Word版可编辑-单片机设计关于ds8b20的温度控制系统精心整理.doc

一、系统设计1.1 项目概要 温度控制系统无论是工业生产过程，还是日常生活都起着非常重要的作用，过低或过高的温度环境不仅是一种资源的浪费，同时也会对机器和工作人员的寿命产生严重影响，极有可能造成严重的经济财产损失，给生活生产带来许多利的因素，基于AT89S52的单片机温度控制系统与传统的温度控制相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高和开展容易等优点，因此市场前景好。1.2设计任务和要求：采用DS18B20作为温度传感器进行温度检测。对采集温度进行显示（显示温度分辨率0.1）；采集温度数值应采用数字滤波措施，保证显示数据稳定。设计相应的温度控制电路，根据测得的温度情况对加热器进行控制，将温度保持在设定温度。通过按键设置温度上下限，超限通过LED、蜂鸣器报警。二、 硬件设计2.1 硬件设计概要根据需求，我们将系统分为五个模块，信息处理模块，温度采集模块、控制调节模块、报警电路模块，显示模块。2.2 信息处理模块 AT89S52是ATMEL公司的以8031核构成的8位Flash单片机系列。这个系列单片机的最大特点就是在片内含有Flash存储器，AT89S52单片机是一种低功耗高性能的CMOS8位微控制器，内置8KB可在线编程闪存。该器件采用Atmel公司的高密度非易失性存储技术生产，其指令与工业标准的80C51指令集兼容。片内程序存储器允许重复在线编程，允许程序存储器在系统内通过SPI串行口改写或用同用的非易失性存储器改写。通过把通用的8位CPU与可在线下载的Flash集成在一个芯片上，AT89S52便成为一个高效的微型计算机。它的应用范围广，可用于解决复杂的控制问题，且成本较低。单片机模块如图（1） 所示。图(1)单片机模块2.3 温度采集模块2.3.1传感器DS18b20简介 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DS18b20是世界上第一片支持“一线总线”接口温度传感器。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的概念。DS18b20、DS1822“一线总线”数字化温度传感器同DS1820一样，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。DS18b20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。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测量类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V 5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。DS18b20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18b20的实验板原理接线图如图（2）： 图（2） DS18b20的实验板接线图 其中：DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）2.3.2实验模拟电路图 温度检测控制模拟电路图ds18b20原件及其连线如图（3）温度此传感器上显示的温度同步显示到LED显示器上，并有加温，减温按钮。图（3）温度检测控制模拟电路图2.3.3程序流程图 图（4）主程序流程图 图（5）初始化子程序流程图 图（6）读按键的程序流程图2.4控制调节模块2.4.1升温调节系统 通过继电器的开合来控制加热片电路的通断，来达到设温效果，我们预设温度为25度，当温度低于25度时，单片机P3.6引脚输出高电平，继电器导通，对温度传感器加热，加热模块如图（7）所示。图（7）加温控制电路2.4.2温度上下限调节系统 通过按键控制键选着调节对象，通过上升下降调节值大小，模拟电路图如图（78主控电路：我们设定温度为0-30度，为表示方便，这里让，控制开关，升温开关，降温开关分别为，k1，k2，k3，开始显示的是当前温度，K1主控开关，用来控制进入的是当前温度，温度上限，下限的调节界面。按k1，一次进入三个界面。按K2为加1开关，按一下，加1，k3减1开关，按一下，减1.例如：开始时显示的是当前温度界面，按下k1进入高温设定界面，显示器上显示当前温度和温度上限，按k2，上限加1，按k3，上限减1，再按k1进入显现设定界面，显示器显示当前温度，和温度下限，按k2，下限加1，按k3，下限减1，再按k1，进入显示当前温度界面。如图（8）2.4.3 报警电路系统 通过led灯的闪烁以及蜂鸣器的鸣叫实现报警，如果温度超过上限灯D4亮，蜂鸣器鸣叫，低于下限灯D2亮，蜂鸣器鸣叫。常温D1亮如图（9）（10）。 图（8）温度设定开关图（9）报警模块 图（9）P3.7接蜂鸣器2.5显示模块 通过采集ds18b20的温度，同步显示到LED显示器上，精确到小数点后第一位。如下图图（9）显示电路 三、仿真后，部分显示成果 图（10）开始启动时，显示学号 图（11）显示当前温度 图（12）温度低于低温下限，低温报警灯亮，蜂鸣器鸣叫 图（13）温度高于温度上限，高温报警灯亮，蜂鸣器鸣叫四、两周实习总结 这次单片机实习我们小组做的是温度检测。