单片机论文-基于单片机的温度控制系统设计.doc

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1、 山东大学电气工程学院 毕 业 设 计 论 文 设计（论文）题目： 基于单片机的温度控制系统设计 学生姓名：赵洪 学 院：电气工程学院 专 业：电气工程及其自动化 年 级：2012 指导教师：颜世刚 2013 年 6 月 18 日 基于单片机的温度控制系统设计 摘要摘要 温度作为一个重要的物理量，是工业生产过程中最普遍、最重要的参数之一，所以 温度测量技术和测量仪器的研究是一个重要的课题。随着时代的进步和发展，单片机技 术已经伸入到各个领域，基于单片机数字温度控制系统与传统的温度控制系统相比，具 有读数方便，测温范围广，其输出温度采用数字显示，本文将介绍一种基于单片机控制 的数字温度控制系统。

2、 本文从硬件和软件两方面来讲述学校浴室水温自动控制过程,在控 制过程中主要应用 AT89S51，通过 DS18B20 数字温度传感器采集环境温度，以单片机为 核心控制部件，并通过四位数码管显示实时温度的一种数字温度控制系统。软件方面采 用汇编语言来进行程序设计，使指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更 改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，使硬件在软件 的控制下协调运作。1 关键词： 单单片片机机；传传感感器器 ；温温度度 I The design of control system of temperature based on MCU Abstract

3、Temperature is an important physical quantity, is the most common industrial production process, technology is one of the most important parameters, so the research on temperature measurement technology and instruments is an important subject. With the era of progress and development, SCM technology

4、 has extended to various fields, compared with the traditional thermometer digital thermometer based on single-chip microcomputer, the reading convenience, a wide range of temperature measurement, digital output temperature display, this paper will introduce a kind of digital thermometer based on si

5、ngle chip microcomputer. In this paper, from two aspects of hardware and software about school bathroom automatic temperature control process, the control process is mainly used AT89S51, mainly through the DS18B20 digital temperature sensor to collect the environmental temperature, the single-chip m

6、icrocomputer as the core control component, and through four digital tube display real-time temperature of a digital thermometer. Software using assembly language to program design, so that the instruction execution speed, save the memory space. In order to facilitate the expansion and the change, t

7、he software design uses the modular structure, make the logic relation of designing program more concise, making hardware tocoordinatetheoperation under the software control. Keywords: SCM; sensor; temperature; 0 目录目录 摘要 .I ABSTRACT II 目录 .1 第一章 绪论 1 1.1 课题的背景及其意义 1 1.2 课题研究的内容 1 1.3 课题实现的控制功能 2 1.4

8、 本章小结 2 第二章 温度控制系统方案选择 .3 2.1 方案一 3 2.2 方案二 3 2.3 方案比较与选择 3 2.4 本章小结 4 第三章 DS18B20 温度传感器简介.5 3.1 DS18B20 的内部结构及特点 5 3.1.1 DS18B20 的内部结构.5 3.1.2 DS18B20 的性能特点6 3.2 DS18B20 的工作原理 7 3.2.1 DS18B20 工作时序7 1 3.2.2 ROM 操作命令.9 3.3 DS18B20 的测温原理 .10 3.3.1 DS18B20 的测温原理10 3.3.2 DS18B20 的测温流程11 第四章 系统硬件电路设计 .12

9、 4.1 设计原则 .12 4.2 主板电路设计 .12 4.3 各部分电路 .13 第五章 系统软件设计 .18 5.1 系统软件设计整体思路 .18 5.2 系统程序流图 .18 5.3 调试 .23 第六章 结 论 25 参考文献 26 致谢 27 附录 28 0 第一章第一章 绪论绪论 1.1 课题的背景及其意义课题的背景及其意义 在当今社会，建设工程及日常生活中温度控制都起着重要作用，最早的温度控制应 用于工厂生产中，可以起到实时采集温度数据，提高生产效率、产品质量的作用。然而 随着人们生活质量的提高，现代社会中的温度控制不仅应用在工厂生产方面也应用于酒 店，厂房以及家庭生活中，在有

