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1、基于DS18B20的恒温控制器设计Designed of The Constant Temperature Which is based on DS18B20摘 要恒温控制在任何地方都有着举足轻重的地位，在工业生产中，温度的控制直接影响着工业生产；在家庭中，其直接影响着生活的品质与安慰。本设计是基于AT89C51单片机的恒温箱控制系统，系统分为硬件和软件两部分，其中硬件包括：温度传感器、显示、控制和报警的设计；软件包括：键盘管理程序设计、显示程序设计、控制程序设计和温度报警程序设计。编写程序结合硬件进行调试，能够实现设置和调节初始温度值，用LCD显示，当加热到设定值后立刻报警。另外，本系统通过
2、软件实现对按键误差、加热过冲的调整，以提高系统的安全性、可靠性和稳定性。本设计从实际应用出发选取了体积小、精度相对高的数字式温度传感元件DS18B20作为温度采集器，单片机AT89C52作为主控芯片，LCD屏作为显示输出，实现了对温度的实时测量与恒定控制。关键词：单片机 传感器 温度IAbstractTemperature control in any place has a pivotal role in the industrial production, the control of the temperature directly affect the industrial produ
3、ction; In the household, its directly influences the quality of the life and comfort .The design is based on AT89C51 single-chip microcomputer control system of the constant temperature box, the hardware and software system is divided into two parts, including hardware including: temperature sensor
4、display and control and alarm design; The software includes: the keyboard management program design shows that the program design control program design and temperature alarm program design write a program combining hardware debugging, will be able to realize the Settings and adjusting the initial t
5、emperature, use LCD display, when heated to set data immediately after the alarm in addition, the system through the software to realize error heated flush buttons adjustment, the security of the system to improve the reliability and stability.Key words:AT89C52 temperature sensor temperature目录摘 要IAb
6、stractII绪 论11 硬件电路的设计21.1 总体设计21.1.1 系统实现的功能21.1.2 系统实现方案的选择21.1.3 系统整体结构的布局21.2 单片机31.2.1 单片机的应用范围31.2.2 单片机的分类41.2.3 单片机的端口介绍41.3 DS18B2061.3.1 DS18B20的应用范围61.3.2 DS18B20的内部结构61.3.3 DS18B20温度测量电路61.3.4 DS18B20的工作原理81.4 DS130281.4.1 DS1320的功能及结构81.4.2 DS1302实时显示时间的软硬件91.5 LM016L显示屏91.5.1 LM016L结构和功
7、能91.5.2 LCD在仿真中的连接102 软件电路设计122.1 系统主程序的设计122.2 系统子程序的设计132.2.1 LCD显示程序132.2.2 DS18B20的子程序142.2.3 DS18B20初始化模块152.2.4 控制器对18B20操作流程162.2.5 DS18B20读取温度的程序17结 论19致 谢20参考文献21附录一 仿真实现图22附录二 部分程序23绪 论 在科技急速发展的今天，各种各样的智能化仪器也随之而产生。温度是生产过程和科学实验中普遍的且十分重要的物理参数，它反映了物体的冷热程度；温度控制是工业及其生活中常常遇到的过程控制，它具有举足轻重的地位，在工业生
8、产中，其温度的控制效果直接影响着产品的质量；在家居生活中，其温度控制效果直接影响的人们身体的舒适度及其安全。所以设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也将不同。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行。本设计从实际应用出发选取了体积小、精度相对高的数字式温度传感元件DS18B20作为温度采集器，单片机AT89C51作为主控芯片，LCD显示屏作为显示输出，三个按键来实现恒定温度的设置，蜂鸣器实现报警作用，实现了对温度的实时测
