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1、中文摘要本课题研究的是基于AT89S52型单片机控制的水温智能监控系统,以AT89S52单片机为核心，采用了温度传感器DS18B20进行温度检测。文章首先阐述了用单片机进行水温监控系统一些特性优点，以及它的现状与发展前景。然后又对系统总体设计方案的进行了深入分析。系统总体设计方案包括了系统硬件设计与系统软件设计两大部分。硬件部分用的是ATMEL公司的AT89S52单片机、温度传感器DS18B20、LCD等。而且在本设计中有对其原理、结构方面的详细的论证。软件环境主要使用了利用Keil和Protues软件进行联合仿真。该系统实现了自动控制，使水温变化情况可以进行动态的显示，并能在一定的范围内由人
2、工设定。在本文的最后是对整个系统性能测试和分析的报告。关键词：AT89S52单片机；DS18B20数字温度传感器；水温监测系统；软硬件设计AbstractWhat this topic AT89S52 SCM water temperature intelligent observation system.The single computer AT89S52 is used as a core in this designs, the DS18B20digital temperature sensor is used to measure the water temperature. The
3、 topic account many feature and advantages about the SCM water temperature intelligent observation system,and it is present situation and prospect .In this article among is to the system overall project design thorough analysis.The system overall project design has included the system hardware desig
4、n and the system software designs two major parts. What hardware part is ATMEL companys AT89S52 SCM. DS18B20 digital temperature sensor, the LCD ；And discusses the principle and hardware structure.The software enviroment is Keil and Protues emulator. It realization of the automatic control system, T
5、he water temperature stuation can be showed on the microcomputer monitor system and may be set at some degree by manpower. In this article is finally to the overall system performance test and the analysis report.Keywords:AT89S52 SCM；Water temperature Control system；DS18B20digital temperature sensor
6、；Hardware and software design目 录第一章 前言31.1论文来源及其研究背景31.2设计内容及要求4第二章 系统设计52.1总体方案设计52.2硬件各单元方案论证和选择52.2.1温度传感部分52.2.2显示部分62.2.3键盘输入部分72.2.4加热驱动控制电路部分92.2.5报警电路102.2.6电源电路11第三章 主要器件介绍123.1单片机AT89S52介绍123.2温度传感器DS18B20介绍153.3光电耦合器MOC3031M介绍19第四章 软件设计214.1主程序设计214.2温度检测模块程序设计224.3按键模块的软件设计244.4温度报警提示设计2
7、4第五章 系统仿真调试255.1总体硬件仿真电路图255.2 AT89S52端口定义265.3硬件仿真图及分析27第六章 结论30谢辞31参考文献32附录一：外文资料翻译33附录二：主程序49第一章 前 言1.1论文来源及其研究背景温度是工业生产和生活中常见的被控参数，对温度的控制效果直接影响到许多产品的质量及使用寿命，及时准确地得到温度信息并对其进行适时的控制,在许多工业场合中都是重要的环节。水温的变化影响各种系统的自动运作，例如冶金、机械、食品、化工各类工业中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的水处理温度要求严格控制。对于不同控制系统，其适宜的水质温度总是在一个范围。超过这
8、个范围，系统或许会停止运行或遭受破坏，所以我们必须能实时获取水温变化。对于，超过适宜范围的温度能够报警。同时，我们也希望在适宜温度范围内可以由检测人员根据实际情况加以改变。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。因此如何使用单片机对温度进行实时、有效的检测与控制是一个重要的研究课题。近年来，随着电子技术和信息技术的发展，微型计算机的发展也越来越快，其中单片机作为计算机的一个独特分支，打破了微型计算机按逻辑功能划分芯片结构的传统概念。单片机在一块芯片上集成CPU,ROM,RAM、I/0接口，定时器/
