乳粉干燥微机控制系统基于51单片温度控制系统

1、乳粉干燥微机控制系统基于51单片机温度控制系统摘 要温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。本 文以喷雾干燥塔作为系统的控制对象，选用空气温度为控制量，以控制旁路冷风为控制 手段，从硬件和软件两方面阐述了系统的设计思想和实施过程。为提高干燥奶粉的品质 奠定了基础。釆用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点， 而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。因此，智 能化温度控制技术正被广泛地采用。本温度设计采用现在流行的AT89S51单片机，配以DS18B20数字温度传感器，通 过AT89S51单片机处理并在数码管上显示，并

2、且对空气温度进行实时控制，达到乳粉干 燥所需要的温度。关键词：温度；奶粉干燥；单片机；传感器Dried milk powder computer control systembased on the 51-series computer temperature control systemName: Wang DongsanMajor: Electronic Information Science and Technology Tutor: Gao GuoliAbstractThe temperature is constantly in the daily life of physical

3、and temperature controls in various fields have a positive meaning Dryer control is an important means to guarantee the quality of drying materials and to improve the drying efficiency In this paper, the spraying and drying tower was used as the system control plant, and compared the measures for sp

4、ray dryer control, and the temperature of air discharge was used as the control volume. It was the control method by controlling the volume of wind The design and implementation of the system were given a minute description of hardware and software All of these would establish a solid foundation to

5、improve the quality of spray dryer products. SCM using their right to control not only easy to control, simple, such as the characteristics of flexibility, but can also significantly increase the temperature was charged with the technical indicators, which can greatly enhance the quality of the prod

6、ucts Therefore, intelligent temperature control technology is being widely adoptedThe temperature was designed with the now popular AT89S51 SCM, and with DS18B20 digital temperature sensor, The temperature sensor can set up their own temperature collars. SCM will detect that the temperature of the i

7、nput signal and temperature, the lower comparisons this judgment whether to activate the relay to open the equipment.Keyword: temperature； drying of milk powder； SCM： transducer摘要IAbstractII1绪论11.1引言11.1.1牛奶的营养价值11.1.2乳粉干燥过程11.2喷雾干燥技术的发展21.3干燥过程中的儿个问题32乳粉干燥工艺介绍及方案设计42. 1乳粉喷雾干燥工艺介绍42.2方案设计43硬件设计53.1系

8、统总体设计方案53. 2 AT89S51单片机简介53.3温度传感器83.3.1温度传感器简介83.3.2 温度传感器DS18B20的工作原理83. 3. 3温度传感器DS18B20的测温原理103.5引脚连接123.5.1 晶振电路123.5.2 串口引脚133.5.3其它引脚133.6系统硬件电路设计133.6.1 主板电路设计133.6.2 各部分电路134系统软件设计184.1系统软件设计整体思路184. 2系统程序流图184. 3 程疗:代4马24结论25参考文献26271绪论 1.1引言1.1.1牛奶的营养价值（1）乳是哺乳动物出生后赖以生存的发育的唯一食物，它含有适合其幼子生长发

9、育所 必需的所有营养素。由于牛乳具有以下特点，所以被公认为迄今为止的一种比较理想的完 全食品。 乳经过杀菌后，不需要进行任何调理即可直接供人食用。 人们食用牛乳儿乎全部消化吸收，并无废弃排泄物。 牛乳含有促进人类生长发育以及维持健康水平的儿乎一切必需的营养成分。 牛乳所含有各种营养成分比例大体适合人类生理需要。 其他食物由于添加了牛乳，可显著提高这种食物的蛋口质的营养价值。（2）乳脂肪的营养价值：牛乳脂肪为短链和中链脂肪脂肪酸，熔点低，仅为34.5°Co 牛乳脂肪球颗粒小，呈高度乳化状态，所以乳脂肪极易消化吸收。乳脂肪还含有人类必需 的脂肪酸和磷脂。因而乳脂肪是一种营养价值较高的脂肪

10、。（3）乳蛋白质的营养价值：牛乳蛋白质含有人体生长发育的一切必需的氨基酸和其他 氨基酸。 牛乳中碳水化合物的营养价值：乳中的碳水化合物只有乳糖一种。一分子乳糖消 化时可得一分子葡萄糖和一分子半乳糖。半乳糖可促进脑昔脂类和粘多糖类的生成。因而 牛乳中的碳水化合物不仅能提供热量，且营养价值要优于其他碳水化合物。（5）牛乳中矿物质的营养：乳中有丰富的矿物质。如钙、磷、铁、锌、铜、钮等。所 以牛乳是人体钙最佳来源。综上所述，除膳食纤维外，牛乳中含有人体所需要的全部营养 物质，其营养价值之高是其他食物所不能比的。1.1.2乳粉干燥过程（1）原料用于生产乳粉的牛乳必须在一级品以上，酸度超过20°