10、些应用中，如高精度的生产厂房，对温度的要求极其严 格，温度的变化极有可能对生产的产品造成极大的影响。因此，这就需要一种能够及时 检测温度变化以及温度变化的设备，提供温度数据值，使人们对温度的变化做及时的调 整，及时反映生产，生活中温度变化使人们能及时看到温度变化的第一手资料，提示人 们温度变化情况，协助人们能及时的调整，起到温度报警作用，使温度控制更好的服务 于社会生产，生活。 温度是表征物体冷热程度的物理量，温度测量则是工农业生产过程中一个很重要而 普遍的参数。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、 促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度

11、传感器的数量 在各种传感器中居首位。而且随着科学技术和生产的不断发展，温度传感器的种类还是 在不断增加丰富来满足生产生活中的需要。 随着电子技术和微型计算机的迅速发展，单片机在电子产品中的应用已经越来越广 泛。利用单片机对温度进行控制的技术也随之而生，并日益发展和完善，且越来越显示 出它的优越性。 2 1.2 课题研究的内容课题研究的内容 本文所要研究的课题是基于单片机控制的水温控制系统的设计，主要是介绍了对水 箱温度的显示、控制，实现了温度的实时显示及控制。水箱水温控制部分，提出了用 DS18S20、AT89S51 单片机及 LED 的硬件电路完成对水温的实时检测及显示，利用 DS18S20

12、 与单片机连接由软件与硬件电路配合来实现对浴室水箱温度实时控制。由 DS18S20 检测水箱出水口温度，用中值滤波的方法取一个值存入程序存取器内部一个单 元作为最后检测信号，并在 LED 中显示。DS18B20 芯片具有微型化、低功耗、高性能、 1 抗干扰能力强、易配微处理器等优点，特别适合于温度测控系统，而且 DS18S20 能提供 九位温度读数，它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统。控制器是用 AT89S51 单片机，用 PID 算法对检测信号和设定值的差值进行调节后输出控制信号给执 行机构，控制水箱内温度。而且利用本次的设计主要实现温度测试，温度显示，温度门 限设定，超过设定的门

13、限值时自动启动加热装置等功能。 1.3 课题实现的控制功能课题实现的控制功能 1. 能够连续测量水的温度值，用十进制数码管来显示水的实际温度。 2. 能够设定水的温度值，设定范围是 2070。 3. 能够实现水温的自动控制，如果设定水温为 60，则能使水温保持恒定在 60的 温度下运行。 4. 用单片机 AT89S51 控制，通过按键来控制水温的设定值，数值采用数码管显示。 1.4 本章小结本章小结 本章首先介绍了课题的背景和研究意义，并对课题的主要内容进行了综述，最后对 课题实现的具体控制功能做了一个简要的介绍。 2 第二章第二章 温度控制系统方案选择温度控制系统方案选择 2.1 方案一方案

14、一 系统的硬件电路包括微控制器部分（主机） ，温度检测，人机对话（键盘/显示）三 个主要部分。温度检测部分采用传统的热敏电阻，热敏电阻的阻值随环境温度变化而变 化，变送器将电阻信号转换成与温度成正比的电压信号，经 A/D 转换器将其转换为单片 机可识别得二进制数字量，单片机主要控制 LED 显示器显示正确的温度值，LED 显示器实 现显示功能。 2.2 方案二方案二 考虑使用温度传感器，结合单片机电路设计，采用一只 DS18B20 温度传感器，直接 读取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。 2.3 方案比较与选择方案比较与选择 方案 1 与方案 2 的主要区别在温度检测部分，方案 1

15、是采用热敏电阻检测温度，然后 利用 A/D 转换器将温度模拟量转换为二进制数供单片机处理。方案 2 主要利用 DS18B20 这块芯片进行温度检测，并将采集到的模拟量转换为单片机识别的二进制数。 方案 1 与 方案 2 相比，它最大的特点就是它能检测的温度范围很大，热敏电阻的性能决定了整个 设计的所能检测的温度范围。方案 2 的温度检测范围已经由系统中的 DS18B20 的特性所 决定，它能检测的温度范围为-55到 120，虽然其温度检测范围很窄，但已足够满足 一般测量需要，从整体上来看方案 2 比方案 1 更简单，因为我们方案 2 是利用现有的智 能温度传感芯片 DS18B20，他无需 A/

