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1、摘 要随着国民经济的发展，单片机技术应用已经成为高、新科学技术的重要内容和标志之一，它在国民经济的各个领域正在发挥着引人注目的作用。本系统设计热水器温度控制系统是以单片机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，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。采用单片机的热水器温度控制系统不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高产品的性能比指标，提高产品的
2、质量和数量。关键词：AT89S52；DS18B20；温度控制系统AbstractWith the development of the national economy, the application of SCM technology has become one of the important content and symbol of high, new science and technology in all fields of the national economy, it is playing the role of attract sb.s attention.Heate
3、r temperature control system design of the system of hot water is AT89S52 MCU core, the realization of human-computer dialogue temperature and 4 buttons displayed by the 3 digital tube, using a single bus temperature conversion real-time collection of temperature chip DS18B20 and through the digital
4、 tube display, and provide various operation indicator lamps are used to indicate the system present status, such as: temperature setting stop heating, heating, etc., the whole system to set the temperature and control mode of operation through the four buttons, can be used for the water heater temp
5、erature control system and water dispensers and other electrical circuit.The water heater temperature control system based on single chip is not only easy to control, simple and flexible and other advantages, and can greatly improve the performance index of the product, improve the quality and quant
6、ity of products.Keywords：AT89S52; DS18B20; temperature control system目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1 选题的目的和意义11.2 国内外研究状况及发展11.3 论文研究的主要内容1第2章 系统总体设计32.1 系统需求及可行性分析32.2 硬件总体设计32.3 软件总体设计4第3章 硬件系统设计53.1 设计思想53.2 AT89S5253.3 单片机最小系统电路73.4 键盘电路73.5 数码管及指示灯显示电路73.6 温度采集电路93.7 存储电路设计123.8 电源电路153.9 报警电路设计16
7、3.10 加热管控制电路设计16第4章 系统软件设计184.1 主程序流程图184.2 各个模块的流程图194.2.1 读取温度DS18B20模块的流程194.2.2 键盘扫描处理流程214.2.3 报警处理流程21第5章 系统调试235.1 硬件电路调试235.2 软件调试235.3 系统操作说明245.4 数据测试24结 论25致 谢26参考文献27附录A28附录B32-IV-第1章 绪 论1.1 选题的目的和意义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
8、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。目前，测温控温系
9、统得到快速的发展，国外的测量控制系统已经成熟，产品也较多。近两年，国内也出现了许多高精度的温度控制系统产品，但相对于用户来说，价格还是偏高。而由于竞争越来越激烈，现在企业发展的趋势是如何最有效的提高生产效率，降低生产成本。寻求性能可靠、价格低廉，且应用广泛的元器件是生产过程的首先要考虑的问题，因此设计一种控制简单、精度较高、价格低廉的控制系统会有很好的发展前景。1.2 国内外研究状况及发展1. 国外温度测控系统研究国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统
10、的多因子综合控制系统。现在世界各国的温度测控技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。2. 国内温度测控系统研究我国对于温度测控技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。我国温度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。我国温度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度，生产实际中仍然有许
11、多问题困扰着我们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。1.3 论文研究的主要内容本设计利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度控制系统，文中传感器与单片机实际应用有机结合，简单讲述了利用新型芯片探测环境温度的过程，以及实现模数转换的原理过程。1. 功能实现本设计的目的是以单片机为核心设计出一个温度采集系统。通过本课题设计，综合运用单片机及接口技术、微机原理、微电子技术，锻炼动手操作能力。综合运用能力，学习论文的写作方法和步骤。设计的温度控制器有以下功能：(1) 测温范围：-55+125；(2) 测温分辨力：=0.5；(3) 测温准确度：
12、=0.5；(4) 温度显示：采用6个7段数码管；(5) 温限可经键盘实现简单的人机互动，灵活设定温度范围；(6) 超温度范围报警。2. 方案设计本系统采用了单片机AT89S52，利用数字温度传感器DS18B20对环境进行测温，同时采用MAX7219驱动六位7段共阴极数码管，同时还采用EEPROM对温度上下限进行存储，此外还有键盘设备来实现温度上下限值的设置，红绿灯报警温度的越线，继电器和电机对温度进行调整等来实现该温度控制器的智能化。总体硬件结构框图如图1-1所示。AT89S52EEPROM按键继电器电机驱动LED显示报警电路温度传感器DS18B20MAX7219图1-1 系统硬件结构第2章
13、系统总体设计当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号的输入通道，由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。2.1 系统需求及可行性分析温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机 AT89S5获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器)，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时，单片机通
14、过三极管驱动继电器开启升温设备(加热器)。当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声。2.2 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所示：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2-1 系统结构框图硬件系统子模块(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2.3 软件总体
15、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，之后