之前老师给了3个题目，让选择，但为了避免大家不撞车，按学号来，我是02号，分到了做温度检测的题目，刚开始接触到题目，一头雾水，因为我们组的成员都是大三才接触到单片机，都是菜鸟级的任务，第一周，我从网上下载了，基于8051+PROTEUS仿真100实例这个文档，从最简单的点亮一个流水灯，让数码管显示数字开始，第一周就做了这些简单的例子，100例做了20多个。刚开始很慢，仿真模型里的原器件都不会找，编的程序编译时总出现报警、错误。一遇到错误我们就慌了神了，所以起步很难。后来在老师和同学的帮助下，慢慢积累，知道了常见的报警和错误的解决方法，编完调试成功20个例子后，算是对单片机有了一定的基础。但这时一周已经过去了，别的小组已经仿真通过，开始实际运行了，而我们这组才开始。 第二周开始了，第一天我们没做设计，把各个小组的程序，电路图都拿来看，不懂得就请他们帮忙讲解。由于前面有了知识，一些模块都看得懂，学得很快了。发现主要是把各个模块融合到一起，头文件写到最前面，通过函数的调用!给单片机接口高低电平，来实现功能。这正好是我们的强项，一星期20个例子的功劳。第二天我们开始自己编程，但是融合的过程中总出现错误，要嘛是变量没定义，要嘛是头文件重复！还有一个，报警电路的数码管总是不亮，但单片机对应的接口有高低电平的变化，实际电路板上也成功，这个问题困扰了我们很久，怎么办都不亮，当时有想砸电脑的冲动，后来还是解决了，原来，是标号标错了位置，一点小问题，困扰了我们2天。当解决这个问题时，那心灵的喜悦是这辈子都忘不了的！ 通过两周的实习，我们从一个小白成长为一个对单片机入了门，并能实现简单的编程，还能解决实际问题的小人物了！虽然过程很苦，每天对着电脑，就吃饭和上洗手间离开板凳！一直盯着屏幕看！不过2周熬过来了，收获蛮大的！例如后来我又在我们的程序中加入了降温程序！温度高，调动电动机吹风降温！ 感觉无论做什么事都要吃得了苦受得了罪，天下没有什么事是难的，只有懒惰的人，只要用心去做，什么事都能成功！五、致谢 两周的实习中，我遇到了许许多多的困难，但我能走过来，这和我组成员共同研究，共同讨论问题的辛勤是分不开的，灰心时我们相互鼓励，相互打气，。感谢同组成员。开始接触单片机，我是一个小白级人物，谢谢把我领入门的同班同学们，当我有问题请教时，他们会放下手头的工作，倾心为我解答，程序编译错误时，他们会帮我一起看提示，该错误！谢谢同班同学们！当然，我们实习时，老师一直陪伴着我们，尽管我没有问过老师问题，老师也没有帮我调试程序，但还是要谢谢刘老师，吕老师，你和我们在一起，无形中给了我们莫大的动力！同时也起到了监督我们的作用，使我们不能够偷懒，不会出现有一组同学完成了，那么全班都完成了的情况！正由于你们的严格的要求，我们这次实习才能圆满的完成，同学们都做出了想要的结果。六、参考文献1 郭天祥.新概念51单片机C语音教程入门提高开发拓展攻略M.北 京：北京：电子工业出版社，2009.2 韩广兴.电子元器件与实用电路基础M.北京：电子工业出版社，2005.3 方大千，朱丽.电子控制系统装置制作入门M.北京：国防出版社，2006.4 刘向举,刘丽娜. 基于单片机的智能温度测控系统的设计J. 齐齐哈尔大 学学报(自然科学版). 2012(03)5 黄文力,邓小磊. DS18B20数字温度传感器接口程序的时序J. 仪器仪表 用户. 2011(06)6 黄晓林. 一种实用型智能恒温控制系统设计J. 自动化技术与应用. 2011(11)7 王文,王直. 基于ARM和DS18B20的温度监测系统J. 电子设计工程. 2011(20)8 陈锡华,贾磊磊. 温度传感器DS18B20序列号批量搜索算法J. 单片机与 嵌入式系统应用. 2011(09)七、附录 7.1原理图7.2参考程序#include#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ=P33;/ds18b20与单片机连接口sbit RS=P20;sbit RW=P21;sbit EN=P22;sbit keyadd=P14;sbit keydel=P15;sbit keyok=P16;sbit led_green=P23;sbit led_yellow=P24;sbit led_red=P25;sbit shengwen=P36;sbit jiangwen=P35;sbit BEEP = P3 7;uchar code str1= Temperature is ;uchar code str2=;uchar code str3=set_hightemp: ;uchar code str4=set_lowtemp: ;uchar code str5=studentN0: ;uchar code str6=32209102 9104;uchar data disdata5;uchar set_hightemp=33,set_lowtemp=0;uchar p=0;uchar aa2;uint tvalue;/温度值uchar tflag;/温度正负标志/*lcd1602程序*/void delay1ms(uint ms)/延时1毫秒uint i,j;for(i=0;ims;i+)for(j=0;j114;j+);void delay1s(uint s)uint i;for(i=0;i 0; j-)/响30ms BEEP = BEEP; /输出频率800Hz P0 = 0x7E; /点亮D00 和D07 delay1ms(10); /延时310us delay1ms(10); /延时310us /1111111111111111111111111111111111111 