16、D 转换，直接输出数字量。所以本设计中所使用的温 度测量电路是方案 2 的电路。 在本系统的电路设计方框图如图 1.1 所示，它由三部分组成:温度采集部分采用 DS18B20 温度传感器。控制部分主芯片采用单片机 AT89S51；显示部分采用 3 位 LED 数码管以动态扫描方式实现温度显示； 3 单 片 机 DS18B20 LED 显示 指示灯 图 21 温度计电路总体设计方案 1. 温度采集部分 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。这一部分主要完成对温 度信号的采集和转换工作，由

17、 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 把采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。 2. 控制部分 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，很适合便携手持式产品的设计使用，系统应用三节电池供电。3 3. 显示部分 显示电路采用 3 位共阳 LED 数码管，从 P0 口送数，P2 口扫描。4 2.4 本章小结本章小结 本章介绍了两种测温方法的基本原理及实现方式，给出了最优的控制方案，并讨论 了

18、控制器及执行机构各部分的工作方式。 加热继电器 4 第三章第三章 DS18B20 温度传感器简介温度传感器简介 3.1 DS18B20 的内部结构及特点的内部结构及特点 3.1.1 DS18B20 的内部结构的内部结构 DS18B20 内部结构主要由四部分组成 1) 64 位光刻 ROM。开始 8 位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共 有 48 位，最后 8 位是前 56 位的 CRC 校验码，这也是多个 DS18B20 可以采用一线进行通 信的原因。64 位闪速 ROM 的结构如下. 表 31 ROM 结构 8b 检验 CRC 48b 序列号8b 工厂代码（10H） MSB L

19、SB MSB LSB MSB LSB 内部 电源 探测 位 和 单线端口 位 产生器 暂存器 下限触发 上限触发 温度传感器 存储器和控制逻辑 图 31 DS18B20 内部结构 2) 非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL，可通过软件写入用户报警上下限值。 3) 高速暂存存储，可以设置 DS18B20 温度转换的精度。 DS18B20 温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存 RAM 和一个非易失性的可电 擦除的 E2PRAM。头 2 个字节包含测得的温度信息，第 3 和第 4 字节 TH 和 TL 的拷贝，是 易失的，每次上电复位时被刷新。第 5 个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度

20、 值的数字转换分辨率。高速暂存 RAM 的第 6、7、8 字节保留未用，表现为全逻辑 1。第 9 字节读出前面所有 8 字节的 CRC 码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。 5 表 32 DS18B20 内部存储器结构 Byte0温度测量值 LSB（50H） Byte1温度测量值 MSB（50H）E2PROM Byte2TH 高温寄存器 - TH 高温寄存器 Byte3TL 低温寄存器 - TL 低温寄存器 Byte4配位寄存器 - 配位寄存器 Byte5预留（FFH） Byte6预留（0CH） Byte7预留（IOH） Byte8循环冗余码校验（CRC） 4) CRC 的产生 在

21、64 b ROM 的最高有效字节中存储有循环冗余校验码（CRC） 。主机根据 ROM 的前 56 位来计算 CRC 值，并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比较，以判断主机收到的 ROM 数据是 否正确。另外，由于 DS18B20 单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此 读写时序很重要。系统对 DS18B20 的各种操作按协议进行。操作协议为：初使化 DS18B20（发复位脉冲）发 ROM 功能命令发存储器操作命令处理5 3.1.2 DS18B20 的性能特点的性能特点 DS18B20 的性能特点如下： 1) 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信； 2) 多个 DS18

22、B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能； 3) 无须外部器件； 4) 可通过数据线供电，电压范围为 3.05.5V； 5) 零待机功耗； 6) 温度以 3 位数字显示； 7) 用户可定义报警设置； 8) 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件； 9) 负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作6 6 3.2 DS18B20 的工作原理的工作原理 3.2.1 DS18B20 工作时序工作时序 根据 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；

