基于AT89C51的温度控制系统设计

1、.基于AT89C51的温度控制系统设计冯晓锋 西安翻译学院实验中心摘要：本系统是基于AT89C51单片机和DS18B20数字温度传感器的智能温度控制系统，根据要求可进行最高和最低温度的设定，通过RS-485总线标准实现与PC机的远程通信，实现PC机对采集温度的存储、处理、打印等功能。关键字：AT89C51 数字温度传感器 温度控制系统一、系统总体结构设计根据设计要求对某指定地点的温度进行实时的监测与控制，采用了分布式系统的控制方式，即在测控点配置能独立工作的从机，从机由主机进行监控管理，上下采用主从式监控管理形式，系统总体结构如图1所示。PC主机显示、键盘RS-232与RS-485通讯转换芯片

2、MAX485打印机通讯接口AT89C51系统输入输出DS18B20数字温度传感器图1 系统总体结构系统的各个部分功能和关系如下：主机为管理机，完成参数设置、数据存储、处理及管理及打印功能。从机为控制机，采用单片机AT89C51，直接实现各个模块的控制功能，并能在主机关机的条件下实现所有的控制功能。通讯转换芯片MAX485实现RS-232信号和RS-485信号的转换，主机通过其向从机发送控制参数，从机将现场采集数据通过其传给主机。数据采集实现对传感器及运行设备的检测。输入输出部分包括输入模块和输出模块，输入模块将采集的信号转换后输入到从机，输出模块将系统的控制信号输出到控制器及其设备。二、系统工

3、作方式系统以温度监控为核心，温度参数和设备运行状态由主机根据用户要求定时向从机查询，各控制模块的设置参数修改时，将新的参数发送到从机。主机可以对从机进行参数设置及控制，从机也可以独立工作。从机通过温度传感器不间断地采集温度数据，根据控制模块的设置参数做出控制决策，驱动设备运行，并随时准备接受主机的指令，当受到询问时，将各项数据编码通过串行通信方式传输到主机。主机接收到数据后，进行数据处理，在监控界面上显示当前的状态信息，并将此信息实时地存储到数据库中，为用户维护和管理准备数据。对数据可以进行查询，也可以将一段时期的数据信息汇集成报表，报表包括各项统计数据，还可以将数据处理绘制成图形曲线，实现对

4、数据的分析与管理。三、 系统硬件组成本温度控制系统的主机采用一般的PC就完全可以满足系统对数据处理、运行速度的要求。从机部分以AT89C51单片机为核心，外接数据采集输入电路、输出电路、状态监测电路等部分组成。主机MAX48524LC04AT89C51DS18B20ADS1286图2 单片机控制平台系统原理图此控制系统主要实现现场数据采集，并将采集数据处理、存储、发送给主机。AT89C51是控制系统的核心，温度数据的采集通过数字温度传感器DS18B20获得，采集的信号经模数转换器ADS1286实现转换。采集的数据存放于24LC04。在与主机通讯时，为达到电平一致，控制平台通过RS-485芯片实

5、现AT89C51的引脚RXD、TXD的TTL电平与RS-485的引脚A、B的485电平之间的转换。把主机通过通讯转换接口送来的RS-485标准电平转换为TTL电平传送给AT89C51，把AT89C51送出的TTL电平转换成RS-485标准电平通过通讯接口机传送给主机。 图3 温控系统硬件原理图RS-485通讯控制平台通过RS-485芯片实现AT89C51的引脚RXD、TXD的TTL电平与RS-485的引脚A、B的电平之间的转换。把主机通过通讯接口机送来的RS-485标准电平转换为TTL电平传送给AT89C51，把AT89C51送出的TTL电平转换成RS-485标准电平通过通讯接口机传送给主机。

6、四、系统软件设计软件系统由两个相对独立的主机软件和从机软件部分组成，主机监控软件模块结构图如图3所示。图4 主机软件模块结构图(1)主机监控软件主要实现以下功能：串行通信：完成主机的通信配置，实现主机与从机之间通信。数据显示：提供三维立体图、曲线走势图和表格三种方式显示。数据存储：对实时数据（包括最大值、最小值、平均值）按要求存储到数据库的一张历史数据表中；也可导出数据到文件，以文本方式保存到一个文本文件中。数据查询：允许使用者根据情况对实时数据、历史数据进行查询或进行走势曲线分析。数据打印：根据用户要求，以表格方式打印实时数据和历史数据，亦可打印走势曲线图。异常报警：当实时温湿度数据超越设定

7、的上下限温湿度数值时，报警铃响。系统设置：为保证在任何情况下，都能良好地运行，允许用户对系统的测量时间间隔、温湿度上下限、存盘时间间隔、登录用户名、口令等参数进行设置。(2)系统的从机温控系统采用模块化程序结构，可以分为以下程序模块： 系统初始化程序：首先完成变量的设定、中断入口的设定、堆栈、输入输出口部件的初始化。 主程序模块：完成键盘扫描、温度值的采集及转换、温度值的显示。 键盘扫描程序：完成键盘的扫描并根据确定的键值执行相应的功能，主要完成最高和最低温度值的设定。 温度采集模块：完成DS18B20的初始化并发出温度转换指令，经过指定时间后读取转换的温度值。 温度转换模块：根据精度要求对采集到的温度值进行处理并转换成便于显示的BCD码。 显示模块：显示实时温度及设定温度值。 DS18B20初始化模块：对DS18B20按照指定的要求0进行初始化。 DS18B20读写模块：完成对DS18B20的读写功能。 延时模块：完成相应的延时功能。程序模块流程图如下：开始程序初始化显示温度值采集温度采集的数据值转换成压缩BCD码执行相应键的功能有键输入吗YN图5 主程序流程图 DS18B20初始化CLR DQ 向DS18B20 发出RESET脉冲SETB DQ 等待1560微秒置FLAG标志并延时200微秒等待480微秒以上？DQ是否变低？初始化结束清除FLAG标志YYNNY图 DS18