11、 T会严重影响乳粉的溶解度， 在保藏过程中容易发生酸败。乳粉在复水后应还原到鲜乳状态，因此，原料乳需标准化到 鲜乳国标要求。（2）预热杀菌山于乳粉在常温的保藏期长，脂肪酶、蛋口酶、过氧化物酶的残留会对产品的风味、 色泽造成严重影响，必须加以钝化。对原料乳的杀菌可以达到以下目的： 杀灭存在于牛乳中的全部病源微生物和绝大部分其他微生物，使产品中微生物残 存量达到国家卫生标准的要求，成为安全食品；破坏牛乳中各种酶的活性，尤其要破坏脂 酶和过氧化物酶的活性，以延长乳粉的保存期。 提高牛乳的热稳定性。 高温杀菌可提高乳粉的香味，同时因分解含硫氨基酸而产生活性疏基，提高乳粉 的抗氧性，延长乳粉的保存期。(

12、3) 真空浓缩牛乳的87%以上都是水，未经浓缩直接干燥的乳粉有许多缺点，通过浓缩可达到如下 目的： 提高产品的色、香、味、形，浓缩后干燥的乳粉色泽奶黃到淡黄，而直接干燥的 乳粉灰白暗淡，反之则性能相反。 节约能源和设备，喷雾干燥时蒸发1血水需耗用2.83.2Kg蒸汽，真空浓缩只需 11.2Kg：未浓缩乳喷干需要的干燥室体积比正常的大三分之一，设备投资高； 便于包装，直接干燥乳粉因颗粒小、密度低，包装过程中容易发生粉尘飞扬和粘 滞，包装材料也需多耗10%。真空浓缩的工艺条件为：单效浓缩，真空度为表压0. 080. 0895MP&,乳温5156C, 多效浓缩的末效真空度0. 080. 09

13、2MP&,末效温度4045°C；加热蒸汽压力0. 10. 15NTa; 浓缩终点，全脂乳粉为11. 513波美度，相当于含固形物38%42%。(4) 喷雾干燥系统化技术应用于物料干燥的一种方法。于干燥室中将稀料经雾化后，在与热空气的 接触中，水分迅速汽化，即得到干燥产品。该法能直接使溶液、乳浊液干燥成粉状或颗粒 状制品，可省去蒸发、粉碎等工序。喷雾干燥具传热快，水分蒸发迅速，干燥时间瞬间的 特点，且制品质量好，质地松脆，溶解性能也好，能改善某些制剂的溶出速率。(5) 冷却干燥后乳粉的温度通常都在6072°C,温度的高低是根据颗粒大小与在干燥室中滞留 位置及工艺条件而

14、定。如不及时对乳粉实施冷却，容易引起蛋白质变性；脂肪球因处于超 熔点状态，容易破裂而使游离脂肪量增多，尤其在包装过程中，经撞击与摩擦，使乳粉中 的脂肪渗出到表面，再保藏阶段容易发生氧化皿。1.2喷雾干燥技术的发展通过干燥脱去微生物生长所必需的水分来保存不同食品的方法已经使用了儿个世纪。 在过去的150年左右的时间里，许多干燥食品的技术发展起来了，有一些就特别适合于乳 粉生产。不容置疑，当今最重要的干燥方法是喷雾干燥，该原理可追溯到一个多世纪前的 一项相关的专利，是通过雾化来改良干燥和浓缩的液态物料。尽管喷雾干燥的概念在19 世纪后期就存在了，但大多数乳粉生产直到20世纪中叶仍采用滚筒干燥。美国

15、在第一次 世界大战前后，Merril-Soul和Grey-Jensen将喷雾干燥的加工方法用于商业化生产，直 到50年以后，喷雾干燥才代替了滚筒干燥，成为最经典的乳粉生产方法。滚筒干燥仍然 用于某些特殊的乳制品生产中，并且十分广泛地应用于食品工业的其它领域巨。1.3干燥过程中的几个问题在乳粉喷雾干燥过程中有如下儿个问题会影响乳粉的质量，这也同样是我们在控制中 需要关注的儿个问题：（1）干燥温度加热过程中热、质交换的平衡非常重要，热空气温度过高，易使乳滴表面硬结，内部 水分扩散困难，导致部分蛋白质变性及热敬性成分的损失，颗粒疏松，沉降性差，影响产 品的复原性能；乳滴过大或浓度过高都易发生在干燥过