23、 2. 复位成功后发送一条 ROM 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，具体工作方法如图 3-2，3-3，3-4 所示。 (1) 初始化时序 响应脉 冲60240 等待15-60 主机最小480 主机复位脉冲 最小480US 图 32 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

24、，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，4.7K 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 。 7 (2) 写时序 采 样1545 采 样1545 11 主机写“1“时序 主机写“0“时序 图 33 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 1us 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 60us。写 0 时序，主机输出

25、低电平，延时 60us，然后释 放总线，延时 2us。 (3) 读时序 主机采样 主机采样 4545 11 主机写“1“时序 主机写“0“时序 图 34 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1us的恢复时间。每个读时序都由主机发起，至少拉低总线 1us。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 8 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50us7 3.2

26、.2 ROM 操作命令操作命令 当主机收到DSl8B20 的响应信号，便可以发出ROM 操作命令之一，这些命令如下表8。 表 33 ROM 操作命令 指令约定代码功 能 读 ROM 33H 读 DS18B20 ROM 中的编码 符合 ROM 55H 发出此命令之后，接着发出 64 位 ROM 编码，访问单线 总线上与该编码相对应的 DS18B20 使之作出响应，为下 一步对该 DS18B20 的读写作准备 搜索 ROM 0F0H 用于确定挂接在同一总线上 DS18B20 的个数和识别 64 位 ROM 地址，为操作各器件作好准备 跳过 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 D

27、S18B20 发温度变换命令， 适用于单片工作。 续表 33 告警搜索 命 令 0ECH 执行后，只有温度超过设定值上限或者下限的片子才做 出响应 温度变换 44H 启动 DS18B20 进行温度转换，转换时间最长为 500MS， 结果存入内部 9 字节 RAM 中 读暂存器 0BEH 读内部 RAM 中 9 字节的内容 写暂存器 4EH 发出向内部 RAM 的第 3，4 字节写上、下限温度数据命 令，紧跟读命令之后，是传送两字节的数据 复制暂存器 48H 将 E2PRAM 中第 3，4 字节内容复制到 E2PRAM 中 重调 E2PRAM 0BBH 将 E2PRAM 中内容恢复到 RAM 中

28、的第 3，4 字节 读 供 电 方 式 0B4H 读 DS18B20 的供电模式，寄生供电时 DS18B20 发送“0” ， 外接电源供电 DS18B20 发送“1” 9 3.3 DS18B20 的测温原理的测温原理 3.3.1 DS18B20 的测温原理的测温原理 DSl8B20 在 ROM 中都存有其唯一的 48 位序列号，在出厂前就已经写入片内 ROM 中。 主机在进入操作程序之前必须用读 ROM(33H)命令将该 DSl8B20 的序列号读出。 程序也可以先跳过 ROM，启动所有 DSl8B20 进行温度变换，再通过匹配 ROM，再逐一 地读回每个 DSl8B20 的温度数据。 DS1

29、8B20 的测温原理如图 3-4 所示，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，高温度系数晶振受温度变化影响很大， 所产生的信号作为减法计数器 2 的脉冲输入。其中还隐含着计数门，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。计数门 开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 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 所对应的 一个基数值。减法计数器 1 对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计 数器 1 的预置

30、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 计数到 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。 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，直至温度寄存器值达到被测温度值. 9 10 减法计数器 斜坡累加器 减到 0 减法计数器 预 置 低温度系数 振 荡 器 高温度系数 振 荡 器 计数比较器 预 置 温度寄存器 减到 0 图 3-4 DS18B20 的测温原理 3.3.2

31、 DS18B20 的测温流程的测温流程 初始化 DS18B20 跳过 ROM 匹配 温度变换延时 1S 跳过 ROM 匹配 读暂存器转换成显示码数码管显示 图 35 DS18B20 测温流程 11 第四章第四章 系统硬件电路设计系统硬件电路设计 4.1 设计原则设计原则 DS18B20 的供电方式有两种。第一种是用电源供电，此时 DS18B20 的引脚 1 接地，引 脚 2 作为信号线，引脚 3 接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图 4.1 所示单片机端 口接单线总线，为了在有效的 DS18B20 时钟周期内提供足够的电流，可用 MOSFET 管来完 成对总线的上拉。此次设计采用电源供电方式