报警程序void wr_com(uchar com)/写指令/ delay1ms(1);RS=0;RW=0;EN=0;P0=com; /delay1ms(1);EN=1;delay1ms(1);EN=0;void wr_dat(uchar dat)/写数据/ delay1ms(1);RS=1;RW=0;EN=0;P0=dat; delay1ms(1);EN=1;delay1ms(1);EN=0;void lcd_init()/初始化设置/delay1ms(15);wr_com(0x38);delay1ms(5);wr_com(0x08);delay1ms(5);wr_com(0x01);delay1ms(5);wr_com(0x06);delay1ms(5);wr_com(0x0c);delay1ms(5);void display(uchar *p)/显示/while(*p!=0)wr_dat(*p);p+;delay1ms(1);void init_play()/初始化显示lcd_init();wr_com(0x80);display(str5);wr_com(0xc0);display(str6);delay1s(3);lcd_init();wr_com(0x80);display(str1);wr_com(0xc0);display(str2);/*ds18b20程序*/void delay_18B20(uint i)/延时1微秒 while(i-);void ds1820rst()/*ds1820复位*/ uchar x=0;DQ = 1; /DQ复位delay_18B20(4); /延时DQ = 0; /DQ拉低delay_18B20(100); /精确延时大于480usDQ = 1; /拉高delay_18B20(40); uchar ds1820rd()/*读数据*/ uchar i=0;uchar dat = 0;for (i=8;i0;i-) DQ = 0; /给脉冲信号 dat=1; DQ = 1; /给脉冲信号 if(DQ) dat|=0x80; delay_18B20(10); return(dat);void ds1820wr(uchar wdata)/*写数据*/uchar i=0;for (i=8; i0; i-) DQ = 0;DQ = wdata&0x01;delay_18B20(10);DQ = 1;wdata=1;read_temp()/*读取温度值并转换*/uchar a,b;ds1820rst(); ds1820wr(0xcc);/*跳过读序列号*/ds1820wr(0x44);/*启动温度转换*/ds1820rst(); ds1820wr(0xcc);/*跳过读序列号*/ds1820wr(0xbe);/*读取温度*/a=ds1820rd();b=ds1820rd();tvalue=b;tvalue=8;tvalue=tvalue|a;if(tvalue0x0fff)tflag=0;elsetvalue=tvalue+1;tflag=1; tvalue=tvalue*(0.625);/温度值扩大10倍，精确到1位小数return(tvalue);/*/void ds1820disp()/温度值显示 uchar flagdat;disdata0=tvalue/1000+0x30;/百位数disdata1=tvalue%1000/100+0x30;/十位数disdata2=tvalue%100/10+0x30;/个位数disdata3=tvalue%10+0x30;/小数位if(tflag=0)flagdat=0x20;/正温度不显示符号elseflagdat=0x2d;/负温度显示负号:-if(disdata0=0x30)disdata0=0x20;/如果百位为0，不显示if(disdata1=0x30)disdata1=0x20;/如果百位为0，十位为0也不显示wr_com(0xc0+4);wr_dat(flagdat);/显示符号位wr_com(0xc1+4);wr_dat(disdata0);/显示百位wr_com(0xc2+4);wr_dat(disdata1);/显示十位wr_com(0xc3+4);wr_dat(disdata2);/显示个位wr_com(0xc4+4);wr_dat(0x2e);/显示小数点wr_com(0xc5+4);wr_dat(disdata3);/显示小数位void key_count(uint ok)wr_com(0x80);if(ok=1)display(str3);else display(str4);wr_com(0x8d);wr_dat(aa0);wr_com(0x8e);wr_dat(aa1);if(keyadd=0)delay1ms(5);if(keyadd=0) if(ok=1) set_hightemp+; else set_lowtemp+; while(!keyadd);else if(keydel=0)delay1ms(5);if(keydel=0) if(ok=1) set_hightemp-; else set_lowtemp-; while(!keydel);void keyboard() char ok=0;/if(p=0) set_hightemp=tvalue/10,set_lowtemp=tvalue/10;if(keyok=0)delay1ms(5);if(keyok=0)ok+;while(!keyok);p=1;whil