可调式温度控制器

1、精选优质文档-倾情为你奉上 2009-2010全国大学生实践创新作品可调式温度控制器沧州职业技术学院2010年10月2009-2010全国大学生实践创新作品可调式温度控制器专心-专注-专业学生辅导老师：摘 要本文针对目前“节能减排”策略而设计了本产品，而今“智能化，简单化”的社会，推动了经济飞速发展，本文所提到的产品是一种新型可调式温度控制器。本设计产品不仅思路清晰电路简单，同时程序下载便利，非常适合学校的教学。它是利用DS18B20（数字温度计）作为主要感温器件，将温度高低变化直接显示于4位8段数码管显示屏中。清晰简单的电路和简易的程序可以增强学生学习电子制作兴趣，基于AT89S51单片机的

2、可调式温度控制器适用于电子爱好初学者，特别是对于刚涉足单片机领域的学生们。通过该制作即能够锻炼电路测试、电路焊接和电路调试等动手操作能力，又能够培养其计算机程序开发方面的兴趣。本设计产品是对温度的检测，它具有可调性，设置了上下限，可以设置一个温度范围，温度范围设置通过按键来完成。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出是否启动继电器已开启设备。关键词 AT89S51；数码管；DS18B20目 录摘要 第1章 绪论 1第2章 可调式温度控制器的设计 22.1作品背景22.2设计方案22.3硬件设计3 2.3.1原理阐述3 2.3.2电路图4 2.3.3实物照片5第3章 可调

3、式控制器的特点63.1创新点与新颖性63.2 实用性及应用前景63.3本人收益6总结7参考文献8第1章 绪论随着社会的发展，科学的进步，以及测温度仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统以应用到人们个个方面，但是温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个问题。针对这种实际情况设计一个温度控制系统，具有一定的实用和推广价值。温度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。从17世纪初人们开始利用温度进行测量。在半导体技术的支持下，

4、本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食储蓄、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的重要的参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常的进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。没有适合的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对

5、温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测量和控制是非常重要的。单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。随温度控制器应用范围日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。第2章 可调式温度控制器的设计2.1作品背景目前普通电子爱好者使用的温度控制器普遍是非可调性、温度控制单一，且电路设计复杂，程序下载不便等缺点，与当今社会“智能化，简单化”的要求不符，因此需要一种新型可调式温度控制器。对于一个喜爱电子制作的初学者而言，制作并完成一个电子产品是非常必要的。基于AT89S51单片机的可调式温度控制器适用于电子爱好初学者，特别是对于刚涉足单片

6、机领域的学生们。通过该制作即能够锻炼电路测试、电路焊接和电路调试等动手操作能力，又能够培养其计算机程序开发方面的兴趣。现在的学生普遍存在一种极其危险的现象眼高手低。基于这种现象，本设计产品可以有效地消弱这一点。本产品清晰的电路、简易的程序，可调式温度控制器的新颖性，应用于教学方面，可增强学生学习电子设计的兴趣，教学过程中锻炼电路测试、电路焊接和电路调试等动手动脑的能力，有效地避免学生的“眼高手低”这一现象。2.2设计方案可调式温度控制器以AT89S51单片机为控制核心，采用可调式温度控制电路和传感器技术。可调式温度控制器是利用DS18B20（数字温度计）作为主要感温器件，将温度高低变化直接显示

7、于4位8段数码管显示屏中。该电路的主要元器件包括：AT89S51单片机核心板、数字温度计、按键、加温灯及4位8段数码管。以数字温度计检测外界温度高低，温度高低检测高低可调节。温度高低转变由数字温度计检测后传给单片机直接在数码管中显示输出，而且可实现温度的自我补偿。主要实施过程：(1) 设计、焊接、调试AT89S51单片机最小系统，实现数据准确传输控制；(2) 设计、焊接显示电路，并进行调试，使其能够准确显示温度值； (3) 设计、焊接及调试温度传感器以及温控电路，实现温度高低的可调性；(4) 系统软硬件组合调试，以及产品外观的设计与制作。2.3硬件设计2.3.1原理阐述本设计产品内部设有加温装

8、置，以温度传感器（DS18B20）作为主要感温器件将温度高低变化直接显示于4位8段数码管显示屏中。温度高低转变由数字温度计检测后传给单片机直接在数码管中显示输出，而且可实现温度的自我补偿。AT89S515V电源DS18B204位数码管功能切换键设定温度减一按键设定温度加一按键图2.3.1 原理框图2.3.2电路图可调式温度控制器如图2.3.2所示220v图2.3.2 可调式温度控制器电路图2.3.3实物照片温度传感器如图2.3.3-1所示，可调式温度传感器实物图如图2.3.3-2所示图2.3.3-1 DS18B20图2.3.3-2 可调式温度控制器实物图第3章 可调式温度控制器的特点3.1创新