16、程中曲于乳固体提高，水分扩散减 慢而降低品质。反之，干燥温度太低，产品的含水量过高，会引起许多质量问题。干燥时物料的受热的均一性极为重要，要求雾化液滴与热介质接触良好，物料受热程 度一致，否则造成产品水分含量不一致，还会导致热敬性组分变性或损失戏。（2）喷雾方式与压力压力喷雾干燥中，高压泵压力的大小是影响乳粉颗粒直径大小因素之一。高压泵的使 用压力高，雾化状况好，但雾化的液滴小，产品颗粒小，色泽差；使用压力低，则乳粉颗 粒直径就大，但可能造成雾化液滴太大而不易干燥。喷头孔径大，干燥所得的产品颗粒大, 但孔径太大易造成潮粉。离心喷雾时，喷头的孔径大小及内孔表面的光洁度状况，也影响 乳粉颗粒直径的

17、大小及分布状况，喷头孔径大，内孔光洁度高，则得到颗粒直径大、颗粒 大小较为均匀一致的乳粉。（3）水分含量水分含量对乳粉质量的影响有以下儿个方面： 乳糖。含水分3%5%的喷雾干燥脱脂乳粉，在37°C保存600日也不结晶化。 乳粉的色泽。乳粉在保藏过程中颜色会逐渐变深，这与水分含量关系很大。 溶解度。水分含量在3%以下，在充氮密封包装后，在室温下保藏二年，溶解度不 会下降，水分超过5%，溶解度易下降。 微生物。含水量在5%以下的乳粉经密封包装后一般不会有细菌繁殖，在2%3%, 细菌反而减少，超过5%细菌就容易繁殖并容易产生陈腐味。本文主要是应用单片机AT89S51和温度传感器DS18B2

18、0来将温度控制到乳粉干燥的 最佳温度来提高乳粉干燥的质量。2乳粉干燥工艺介绍及方案设计2.1乳粉喷雾干燥工艺介绍喷雾干燥的过程：喷雾干燥包括浓缩物料微粒加热、表面水分汽化、微粒内部水分向 表面扩散以及对干物料的加热。干燥过程可分为以下三个阶段。（1）预热阶段。浓缩物料的微粒与干燥介质接触的瞬间，干燥过程便开始进行，微粒 表面的水分即开始汽化。微粒表面的温度如低于干燥介质的湿球温度，则干燥介质供给的 热量使微粒表面迅速达到湿球温度；如微粒表面的温度高于干燥介质的湿球温度，则其表 面温度因水分蒸发而迅速下降，直至达到汽化所需热量平衡，此时预热阶段结束，干燥速 度迅速增大，进入恒速干燥阶段。（2）恒

19、速干燥阶段。在恒速干燥阶段，微粒内部的水分不断向表面扩散，表面水分不 断汽化，水蒸气分压等于水的饱和蒸汽压，微粒表面温度等于干燥介质的湿球温度（一般 为5060°C）。干燥速度取决于干燥介质的温度、湿度、气流状况。干燥介质温度与微粒 表面湿球温度间温差越大、湿度越低，微粒在干燥介质中的分散性越好，干燥速度越大。 恒速干燥阶段约0. 010. 04s内完成。（3）降速干燥阶段。当微粒内部水分扩散速度降至低于颗粒表面的蒸发速度，恒速干 燥阶段即告结束，降速干燥阶段开始。在降速干燥阶段，物料颗粒温度将逐步超出干燥介 质的湿球温度，并逐步接近干燥介质温度，干物料的水分含量也接近或等于该干燥介

20、质状 态的平衡水分。此阶段的干燥时间较恒速干燥阶段长，为1030s或更长。2.2方案设计本设计的内容是温度测试控制系统，控制对象是温度。温度控制在日常生活及工业领 域应用相当广泛，比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制。而以往温度控制是 山人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问 题，本系统设计的LI的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统，它应用广泛，功能 强大，小巧美观，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。以往的测温电路是使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将被测温度转变为电 压或电流采集过来，进行A/D转换后，用单片机进行数据的处理，在