32、， P1.1 口接单线总线来保证在有效的 DS18B20 时钟周期内提供足够的电流，用 MOSFET 管和 89S51 的 P1.0 来完成对总线的上拉。 当 DS18B20 处于写存储器操作和温度 A/D 变换操作时，总线上必须有强大的上拉电阻， 上拉开启时间最大为 10 s。寄生电源供电方式是 VDD和 GND 端都接地。因为单线制只有 一根线，因此发送接收口必须是三状态的。 主机控制 DS18B20 完成温度转换必须经过 3 个步骤： （1）初始化 （2）ROM 操作指令 （3）存储器操作指令10 12 4. 2 主主 板板 电电 路路 设设 计计 单 片 机 的 P1. 0 接 DS

33、18B20 的 2 号引脚，P0 口送数 P2 口扫描，P1.1、P1.2 控制加热器和电风扇的继电器。 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。 图 4-1 主电路图 4.3 各部分电路各部分电路 1.DS18B20 与单片机的接口电路 P0 口接 9 个 2.2K 的排阻然后接到显示电路上。P1.0 接温度传感器 DS18B20。P1.1 13 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。

34、P3 口中 P3.5、P3.6、P3.7 接到按键电路。如图 4-2 所示。 图 42 DS18B20 与单片机的接口电路 2. 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。 图 43 显示电路图 单 片 机 18B20 VCCGND P1.0 14 3. 单片机电路 图 44 单片机电路引脚图 4. DS18B20 温度传感器电路 DS18B20 的管脚排列如图所示，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） 图 4-5 温度传感器电路引脚图 5. 继电器电路 15 图中 P1.1

35、 引脚控制加热器继电器。给.P1.1 低电平，三极管导通，电磁铁触头 放下来开始工作。 图 4-6 继电器电路图 6. 晶振控制电路 晶振电路的作用是为系统提供基本的时钟信号。本系统共用一个晶振，便于各部分 保持同步。两个电容叫晶振的负载电容，分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，会影 响到晶振的谐振频率和输出幅度。Y1 是石英晶体，连接在晶振引脚的输入和输出之间, 等效为一个并联谐振回路,电路的振荡频率即是石英晶体的并联谐振频率。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。 图 4-7 晶振控制电路图 7. 复位电路 复

36、位是单片机的初始化操作，其作用是使 CPU 中的各个部件都处于一个确定的 16 初始状态，并从这个状态开始工作。当 ALE 及 两脚输出高电平，RST 引脚高电平时， 单片机复位。51 单片机的复位电路有上电复位和手动按钮复位两种形式，RST/VPD 端 的高电平直接由上电瞬间产生高电平则为上电复位；若通过按钮产生高电平复位信号 称为手动按钮复位。 图 4-8 为兼有上电复位与按钮复位的电路。图中，上电瞬间 RST 端的电位与 Vcc 相同，随着电容充电电流的减小，+5V 立即加到了 RST 端，该高电平使 8051 复位。 若运行过程中，需要程序从头开始执行，这只需按 RESET 即可。按下

37、按钮则直接把 +5V 加到了 RST 端从而复位，这称为手动复位。 图 4-8 复位电路图 17 第五章第五章 系统软件设计系统软件设计 5.1 系统软件设计整体思路系统软件设计整体思路 要实现一个系统的完整功能，必须要有相应的软件配合硬件才能完成。用软件支配 复杂的硬件电路，流畅的编程，会使系统运行变得简单。因此充分利用单片机内部丰富 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。 MCS51 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。

38、对于要 求反应灵敏与控制及时的工控、检测等实时控制系统以及要求体积小、系统小的许多 “电脑化”产品，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。 5.2 系统程序流图系统程序流图 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 主程序的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， 并送入单片机进行处理，测量间隔 1s。通过调用读温度子程序将存在内存储中的整数部 分与小数部分分别存放在两个单元中，然后通过调用显示子程序显示出来。 18 图 5-1 主程序流程图 2）读出温度子程序 读出温度子程序的功能是读出内部