9、点与新颖性(1)针对温控电路非可调性，该电路基于低功耗的AT89S51单片机和数字式温度传感器DS18B20实现温度的可调功能；(2)该电路不仅可以控制温度的范围，还可以设置温度的报警范围，减少微控制器的工作负荷；(3)针对普通电路设计复杂，该电路采用单线传输数据，具有设计简单、易操作等特点；(4)针对程序下载不便，该设计产品系统程序简单，下载工具便利。3.2 实用性及应用前景本产品可以应用于教学，电路的简单，程序下载便利，方便于教学，电路测试、电路焊接和电路调试等都能提高学生动手操作能力。在粮食存储期间，由于环境、气候和通风条件等因素的变化，粮仓内的温度或湿度会发生异常，这极易造成粮食的腐烂

10、或发生虫害。同时粮仓中粮食储存质量还受到粮仓中气体、微生物以及虫害等因素的影响。因此这需要一个温度检测系统，而我们所做的可调式温度控制器为这一重大系统奠定了基础。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。而以往温度控制是由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，是一款实用又廉价的控制系统。3.3本人收益该电子产品的设计，使我们了解了温度传感器（DS18B20）的原理及应用，学习并掌握AT89S51单片机一些相关知识，

11、熟练硬件电路图的连接和电路板的焊接，增强动手能力和团队合作能力，对微电子领域更加了解，增加了对微电子的兴趣。总结在这次可调式温度控制器设计中，使我们体会到了自动化控制的优势，它可以替代我们完成人类无法完成或者不可能完成的事情，而且它所完成的近乎完美，又有效率。可调式温度控制器的设计，是以数字温度计检测外界温度高低，温度高低检测高低可调节。温度高低转变由数字温度计检测后传给单片机直接在数码管中显示输出，而且可实现温度的自我补偿。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出是否启动继电器已开启设备。本设计应用范围广泛和操作简单，具有一定的实用和推广价值。参考文献1 胡汉才.单片机

12、原理及系统设计. 北京：清华大学出版社,2001.01第一版.2 徐泽善. 传感器与压电器件信息装备的特种元件。北京：国防工业出版社 19993 徐爱钩. 智能化测量控制仪表原理与设计。北京：北京航空航天大学出版社 19994 何希才，薛永毅，传感器及其应用实例，北京：机械工业出版社，20045 楼然苗，李光飞.51系列单片机设计实例.北京:北京航空航天大学出版社，2006.2;单片机内存分配申明!TEMPER_L EQU49H ;用于保存读出温度的低8位TEMPER_H EQU48H ;用于保存读出温度的高8位SET_TEMPER_H EQU44HSET_TEMPER_L EQU40HDIS

13、_BUFF_C EQU34H ;百位存储单DIS_BUFF_B EQU35H ;十位存储单元DIS_BUFF_A EQU36H ;个位存储单元DIS_BUFF_D EQU33H ;个位小数DIS_BUFF_E EQU32H ;十位小数DIS_BUFF_F EQU31H ;百位小数DIS_BUFF_G EQU30H ;千位小数LEDBuf EQU54HTEMP EQU53HDis_orderEQU52hSTATEEQU51HFLAG1 EQU00H ;是否检测到DS18B20标志位 DQ BIT P1.0ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HLJMP Int_X0ORG 000

14、BHLJMP Int_T0ORG0040Hstart: MOVSP,#60HMOVDis_order,#b MOV TMOD, #01h ; 方式1, 定时器0 MOV TH0, #0EDhMOV TL0, #0FFhMOV IE, #b ; EA=1, IT0 = 1SETB TR0 ; 开始定时SETBIT0SETBEX0MOVSET_TEMPER_H,#05HMOVSET_TEMPER_H+1,#09HMOVSET_TEMPER_H+2,#02HMOVSET_TEMPER_H+3,#00HMOVSET_TEMPER_L,#05HMOVSET_TEMPER_L+1,#05HMOVSET_T

15、EMPER_L+2,#02HMOVSET_TEMPER_L+3,#00HMAIN: MOVA,STATECJNEA,#0,TASK1LCALLGET_TEMPER ;调用读温度子程序LCALLT_FORMATAJMP MAINTASK1:CJNEA,#1,TASK2MOVDIS_BUFF_D,SET_TEMPER_HMOVDIS_BUFF_C,SET_TEMPER_H+1MOVDIS_BUFF_B,SET_TEMPER_H+2MOVDIS_BUFF_A,SET_TEMPER_H+3JBP3.0,KEY_1;数值加0.1度LCALLDELAY1JBP3.0,KEY_1INCSET_TEMPER_