21、显示电路上，这样就 可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。使用 AT89S51单片机处理系统数据和控制升降温设备，温度釆集核心部件采用温度传感器，其 内部釆用温度频率变换方法进行温度釆集，经过处理后测温精度可达到0.25°C,釆集数据 耗时为167. 5mso3硬件设计3.1系统总体设计方案本系统的电路设计方框图如图2-1所示，它由三部分组成：（1）控制部分：主芯片采用单片机AT89S51o单片机AT89S51具有低电压供电和体积小 等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要。（2）显示部分：采用3位LED数码管以动态扫描方式实现温度显

22、示。显示电路釆用3 位共阴LED数码管，从P0 口送数，P2 口扫描。（3）温度釆集部分：采用DS18B20温度传感器。这一部分主要完成对温度信号的采集 和转换工作，III DS18B20数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。数字温度传感器 DS18B20把釆集到的温度通过数据引脚传到单片机的P1.0 口，单片机接受温度并存储。此 部分只用到DS18B20和单片机，硬件很简单。图2-1温度计电路总体设计方案框图3. 2 AT89S51单片机简介AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP（In-sy stem programmable）的可反复擦写

23、1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATME L公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚 结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计 算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 by tes的随机存取数据存储器（RAM） , 32个外部双向输入/输出（I/O） 口，5个中断 优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，片 内时钟振荡器。（1）主要特性： 803

24、1 CPU 与 MCS-51 兼容 4K字节可编程FLASH存储器（寿命：1000写/擦循环） 全静态工作：0Hz-33MHz 三级程序存储器保密锁定 128*8位内部RAM 32条可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 6个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式（2）管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0 口：P0 口为一个8位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收8TTL |'1电流。当P1 口的管 脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被 定义为数据/地址的第八位。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O 口，P1

25、口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1 口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低 电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出4个TT L门电流，当P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。P3 口：P3 口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出4个TTL门电流。P3. 0 RXD （串行输入口）P3. 1 TXD （串行输出口）P3. 2 /INTO （外部中断0）P3. 3 /INT1 （外部中断1）P3. 4 T0 （记时器0外部输入）P3. 5

26、 T1 （记时器1外部输入）P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。I/O 口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实际 上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或 变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在山外部程序存

27、储器取指期间，每个机器周期两次 PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。EA/VPP：当EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器（OOOOH-FFFFH）,不 管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保 持高电平时，此间内部程序存储器。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。AT89SXX系列单片机实现了 ISP下载功能，故而取代了 89CXX系列的下载方式， 也是因为这样，ATMEL公司已经停止生产89CXX系列的单片机，现在市面上的AT89C XX多是停产前的库存

28、产品曲。单片机AT89S51的引脚图如图2-2所示。PI 0 C P1. 1 C P1. 2 C P18匚 Pl.4 c M0SI/P1. 5 匚 MI SOPl.6 c SCK/P1 7 E RST CIUiD/FS. 0 C TXD/P2. 1 C lTO/P$. 2 匚 nm/P3. 3 C TO/P?.4 c T1/P3.5 C 墜/P3.6 C 而PP3. 7 cXTAL2 匚 XTAL1 匚 PDIP GND 匚-?401039383736353433323111201223IS2814-27152625IT241$2319222021 Vc c PO. 0/ADO PO.lADl

29、 PO.2/AD2 PO.3/AD3 P0.4/AD4 PO.5?AD5 P0.G/AD6 PO. 7/AD7 EAZVEF ALE/PROG PESN P2. P2.G/A14 P2.5/A13 P2.4/丸12 P2. 3W 1 P2. 2/A10 P2.1/A3 F2. 0/A8图2-2 单片机AT89S51引脚图3.3温度传感器3.3.1温度传感器简介温度的测量是从金属（物质）的热胀冷缩开始。水银温度计至今仍是各种温度测量的讣 量标准。可是它的缺点是只能近距离观测，而且水银有毒，玻璃管易碎。代替水银的有酒 精温度计，它虽然没有毒性，但测量精度很低，只能作为一个概略指示。在工业生产和实

30、验研究中为了配合远传仪表指示，出现了许多不同的温度检测方法，常用的有电阻式、热 电偶式、PN结型等。它们都是基于温度变化引起其物理参数（如电阻值，热电势等）的变化 的原理。随着大规模集成电路工艺的提高，出现了多种集成的数字化温度传感器。3.3.2温度传感器DS18B20的工作原理DS18B20工作时序是根据温度传感器DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温 度转换必须经过三个步骤：（1）每一次读写之前都必须要对DS18B20进行复位。（2）复位成功后发送一条ROH指令。（3）最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释