39、RAM 中的 9 个字节，并在读出时进行 CRC 校验， 校验如有错误则不进行温度数据的改写。 跳过 ROM 匹配命令 写入子程序 温度转换命令 显示子程序(延时) 写入子程序 写入子程序 DS18B20 复位、应答子程序 DS18B20 复位、应答子程序 跳过 ROM 匹配命令 19 图 5-2 读出温度子程序 3）复位、应答子程序 开始 P1.0 口清 0 延时 537US P1.0 口置 1 标志位置 1 50US 是否有低电平 有 234US 低电 平 P1.0 口置 1 标志位置 1 是 否 读温度命令子程序 终 止 20 图 5-3 复位、应答子程序 4）写入子程序 终止 进位 C

40、 清 0 P1.0 清 0 延时 12US 带进位右移 延时 46US P1.0 置 0 R2 是否为 0 终止 开始 21 图 5-4 写入子程序 5)系统总的流程图 22 开 始 初始化 DS18B20 显示当前温度 判断当前温度值 超过设定 温度上限 启动风扇 降低温度 红灯亮 设定温度上、下限 启动电热炉 升高温度 是 否 低于设定 温度下限 是 绿灯亮 否 图 5-5 系统总的流程图 5.3 调试调试 主程序的功能是：启动 DS18B20 测量温度，将测量值与给定值进行比较，若测得温 23 度小于设定值，则进入加热阶段，置 P1.1 为低电平，这期间继续对温度进行监测，直到 温度在设

41、定范围内，置 P1.1 为高电平断开可控硅，关闭加热器，等待下一次的启动命令。 当测得温度大于设定值，则进入降温阶段，则置 P1.2 为低电平，这期间继续对温度进行 监测，直到温度在设定范围内，置 P1.2 为高电平断开，关闭风扇，等待下一次的启动命 令。 第一次接电调试，设置温度上限为 90 摄氏度，温度下限为 20 摄氏度。加热后，温 度有时超过 90 摄氏度却不报警，后经检查，发现是进位 C 没有清 0，于是在如下写入程 序中加入进位 C 清零，便排除了这个异常。 WR1:CLR P1.0 MOV R3,#6 DJNZ R3,$ RRC A MOV P1.0,C MOV R3,#23 D

42、JNZ R3,$ SETB P1.0 NOP DJNZ R2,WR1 RET; 读 DS18B2 再经实际接电调试，一切运行正常。加热到 90 摄氏度时，红灯亮起，自动断电，而 低于 20 摄氏度时，绿灯亮起，开始加热。 24 第六章第六章 结结 论论 目前随着经济的增长和物质生活水平的不断提高，人们愈来愈追求美的享 受，这也促使了智能控制业的迅猛发展。 本文首先结合国内外温度控制技术发展的现状，以水温控制为例，阐述了 研制开发智能温度控制系统对其产生良好的社会和经济效益。 再次，根据现有的控制方案，通过对比它们的优缺点，对于温度控制系统 时存在的问题，提出了改进策略。 1、本文的特色： 本系

43、统能够实现单片机的温度控制系统的设计，在控制过程中主要应用 AT89S51 通过 DS18B20 数字温度传感器采集环境温度，以单片机为核心控制部 件，并通过四位数码管显示实时温度的一种数字温度控制系统。本温度控制系 统可以应用于多种场合，像仓储温度，水温的控制等。用户可灵活选择本设计 的用途，有很强的实用价值，且使用方便。 2、本文的不足： 受研究时间和本人知识结构的制约，本文的研究工作也存在一些不足： （1）由于知识结构及时间限制,未能对控制系统进行相应的仿真及结果分析， 而且也未进行系统的安装调试，要应用于工程还有待于进一步研究。 （2）由于对实际工程设计不熟悉及时间的限制，设计过程中未