9、计数器和中断系统等功能部件，构成一个完整的微型计算机。由于单片机体积小、重量轻、噪声低、可靠性高，具有很强的灵活性，而且价格便宜，抗干扰能力强，开发效率高，易于产品化，它的应用已深入到工业、农业、国防、科研以及日常生活用品（家电、玩具）等各种领域。因此,我们选择设计一个简易的水温控制系统,采用单片机进行控制的水温自动控制电路，使系统能简单的实现温度的控制及显示。该系统综合运用了微机原理、自动控制原理、模拟电子技术、数字控制技术、键盘和显示技术、汇编程序语言等诸多方面的知识，是对所学知识的一次综合测试。并且通过软件编程能实现各种控制算法，使系统具有控制精度高的特点，对实现对水温的自动控制，具有重
10、大的现实意义。1.2设计内容及要求由于现代工艺越来越多的需要对实时温度进行监测和控制，而且需要的精度越来越高。所以温度控制系统引起国内外许多有关人员的重视，得到了十分广泛的应用。温度控制系统发展迅速，而且成果显著。设计并制作一个智能水温自动监控系统，实现由常温开始加热，在达到设定温度时进行恒温控制的功能。基本要求：1、控制对象为自来水，体积0.53L2、以单片机为主要控制芯片。3、温度设定范围：70-90，最小区分度为1。4、控制精度：温度控制的静态误差1。5、用十进制数码显示实际水温。6、具有通信能力，可接受其他数据设备发来的命令，或将结果传送到其他数据设备。第二章 系统设计2.1总体方案设
11、计本系统是一个以单片机为核心的温度监控系统,系统的总体框图如下。BS18B20温度传感器AT89C51单片机 显示部分输入部分报警部分自来水光电耦合器驱动加热装置图2-1：系统框图该系统利用温度传感器采集温度信号,然后被送到单片机中，并显示在LCD上，单片机把它同由键盘实现的给定温度进行比较，再由单片机根据控制策略给出PWM输出量，然后将输出量送驱动电路驱动加热装置和报警装置，从而构成了实时闭环系统。实现方案的技术路线：用按键输入标准温度值，用LCD实现显示实时水温度和输入的标准温度值，用DS18B20温度传感器进行水温度的检测，用光电耦合器moc3031m驱动加热装置完成加热调节，用Keil
12、和Protues软件进行联合仿真，用C51语言完成软件编程。2.2硬件各单元方案论证和选择硬件设计部分先找寻各单元电路最合适的设计方案，再进行单元电路设计。2.2.1温度传感部分要求对温度和与温度有关的参量进行检测，还应保证其精确性和实时性。方案1：采用热敏电阻。这种电阻是利用温度敏感的半导体材料制成，其阻值随温度变化有明显的改变。负温度系数热敏电阻器通常是有锰、钴的氧化物烧制成半导体陶瓷制成。其特点是，在工作温度范围内电阻阻值随温度是升高而降低。可满足40-90测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，不适于检测小于1的信号；而且线性度很差，不能直接用于A/D转换，应该用硬件或软件对其进
13、行线性化补偿。方案2：采用集成温度传感器，如常用的A/D590和LM35。AD590是电流型温度传感器。这种器件以电流作为输出量指示温度，其典型的电流灵敏度是1uA/K。输出电流与他所感受的温度成线性关系，工作电压可以从+4+30V范围内选用，测温范围为55+150。它与大多数其他形式的温度传感器相比不存在线性化问题，它是二端器件，使用非常方便，作为一种高电阻电流源，它不需要严格考虑传输线上的电压信号损失和噪声干扰问题，因此特别适合作为远距离测量或控制作用。 由于AD590是电流型传感器，经过电阻转换为电压值。需要多路模拟开关控制温度采样信号并有放大器放大和A/D转换器将模拟量转换为数字量，这
14、样就有许多硬件电路，且价格较高。方案3：采用DS18B20单总线式数字温度传感器。DS18B20是美国DALLAS公司生产的单总线式温度传感器。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配处理器等明显的优点，特别适合于构成多点温度测控系统，可以直接将温度转化成串行数字信号（提供9位二进制数字）给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片。它的温度测量范围为55+125，可编程为912位A/D转换精度，测温分辨率可以达到0.0625。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可以在远端引入，也可以采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到三根或两根线上，CPU只
15、需一根断口线就能与多个DS18B20通信，占用单片机的断口少，可以大大节省引线和逻辑电路。方案选择：选择方案3。理由：当前的温度传感器已经完全进入数字时代，它直接输出温度值的数字量，省去了繁琐的转换并节省了大量的硬件电路，而且精度可以做得很高。2.2.2显示部分通常的显示器多选择LED数码显示器和LCD液晶显示器。LED有7段或8段和“米”字段之分。这种显示器有共阳极和共阴极两种。方案1：采用LED静态显示方式。在这种方式下，各位LED显示器的共阳极或共阴极连接在一起并接地（或接电源正），每位的段选线分别与一个8位的锁存器的输出相连，各个LED的显示字符一经确定，相应锁存器的输出将维持不变，直到显示另一个字符为止，正因为如此，静态显示器的亮度都较高。若用I/O接口，这需要占用N*8位I/O接口（N为LED显示器的个数）。这样的话，如果显示器的个数较多，那使用的I/O接口就更多，因此在显示位数较多的情况下一般都不采用静态显示。方案2：采用LED数码显示器动态显示。动态扫描显示接口电路是把所有LED显示器的8个字段AG、DP的同名端连在一起，而每一个