31、放，DS18B20收到信号后等待1560 微秒左右后发出60240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。其工作时 序包括初始化时序、写时序和读时序。（1）初始化时序总线上的所有传输过程都是以初始化开始的，主机响应应答脉冲。应答脉冲使主机知 道，总线上有从机设备，且准备就绪。主机输出低电平，保持低电平时间至少480us,以 产生复位脉冲。接着主机释放总线，4.7KQ上拉电阻将总线拉高，延时1560us,并进入 接受模式，以产生低电平应答脉冲，若为低电平，再延时480us。如图3-1所示。等待5-60/主机复位脉冲1饋小4S0US4主刘小怡C、咱应脉.11冲 60、240 1£

32、;厂图3-1初始化时序图(2)写时序写时序包括写0时序和写1时序。所有写时序至少需要60us,且在2次独立的写时序 之间至少需要lus的恢复时间，都是以总线拉低开始。写1时序，主机输出低电平，延时 2us,然后释放总线，延时60uso写0时序，主机输出低电平，延时60us,然后释放总线, 延时2usC103o如图3-2所示。|e 主机写P"时序 |« 主机写"广时序>1JS；>1LS<1/: / / : /:样>|h 样计佝下1图3-2写时序(3) 读时序总线器件仅在主机发出读时序是，才向主机传输数据，所以，在主机发出读数据命令 后，必须马

33、上产生读时序，以便从机能够传输数据。所有读时序至少需要60us,且在2次 独立的读时序之间至少需要lus的恢复时间。每个读时序都由主机发起，至少拉低总线luso 主机在读时序期间必须释放总线，并且在时序起始后的15us之内采样总线状态。主机输 出低电平延时2us,然后主机转入输入模式延时12us,然后读取总线当前电平，然后延时 50us：u如图3-3所示。主机写时序主机写"0"时序>1LS;>US匚一主机采样451JS匚一王机采样45图3-3读时序3.3.3温度传感器DS18B20的测温原理每一片DS18B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列号，在岀厂前已写

34、入片内ROM 中。主机在进入操作程序前必须用读ROM(33H)命令将该DS18B20的序列号读出。程序可以先跳过ROM,启动所有DS18B20进行温度变换，之后通过匹配ROM,再逐 一地读回每个DS18B20的温度数据。DS18B20的测温原理如图3-4所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很 小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1,高温度系数晶振随温度变化其震 荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门， 当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完 成温度测量。汁数门的开启时间山高温度系数振荡器来决定，侮

35、次测量前，首先将-55 °C 所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置 在-55°C所对应的一个基数值。减法汁数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法 讣数，当减法汁数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1,减法计数器1的预置将重 新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循 环直到减法计数器2讣数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即 为所测温度。图3-3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于 修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度

36、寄存器值达 到被测温度值。另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，有严格的时隙概念，所以传感器 的读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作都必须按协议进行。操作协议为:DS18B20 发复位脉冲(初始化)一发ROM功能命令一发存储器操作命令一处理数据血。图3-4测温原理内部装置DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传 感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温，所以我们选用DS18B20 温度传感器网。(1) DS18B20的性能特点如下： 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信。 多个DS18B20可以并联在惟一的三线

37、上，实现多点组网功能。 无须外部器件。 可通过数据线供电，电压范11为3.05.5V。 零待机功耗。 温度以3位数字显示。 用户可定义报警设置。 负电圧特性，电源极性接反时，温度讣不会因发热而烧毁，但不能正常工作。(2) DS18B20的内部结构DS18B20采用3脚PR-35封装，如图3-5所示;DS18B20的内部结构，如图3-6 所示。图 3-5 DS18B20 封装图3-6 DS18B20内部结构3.5引脚连接3.5.1晶振电路单片机XIAL1和XIAL2分别接30PF的电容，中间再并个12MHZ的晶振，形成单片 机的晶振电路。晶振电路如图3-8所示。30pFI I Y130pF 丁

38、12MHZ图3-8晶振电路3. 5.2串口引脚P0 口接9个2. 2K的排阻然后接到显示电路上。P1. 0温度传感器DS18B20如图3-9 所示。图3-9 DS18B20与单片机接口电路Pl. 1和P1. 2引脚接继电器电路的4. 7K电阻上，P1 口其他引脚悬空。P2 口中P2. 0、P2. 1、P2. 2、P2. 3分别接到显示电路的4. 7K电阻上,P2. 5接 蜂鸣器电路，其他引脚悬空。P3 口中P3.5、P3.6、P3. 7接到按键电路。3. 5.3其它引脚ALE引脚悬空，复位引脚接到复位电路、VCC接电源、VSS接地、EA接电源。3.6系统硬件电路设计3. 6.1主板电路设计单片

