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1、 辽宁科技大学本科生毕业设计 第I页基于DS18B20的孵化器温度控制系统摘 要目前，大多数温度测控系统在进行温度检测时，都是用普通的模拟型温度传感器将温度转化为电量后，经信号放大电路放大到适当的范围，再由A/D转换器转换成数字量来完成的。这种电路结构复杂，调试困难，精度易受元器件参数的影响。本设计采用集成温度传感器DS18B20，该传感器可以将温度信号直接转化为数字量输出，该电路结构简单、可靠性强。本设计的硬件部分以PIC16C57单片机为核心,扩展8255、DS18B20、键盘显示器等器件。通过单片机的编程，实现了以下功能：孵化器温度的测量与显示；用户设定功能；对电加热管的模糊化控制。实践
2、证明，孵化器温度控制系统中应用单片机，具有设计简单、温控准确、可靠性高、功能易扩展等优点。关键词:温度检测,数字温度传感器,单片机，模糊控制Hatchibator Temperature Control System Based on DS1820AbstractAt present，the majority temperature observation control system when carries on the temperature examination, all is with the ordinary simulation temperature sensor the t
3、emperature after the electric quantity inversion, enlarges through the signal enlargement electric circuit to the suitable scope, and by A/ D switch transforms the digital quantity to complete. This kind of electric circuit structure complex, the debugging difficult, precision easily primary device
4、parameter influence. This design uses integrated temperature sensor DS1820, this sensor may transform the temperature signal as the digital quantity output directly, this electric circuit structure simple, reliable.This design “hatchibator temperature control system based on DS1820 ” the hardware pa
5、rt take the PIC16C57 single-chip microcomputer circuit as a core, Expands 8255、DS1820、keyboard monitor and so on. Through the single-chip microcomputer circuit programming, has realized the following function: Hatchibator temperature survey and demonstration; User hypothesis function; To electric he
6、ating tube fuzzy control .The practice proved that, the hatchibator temperature control system, has the design simply, temperature control accuracy, the reliability high, the function easy to expand the merits and so on.Key word: Temperature measuring, Digital temperature sensor, The single-chip mic
7、rocomputer, Fuzzy control目 录1 绪论11.1 本设计研究的意义11.2 单片机在温度控制上的探讨11.3 本设计采用的单片机及温度采集芯片21.4 本设计的研究内容32 DS18B20数字温度传感器的原理与构造42.1 DS18B20的特性42.2 DS18B20引脚及功能42.3 DS18B20的工作原理62.4 多片DS18B20连接时的结构与原理82.4.1 DS18B20的内部结构82.4.2 DS18B20的测温原理92.4.3 DS18B20与单片机的典型接口设计103 PIC16C57单片机的原理与结构123.1 运算器ALU及工作寄存器W123.2
8、程序存储器123.3 数据存储器133.4 I/O口134基于DS18B20的孵化器温度控制系统的硬件设计154.1 硬件设计154.2 键盘和显示功能164.3双向可控硅174.4 模糊控制器的实现194.4.1 概述194.4.2 实测值的模糊化204.4.3 模糊控制规则214.4.4 模糊关系矩阵与决策225软件设计245.1 主程序流程图245.2 DS18B20读温度流程图25结 论28致 谢29参考文献30附录A源程序311 绪论自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。在工业控制、自适应控制及数据采集等系统中，传统的处