44、对其可靠性、 抗扰性进行分析和设计，有待今后不断学习、提高。 （3）由于时间有限，本文的设计内容只进行了系列的理论与试验研究，未能 在答辩前完成样机试制。 （4）该智能温度控制器只是 DS18B20 在温度控制领域的一个简单实例，还有 许多需要完善的地方，例如可以将测得的温度通过单片机与通讯模块相连接， 以手机短消息的方式发送给用户，使用户能够随时对温度进行监控。 另外，论文中有不少疏忽和错误的地方，望各位老师和同学给予批评指导， 本人将不胜感激。 25 参考文献参考文献 1李朝青,单片机原理及接口技术(简明修订版)M. 北京:北京航空航天 大学出版社，1998 2李广弟.单片机基础M. 北京

45、:北京航空航天大学出版社，1994 3金伟正.单线数字温度传感器的原理与应用J.电子技术与应用，2000 4李 钢.1-Wire 总线数字温度传感器 DS18B20 原理及应用.现代电子技术 J,2005 5苏麟祥.DS1820 数字温度传感器的功能特性及其应用.世界采矿快报， 2000（9） 6. 沙占友等.智能化集成温度传感器原理与应用.北京：机械工业出版 社，2002 7. 阎石.数字电子技术基础（第三版）M. 北京：高等教育出版社，1989 8.唐俊翟.单片机原理与应用M. 冶金工业出版社， 2003 9.陈丽芳.单片机原理与控制技术M. 东南大学出版社 ，2003 10.沈庆阳.80

46、51 单片机实践与应用M. 清华大学出版社， 2004 11.侯继红.ProtelSE 实用技术教程M. 中国电力出版社 ， 2004 12.A.V.Oppenheim, R.W.Schafer,J.R.Buck, Prentice-Hall, Inc. Discrete- timeSignalProcessing(Second Edition). 2000 13. French C， Acamley P. Control of Permanent Magnet Motor Drives Using a New Position Estimation TechniqueJ, IEEE Tran

47、sactions on Industry Application,1996 14. Marco T, Roberto P, Francesco P. Initial Rotor Position Estimation method for PM MotorsJ, IEEE Transactions on Industry Applications,2003 26 致谢致谢 大学生活转眼就要结束了，这几年是我人生中最重要的学习时间。各位老 师的悉心授课使我对电气专业有了更多、更丰富的认识，为以后的工作打下了 坚实的基础。 感谢工程系所有老师两年来对我的指导和帮助，他们广博精湛的学识，严 谨的治学

48、态度使我学习的不仅是知识，还有他们对知识孜孜不倦的探索精神及 高尚的做人品质，这将使我终身受益。在此，我要特别感谢姜秋鹏老师，您在 百忙之中对我的设计给予了细心的指导和帮助。您在学术上精益求精，一丝不 苟的精神和对工作认真负责的态度都是我学习的榜样。 另外，还要感谢同组设计的同学，我们一起学习，一起探讨问题、解决问 题。当我遇到困难时，给了我许多好的建议和无私的帮助。在此，对所有给予 我帮助的同学表示衷心的感谢。 27 附录附录 程序代码 ORG 0000H TEMPER_L EQU 29H TEMPER_H EQU 28H FLAG1 EQU 38H;是否检测到 DS18B20 标志位 A_

49、BIT EQU 20H ;数码管个位数存放内存位置 B_BIT EQU 21H ;数码管十位数存放内存位置 XS EQU 30H MOV A,#00H MOV P2,A MAIN:LCALL GET_TEMPER;调用读温度子程序 MOV A,29H MOV B,A CLR C RLC A CLR C RLC A CLR C RLC A CLR C RLC A SWAP A MOV 31H,A 28 MOV A,B MOV C,40H;将 28H 中的最低位移入 C RRC A MOV C,41H RRC A MOV C,42H RRC A MOV C,43H RRC A MOV 29H,A LCALL DISPLAY;调用数码管显示子程序 AJMP MAIN; 这是 DS18B20 复位初始化子程序 INIT_1820:SETB P1.0 NOP CLR P1.0;主机发出延时 5