16、HJNBP3.0,$AJMP MAINKEY_1:JBP3.1,MAIN;数值减0.1度LCALLDELAY1JBP3.1,MAINDECSET_TEMPER_HJNBP3.1,$AJMP MAINTASK2:CJNEA,#2,TASK3MOVDIS_BUFF_D,SET_TEMPER_LMOVDIS_BUFF_C,SET_TEMPER_L+1MOVDIS_BUFF_B,SET_TEMPER_L+2MOVDIS_BUFF_A,SET_TEMPER_L+3JBP3.0,KEY_2;数值加0.1度LCALLDELAY1JBP3.0,KEY_2INCSET_TEMPER_LJNBP3.0,$AJMP

17、 MAINKEY_2:JBP3.1,MAIN;数值减0.1度LCALLDELAY1JBP3.1,MAINDECSET_TEMPER_LJNBP3.1,$AJMP MAINTASK3:MOVSTATE,#0AJMP MAIN;-DS18B20-初始化子程序-INIT_1820: SETB DQ NOP CLR DQ;主机发出延时537微秒的复位低脉冲 MOV R1,#3TSR1: MOV R0,#107 DJNZ R0,$ DJNZ R1,TSR1 SETB DQ;然后拉高数据线 NOP NOP NOP MOV R0,#25HTSR2: JNB DQ,TSR3 ;等待DS18B20回应 DJNZ

18、 R0,TSR2 LJMP TSR4 ; 延时TSR3: SETB FLAG1 ; 置标志位,表示DS1820存在 LJMP TSR5TSR4: CLR FLAG1 ; 清标志位,表示DS1820不存在 LJMP TSR7TSR5: MOV R0,#117TSR6: DJNZ R0,TSR6 ; 时序要求延时一段时间TSR7: SETB DQ RET;- 读出转换后的温度值GET_TEMPER: SETB DQ LCALL INIT_1820;先复位DS18B20 JB FLAG1,TSS2 RET ; 判断DS1820是否存在?若DS18B20不存在则返回TSS2: MOV A,#0CCH

19、; 跳过ROM匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,#44H ; 发出温度转换命令 LCALL WRITE_1820;这里通过调用显示子程序实现延时一段时间,等待AD转换结束,12位的话750微秒 LCALL DELAY1 LCALL INIT_1820;准备读温度前先复位 MOV A,#0CCH ; 跳过ROM匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,#0BEH ; 发出读温度命令 LCALL WRITE_1820 LCALL READ_18200; 将读出的温度数据保存到35H/36H RET;-写DS18B20的子程序(有具体的时序要求)WRITE_1820: M

20、OV R2,#8;一共8位数据 CLR CWR1: CLR DQ MOV R3,#6 DJNZ R3,$ RRC A MOV DQ,C MOV R3,#23 DJNZ R3,$ SETB DQ NOP DJNZ R2,WR1 SETB DQ RET;- 读DS18B20的程序,从DS18B20中读出两个字节的温度数据READ_18200: MOV R4,#2 ; 将温度高位和低位从DS18B20中读出 MOV R1,#TEMPER_L; 低位存入(TEMPER_L),高位存入(TEMPER_H)RE00: MOV R2,#8;数据一共有8位RE01: CLR C SETB DQ NOP NOP

21、 CLR DQ NOP NOP NOP SETB DQ MOV R3,#9RE10: DJNZ R3,RE10 MOV C,P1.0 MOV R3,#23RE20: DJNZ R3,RE20 RRC A DJNZ R2,RE01 MOV R1,A INC R1 DJNZ R4,RE00RET;-整合读出的两字节温度(关于DS18B20读出的2字节温度格式请参考资料)-T_FORMAT: MOV A, #0FH ANL A, TEMPER_L;获得小数部分(4位) MOV R0, #DIS_BUFF_D MOV R2, #4 D0: MOV B, #10 MUL AB MOV B, #16 DI

22、V AB MOV R0, A ;从个位小数D_BIT,到十位E_BIT,百位F_BIT,千位G_BIT DEC R0 MOV A, B DJNZ R2, D0 MOV A, TEMPER_L SWAP A MOV TEMP, A MOV A, TEMPER_H SWAP A MOV R0, #TEMP XCHD A, R0 MOV B,#10 DIV AB MOV DIS_BUFF_C,B ;个位存在C_BIT MOV B,#10 DIV AB MOV DIS_BUFF_A,A ;百位存在A_BIT MOV DIS_BUFF_B,B ;十位存在B_BIT RET ;-Int_X0: PUSH PSW ; 保护现场PUSHACC INCSTATE MOVA,STATE CJNEA,#03H,EXIT_X0MOVSTATE,#00HEXIT_X0:POPACCPOP