DS18B20 采样温度值，将采得的十六进制温度值转换为 精度为 0.1的十进制温度，并显示。当温度高于或低于用户设定的报警上下限 值是，蜂鸣器响。当温度高于控制值时开启风扇，低于控制值时开启灯泡。采用 7289A 作为智能显示驱动芯片，单片机即可完成 LED 现实，键盘接口的全部功2. 系统目标温度控制器采用温度传感器DS18B20,每隔一定时间或实时采集室内温度，
5、 在屏幕上显示并与设定值相比较，在设定的温度允许范围内对室内的温控系统 （空调系统、暖气系统）进行调控， 使室内温度始终保持在一个合适的范围内， 根据不同的工作环境设定温差允许的精度，以便于满足生活工作及生产环境需 要。该温度控制器配制一些键（类似于空调机的控制面板：09 数字输入、功能 选择键），提供给用户来进行温度的增减及初始值的设定等。温控器同时配制LED 数码显示，实时显示室内的温度。温控器在检测到室内的温度超过上下限（max， min），并已经超出温控系统的调控范围时，能够通过声音报警提示人们注意并作 出相应的调整以满足温度要求。当低于设定值（lower）时加热装置开启，当高 于设定
6、值（upper）时风扇开启。整个温控器的设计包括硬件系统与软件系统的设计。硬件设计设计基于DS18B20的数字式温度控制系统，控制电路主要包括，led显 示电路、按键电路、温度检测电路及控制电路。总体设计框图如图 1：图 1 温度控制系统原理硬件结构框图3. 温度传感器电路1) 温度传感器 DSl8B20由美国 DALLAS 半导体公司生产的 DSl8B20 型单线智能温度传感器，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、测控系统和大型设备中，例如多路温度测控仪、中央空调、 大型冷库、恒温装置等。DS18B20的电源电压范围均扩展到+3+
7、5.5V, DS18B20 还能对温度分辨力进行编程，选择 9 位12 位模式下工作，在 12 位模式下的最 高分辨力可达0.0625被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其 工作电源既可在远端引入，业可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联 到三根或者两根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处 理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。从而可以看出DS18B20可以非 常方便的被用于远距离多点温度检测系统。综上，在本系统中我采用温度芯片DS18B20测量温度。该芯片的物理化学性 很稳定，它能用做工业测温元件，且此元件线形较好。在 0100 摄氏度
8、时，最 大线形偏差小于 1 摄氏度。该芯片直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理 及控制。2) DS18B20 的性能特点(1) DS18B20采用DALLAS公司独特的“单线(1-Wire)总线”专有技术，与 单片机通信只要一根 I/O 线;(2) 在测温范围是-55+125C时，测量误差不超过2C,在-10+85C范 围内，可确保测量误差不超过0.5 C;(3) 在构成大型温控系统时，允许在单线总线上挂接多片 DSl8B20;(4) 低压供电，电源范围从35V，也可以直接从数据线上窃取电源；(5) 数据位可编程912位，转换12位实践为750ms(最大)；(6) 用户可自设定报警上下限温
9、度;(7) 报警搜索命令可识别和寻址哪个器件的温度超过预定值;3) DS18B20 的工作原理DS18B20的原理与DS1820的原理是一样的。DS18B20继承了 DS1820的所有 优点。DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装，引脚排列如图2所示。 I/O为数据输入/输出端(即单线总线)，它属于漏极开路输出，外接上拉电阻后, 常态下呈高电平。UDD是可供选用的外部+5V电源端，不用时需接地。GND为地， NC 为空脚。1)DSl8B20 原理DSl8B20 内部测温电路框图如图 3 所示。低温度系数振荡器用于产生稳定的 频率/ ,高温度系数振荡器则相当于T/转换器，能将被测温
10、度t转换成频率信 0号/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 0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 0振荡器来决定。每次测量前，首先将-55C所对应的基数分别置入减法计数器、 温度寄存器中。在计数门关闭之前若计数器已减至零，温度寄存器中的数值就增 加0.5C。然后，计数器依斜率累加器的状态置入新的数值，再对时钟计数，然 后减至零，温度寄存器值又增加0.5C。只要计数门仍未关闭，就重复上述过程, 直至温度寄存值达到被测温度值。这就是DS18B20的测温原理。斜率累加器能对 振荡器的非线性予以补偿，提高测量准确度。需要指出，温
11、度值本应为 9 位（其中，符号占一位），但因符号位又被扩展成 高 8 位，故实际以 16 位补码的形式读出。其中，高 8 位代表符号，“0”表示 t0C， “1”表示t0C；低8位则以0.5C/LSB。图 3 内部测温电路框图低八位232221202-12-22-32-4高八位SSSSS262524表 1-1 DS18B20 中温度字节中的位定义:DS18B20型单线智能温度传感器典型的测温误差在070C范围内，DS18B20 的上、下限测温误差分别为+0.5C、-0.5C，而典型产品的误差仅为土0.25C。(2) DS18B20 读温度流程1总线上只有一个器件复位 一发CCH SIP ROM
12、命令一发44H开始转换一延时一复位 发CCH SIP ROM命令 一发读存储器命令一连续读出两个字节数据(温 度)一结束2总线上挂有多个器件复位发55H MATCH ROM命令 发64位地址 发44H开始转换 延时一 复位 发55H MATCH ROM命令 发64位地址发0BE读存储器命令 一连续读出两个字节数据(温度)一 复位 一*结束(3)测温电路图分析：如图4所示。本系统多路次采集温度值，故使用两个DS18B20,分别与单 片机的 P1.4 和 P1.5 管脚相连。采用集中外部供电的方式。采集获得的信息由 P1.4和P1.5管脚送入单片机。4. 7289 工作电路7289A是广州周立功单
13、片机发展有限公司自行设计、具有SPI串行接口功能、 可同时驱动8位共阴式数码管智能显示驱动芯片该芯片同时可连接多达64键键 盘矩阵。单块芯片即可完成LED显示以及键盘接口全部功能7289A内部含有译码 器，可直接接收BCD码或16进制码，并同时具有2种译码方式，此外还具有多种 控制指令，如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等，通过7289A自身所具有片选 信号，可以方便地实现多于8位显示或多于64 键键盘接口。RTCC 1厂28RESETVBD227RCNC326CLK0VSS425DIG7NC524DIG6CS623DIG5CLK722DIG4DATA 821DIG3KEY920DIG2SG10
14、19DIG1SF1118DIGOSE1217DFSD1316SASC1415SB图 5 7289 管脚图1) 7289A 特性该芯片主要特性如下： 带有串行接口，无需外围元件即可直接驱动LED；各位可独立控制译码/不译码及消隐和闪烁属性; 具有(循环)左移(循环)右移指令；具有段寻址指令，可方便地控制独立LED显示器； 内含64键键盘控制器以及去抖动电路；2) 引脚功能说明 VDD(12) +5v 电源 NC(35) 不连接，必须悬空 VSS(4)接地 CS(6)片选输入。此脚为低电平时，可向芯片发送指令及读取键盘数据 CLK(7) 同步时钟输入端。向芯片发送数据及读取键盘数据时，此引脚电平 上升沿表示数据有效 DATA(8) 串行数据输入/输出端。当芯片接收指令时，此引脚为输入端；当 读取键盘数据时，此引脚在读指令最后一个时钟下降沿变为输出端。 KEY(9) 按键有效输出端。平时为高电平，当检测到有效按键时，此引脚变 为低电平 SGSA(1016)段ga驱动输出 DP(17) 小数点驱动输出 DIG0DIG7 (1825) 数字 07 驱动输出 Osc2(26)