39、机的P1.0接DS18B2O的2号引脚，PO 口送数P2 口扫描，Pl.l、P1.2控制加 热器和电风扇的继电器。3.6.2各部分电路(1)显示电路显示电路采用了7段共阴数码管扫描电路，节约了单片机的输出端口，便于程序的 编写。DS1U1AT«9S5lP11 2PIZ 3P13 4P14 5P15 6P16 7P17 8RST 9PSO1Orai 11PS2 12PS313PM 14W515P36 16W7171819P1O 120vccVCC常PO2常PO5霧EAALE鸞经SP22說图3-10显示电路图单片机电路单片机电路引脚图如图3-11所示。PIOPllP12P13P14P15

40、P16P17REETP30P31P32P33P34P35P36P37XTALl XTAL2 VSS图3-11单片机电路引脚图DS18B20温度传感器电路 温度传感器DS18B20电路如图3-12所示。U2VCCDQ GNDVCCJT2P1.0DS18B20图3-12温度传感器电路引脚图（4）继电器电路单片机P1.1引脚控制加热器继电器。给Pl. 1低电平，三极管导通，电磁铁触 头放下来开始工作。如图3-13所示。图3-13继电器电路图(5)晶振控制电路(6)复位电路C4 匚二Y1OpF 丁 12MHZ图3-14晶振控制电路图VCCS1RESETKR11O/1N414图3-15复位电路图（7）主

41、板电路图gAISSH图3-16主板电路图4系统软件设计4.1系统软件设计整体思路一个应用系统要完成各项功能，首先必须有较完善的硬件作保证。同时还必须得到 相应设计合理的软件的支持，尤其是微机应用高速发展的今天，许多由硬件完成的工作， 都可通过软件编程而代替。其至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作，用软 件编程有时会变得很简单，如数字滤波，信号处理等。因此充分利用其内部丰富的硬件 资源和软件资源，采用与S51系列单片机相对应的51汇编语言和结构化程序设计方法 进行软件编程血。程序设计语言有三种：机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言是机器唯一能“懂” 的语言，用汇编语言或高级语言编写的程

42、序（称为源程序）最终都必须翻译成机器语言 的程序（成为目标程序）。MCS-51指令系统的指令长度较短,它在存储空间和执行时间方面具有较高的效率， 编成的程序占用内存单元少，执行也非常的快捷，与本系统的应用要求很适合。而且MCS 51指令系统有丰富的位操作（或称位处理）指令，可以形成一个相当完整的位操作指 令子集，这是MCS-51指令系统主要的优点之一。对于要求反应灵敬与控制及时的工控、 检测等实时控制系统，可以充分体现出汇编语言简明、整齐、执行时间短和易于使用的 特点。本装置的软件包括主程序、读出温度子程序、复位应答子程序、写入子程序、以及 有关DS18B20的程序（初始化子程序、写程序和读程

43、序）。4.2系统程序流图系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，复位应答子程序，写入子程序等。（1）主程序流程图主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度 值，温度测量每Is进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见 图4-1所示。通过调用读温度子程序把存入内存储中的整数部分与小数部分分开存放在不同的 两个单元中，然后通过调用显示子程序显示出来。图4-1主程序流程图（2）读出温度子程序流程图DS18B20的各个命令对时序的要求特别严格，所以必须按照所要求的时序才能达到 预期的目的。子程序图如图4-2所示。DS18B20复位、应答子程跳过ROM

44、匹配命写入子程序温度转换命令写入子程序显示子程序DS18B20复位、应答子程跳过ROM匹配命写入子程序读温度命令子程图4-2读出温度子程序（3）复位应答子程序流程图图4-3复位应答子程序流程图（4）写入子程序流程图图4-4写入子程序流程图（5）系统总的流程图图4-5系统总流程图4.3程序代码MAIN: LCALL GET_TEMPER;调用读温度子程序MOV A, 29HMOV B,ACLR CRLC ACLR CRLC ACLR CRLC ACLR CRLC ASWAP AMOV 31H,AMOV A, BMOV C, 40H;将28H中的最低位移入CRRC AMOV C,41HRRC AMOV C, 42HRRC AMOV C, 43HRRC AMOV 29H,ALCALL DISPLAY;调用数码管显示子程序AJMP MAIN;这是DS18B20复位初始化子程序利用单片机AT89