9、理单元通常采用通过计算机或工业计算机。但随着单片机技术的发展，很多传统的处理单元都可以用单片机系统或单片机加计算机来代替。如在温度、湿度、液位、浓度等控制设备中。通过单片机对被控对象进行控制将成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。本设计就是用单片机构建一个孵化器温度控制系统。1.1 本设计研究的意义长期以来，人们在测量温度时，大部分是由常规的测温方法测量。检测精度要求较高时，调节电路复杂，A/D的位数高，使设计系统的成本居高不下，所以很难普及。随着电子技术的发展，出现了很多功能完备的低功耗、低电压、大规模集成电路，以单片机为核心，可实现自动化控制。具备控制精度高、耗能低、使用方便等优点。具有
10、断电保护，断电后原设备参数保存，手自动转换功能，可实现自动开机与关机.。 单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制，但那些温度检测与控制电路通常较复杂，成本也高，本文提供了一种低成本的利用单片机I/O口实现的温度检测的电路，该电路非常简单，且易于实现，并且适用于几乎所有类型的单片机。 现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到温度控制。单片机控制温度不仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了各个方面，随着人们生活质量的提高，家庭生活中都会见到单片机控制温度的影子，单片机控制温度将更好的服务于社会。1.2 单片机在温度控制上的探讨传统的热处理炉的温度
11、控制系统，采用模拟系统，记录控制，无法实现曲线的输入。它由手动给定温度控制信号决定炉体的温度。当要按某一温度曲线运行时，必须频繁调节输入的给定温度信号，它必须参考时间在温度达到某一水平时，改变输入控制信号，从而又维持炉体温度在某一阶段。这种控制方法温度不高，而且模拟系统无法实现用电子方法显示炉体温度。由于近代工业技术的发展，对温度控制的要求越来越高，模拟系统由于有以上的缺点，已无法满足现代工业技术的需要，已被逐渐取代。微型计算机的问世给测温、控温技术的发展创造了有利的条件，使温控技术从传统记录控制进入了智能控制。近几年来，热处理炉温度的控制有了很大的发展，采用单片机的温控仪表相继投入市场，并广
12、泛地应用在热处理的生产上。由于温控仪表为通用型仪表，它能实现温度曲线的输入，及显示和修改功能，附以相应的外围硬件电路，就能实现炉体温度的智能控制，它可广泛应用在工业的各个领域，而且其调节温度的精度较高，能满足现代工业技术的需要。但对一个专用的热处理炉，温控仪表其通用型的控制功能，在此使用会造成功能上的浪费，同时由于温控仪表的价格较高，故不宜采用。比较合理的热处理炉的温度控制系统，是采用单片机加以相应的外部硬件电路如检测、扩展、输出控制电路等来实现热处理炉的温度控制。由于使用单片机的核心的控制系统，可以实现炉温的智能控制，同时可以通过设置键盘，按工艺需要可以输入给定的温度数值。合理的硬件电路的设
13、计及系统的控制程序，可以保证热处理炉的温度控制精度较高，同时使系统可以安全可靠地运行。由于单片机相对于温控仪表来说价格低，同时功能强大，故热处理炉的温度控制宜采用单片机为核心。1.3 本设计采用的单片机及温度采集芯片随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能够独立工作的温度检测和显示系统已经应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件，热敏电阻成本低，但需要后续信号处理电路，而且热敏电阻的可靠性相对较差，测量温度的准确度低，检测系统的精度差。针对这种情况，我选用了美国DALLAS公司最新推出的DS18B20数字式温度传感器，它与传统的热敏电阻温度传感器不同，它能够直接读出
14、被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9位的数字值读数方式，可以分别在93.75ms和750ms内将温度值转化9位的数字量。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高,并用DS18B20和PIC16C57单片机研制了一个温度检测与控制系统,该系统具有实用性强、可靠性高等特点。PIC16C57 八位单片机具有指令少、执行速度快等优点，其主要原因是PIC系列单片机在结构上与其它单片机不同。该系列单片机引入了原用于小型计算机的双总线和两级指令流水结构。由于要进行7点温度检测与控制，PIC16C57的I/O口不够，因此用它的A口和B口扩展了一片8255。该系统用于对7台孵化机温度的群
15、控（在现代商用机械通风的孵化机内，温度通常设置为36.037.0）。可以通过键盘对每一台进行上下限的温度设定，只要有一台的温度超出设定范围，系统就报警并显示该温度点的序号和温度值。系统的测量精度为0.5，完全能满足孵化机控制系统的要求。该系统还可以作为控制温度在DS18B20测量温度范围内的多点温度通用控制器。1.4 本设计的研究内容 本文这个基于单片机孵化器温度控制系统能很好的完成适时控制，而且控制温度的精度也很高，投资小，效益高等，有许多以前系统所不具备的优点。本控制系统是以单片机控制为核心，外扩硬件电路、液晶显示器来完成系统的正常工作。并能根据用户的不同需要，给予提供不同的温度，并能使系统的自检的结果和故障的原因在液晶显示器上显示出来。本系统的外扩硬件电路是保证该系统正常运行必不可少的组成部分，本文将就每部分硬件电路的设计及模糊控制原理做以详细介绍。2 DS18B20数字温度传感器的原理与构造美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20, DS18B20是由可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字
