《基于单片机水温控制器的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机水温控制器的设计（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 基于单片机的水温控制器的设计摘 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。关键词： 单片机；数码管显示；单总线；DS18B20THE DESIGN OF THE CONTROLLER FOR WATER TEMPERATURE BASED ON MCUABSTRACTThis system can b
2、e used in the design of the water heater temperature control system and various electrical appliances such as rice cookers circuit. The core of it is a microcomputer AT89S52. It realize interactive between people and device by three digital display temperature and four keys. The temperature conversi
3、on 1WIRE BUS chip DS18B20 real-time sampling and display the temperature through the digital and provide various indicator to indicate different states of the system now,eg. settings temperature,heating,stop etc. The whole system use four keys to set up the heating temperature and control mode.KEYWO
4、RDS: Microcomputer; Digital Display; 1WIRE BUS; DS18B20I 目 录1 绪论- 1 -2 系统总体设计- 2 -2.1硬件总体设计- 2 -2.1.1硬件系统子模块- 2 -2.2 软件总体设计- 2 -3 硬件系统设计- 4 -3.1硬件电路分析和设计报告- 4 -3.1.1单片机最小系统电路- 4 -3.1.2 键盘电路- 5 -3.1.3 数码管及指示灯显示电路- 5 -3.1.4 温度采集电路- 7 -3.1.5 电源电路- 11 -3.1.6报警电路设计- 12 -3.1.7加热管控制电路设计- 12 -4 系统软件设计- 14 -
5、4.1主程序流程图- 14 -4.2各个模块的流程图- 16 -4.2.1读取温度DS18B20模块的流程- 16 -4.2.2键盘扫描处理流程- 18 -4.2.3 报警处理流程- 18 -5 系统调试- 20 -5.1 硬件电路调试- 20 -5.2 软件调试- 20 -5.3 系统操作说明- 21 -5.4数据测试- 21 -总 结- 23 -致 谢- 24 -参考文献- 25 -附录一：系统源程序- 26 -附录二：系统硬件总图- 35 - 2 - 基于单片机的水温控制器的设计1 绪论本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
6、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。传统的温度采集电路相当复杂，需要经过温度采集、信号放大、滤波、AD转换等一系列工作才能得到温度的数字量，并且这种
7、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，单片机在各个技术领域中的迅猛发展，与单片机所构成的计算机应用系统的特点有关： 单片机构成的应用系统有较大的可靠性。 系统构建简洁、易行，能方便的实现系统功能。
8、 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。 有优异的性能价格比。2 系统总体设计2.1硬件总体设计设计并制作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：电源单片机AT89S52数码管显示继电器温度传感器DS18B20报警键盘指示灯图 21 系统结构框图2.1.1硬件系统子模块(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) 继电器控制部分(6) 报警部分2.2 软件总体设计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
9、骤如下：(1) 根据需求按照系统的功能要求，逐级划分模块。(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
10、，之后进行保温，如果温度高于上限进行报警。3 硬件系统设计3.1硬件电路分析和设计报告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。P1.7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P1.5和P1.6设置温度的升降，再次按下P1.7时，表示确认所设定的温度，然后转入升温或降温。P2.3所接的发光二极管用于表示加热状态，P2.5所接的发光二极管用于表示保温状态。P2.3接继电器。P3.1是温度信号线。整个电路都是通过软件控制实现设计要求。3.1.1单片机最小
11、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31，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。因为该脚不接时为低电平，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，增加系统抗干扰能力。图31 单片机最小系统图3.1.2 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，每按下一个键，键盘能够自动生成按键代码，并有去抖功能。因此使
12、用方便，但硬件较复杂。非编码键盘仅仅提供键开关状态，由程序来识别闭合键，消除抖动，产生相应的代码，转入执行该键的功能程序。非编码键盘中键的数量较少，硬件简单，在单片机中应用非常广泛。图为按键和AT89S52的接线图，检测仪共设有4个按键，每个按键由软件来决定其功能，4个按键功能分别为：(1) SW1：设定按键(设定按键)(2) SW2：加法按键(当前位加5)(3) SW3：减法按键(当前位减5)(4) SW4：退出设置键(系统初始化) 图32 单片机最小系统3.1.3 数码管及指示灯显示电路（1）数码管显示说明各个数码管的段码都是单片机的数据口输出，即各个数码管输入的段码都是一样的，为了使其分
13、别显示不同的数字，可采用动态显示的方式，即先只让最低位显示0(含点)，经过一段延时，再只让次低位显示1，如此类推。由视觉暂留，只要我们的延时时间足够短，就能够使得数码的显示看起来非常的稳定清楚，过程如表3-1。表3-1 数码管编码表段码位码显示器状态08H01H0abH02H112H04H222H08H3a1H10H424H20H504H40H6aaH80H7本论文中使用了3个数码管，其中前两位使用动态扫描显示实测温度，在设置加热温度的时候，两个数码管是闪烁，以提示目前处在温度设置状态。第三位数码管静态显示符号“”。（2）运行指示灯说明本热水器温度控制系统中共使用到3个LED指示灯和3个数码管
14、。右上角的红色LED是电源指示灯；数码管右边的红色LED是加热指示灯，当刚开机或温度降到设定温度5以下时，该灯会亮，表示目前处于加热状态；当温度上升到设定温度时，该LED灭，同时数码管右边的绿色LED亮，表示目前处于保温状态，用户可以使用热水器；当温度再次下降到设定温度5以下时，绿色LED灭，红色加热的LED灯亮，不断循环。图33 LED数码管显示电路图3.1.4 温度采集电路（1） DS18B20介绍Dallas最新单线数字温度传感器DS18B20简介新的“一线器件”体积更小、适用电压更宽、更经济。Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20、DS1822“一线总线”数字化温度传感器同DS18B20一样，DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55+125，在-10+85范围内,精度为0.5。DS1822的精度较差为2。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。其DS18