9、量与恒定控制的作用。1 硬件电路的设计1.1 总体设计1.1.1 系统实现的功能设计基于AT89C52单片机的厨房控制系统，用于控制温度，实现的功能如下：温度实现在0-99度连续可调， 温度误差小于等于1，通过按键设置需要到达的温度值，LCD显示屏上面显示预定的温度以及当前测试到的温度和当时准确的时间。当温度超过预设温度时，报警器开始报警,并伴随的LED灯的闪亮。1.1.2 系统实现方案的选择选择合适的温度传感器芯片。显然，本文中的核心器件是单片机和温度传感器，单片机采用常用的AT89C52单片机即可，而温度传感器的选择则需慎重，若采用热敏电阻，可满足4090的测量范围，但热敏电阻精度、重复性
10、、可靠性都比较差，其测量温度范围相对较小，稳定性较差，不能满足本系统温度控制的范围要求，所以我决定采用数字温度传感器DS18B20，DS18B20提供九位温度读数，测量范围-55125，采用独特1-WIRE 总线协议，只需一根口线即实现与MCU 的双向通讯，具有连接简单，高精度，高可靠性等特点。并且,DS18B20支持一主多从,若想实现多点测温,可方便扩展。1.1.3 系统整体结构的布局 以AT89C52为核心，输入电路由温度采集电路及按键电路构成，输出电路是由控制电路，显示电路以及声光报警电路构成，结构图如下图1-1所示AT89C52控制电路温度采集器显示电路按键电路声光报警电路图1-1 系
11、统结构布局图1.2 单片机所谓单片机(m1crocontroller)是指在一个集成芯片中，集成微处理器(CPU)、存储器、基本的I/O接口以及定时/计数、通信部件，即在一个芯片上实现一台微型计算机的基本功能。1970年微型计算机研制成功之后，随着就出现了单片机（即单片微型计算机）。美国Intel公司1971年生产的4位单片机4004和1972年生产的雏形8位单片机8008，特别是1976年MCS-48单片机问世以来，在短短的二十几年间，经历了四次更新换代，其发展速度大约每二、三年要更新一代、集成度增加一倍、功能翻一番。其发展速度之快、应用范围之广，已达到了惊人的地步，它已渗透到生产和生活的各
12、个领域。尽管目前单片机的品种很多，但其中最具典型性的当数Intel公司的MCS-51系列单片机。MCS-51是在MCS-48的基础上于80年代初发展起来的，虽然它仍然是8位的单片机，但其功能有很大的增强。由于PHILIPS、ATMEL、WELBORD、LG等近百家IC制造商都主产51系列兼容产品，具有品种全、兼容性强、软硬件资料丰富等特点。因此，MCS-51应用非常广泛，成为继MCS-48之后最重要的单片机品种。直到现在MCS-51仍不失为单片机中的主流机型。国内尤以Intel的MCS-51系列单片机应用最广。由于8位单片机的高性能价格比，估计近十年内，8位单片机仍将是单片机中的主流机型。单片
13、机也被称为微控制器(Microcontroller)，由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。单片机是70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，是CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统集成于同一硅片的器件。单片机用于控制有利于实现系统控制的最小化和单片化，简化一些专用接口电路，如编程计数器、锁相环（PLL）、模拟开关、A/D和D/A变换器、电压比较器等组成的专用控制处理功能的单板式微系统。1.2.1 单片机的应用范围（1） 在智能仪器表上的应用:单片机具有功
14、耗低，控制能力强，扩展灵活，使用方便等优点，广泛应用于仪器表中，结合不同的传感器，可实现诸多功能的实现。（2） 在工业控制中的应用:用单片机可以构成形式多样的控制系统，数据采集系统等等。（3） 在家用电器中的应用:在这个领域中最大的特点就是量大面广并且价格廉价，如电饭锅，电子游戏机等等。（4） 在计算机网络和通信领域中的应用:如我们日常用的手机，电话机，自动通信呼叫系统等等，都是通过单片机智能控制的。（5） 在医用设备领域的应用:例如医用的呼吸机，各种分析仪，监护仪等等里面都是含有单片机，通过单片机实现控制。（6） 在各种大型电器中模块化应用:某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路
15、中进行模块化应用。（7） 在汽车设备领域中的应用:单片机在汽车领域中应用的非常广泛，如汽车的发动机控制器，GPS导航系统等等。1.2.2单片机的分类（1） 通用型/专用型 这是按单片机适用范围来区分的。例如，80C51是通用型单片机，它不是为某种专用途设计的；专用型单片机是针对一类产品甚至某一个产品设计生产的，例如为了满足电子体温计的要求，在片内集成ADC接口等功能的温度测量控制电路。 （2） 总线型/非总线型 这是按单片机是否提供并行总线来区分的。总线型单片机普遍设置有并行地址总线、 数据总线、控制总线，这些引脚用以扩展并行外围器件都可通过串行口与单片机连接，另外，许多单片机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片内，因此在许多情况下可以不要并行扩展总线，大大减省封装成本和芯片体积，这类单片机称为非总线型单片机。 （3） 控制型/家电型 这是按照单片机大致应用的领域进行区分的。一般而言，工控型寻址范围大，运算 能力强；用于家电的单片机多
