基于AT89S52溫度自動(dòng)控制檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：基于當(dāng)前落后的辣椒烘干處理方法，本文利用AT89S52單片機(jī)和溫度傳感器(DS18B20)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種能自動(dòng)顯示、檢測(cè)、控制報(bào)警一體化智能溫控系統(tǒng)，通過(guò)仿真調(diào)試，可以根據(jù)需要自行設(shè)置溫度范圍。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)檢測(cè)；智能；溫度控制；自行設(shè)置

    現(xiàn)在農(nóng)村從事大規(guī)模銷售辣椒生意的農(nóng)民，首先要對(duì)辣椒進(jìn)行烘干處理，目前主要是利用一個(gè)封閉的烤爐中對(duì)辣椒進(jìn)行烘干，它對(duì)溫度的要求很嚴(yán)格，如果溫度過(guò)高就會(huì)將辣椒烤焦，如果溫度過(guò)低就會(huì)出現(xiàn)水泡，由于這種原因，經(jīng)常需要人工進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)入到烤爐中察看溫度的變化，從而根據(jù)需要來(lái)進(jìn)行加溫或者降溫處理。但是這樣不但麻煩而且對(duì)溫度的影響很大，不利用溫度的控制，所以經(jīng)常出現(xiàn)烤焦和水泡現(xiàn)象。要解決這一問(wèn)題，必須有一套很精確的溫度自動(dòng)控制與檢測(cè)系統(tǒng)。本文利用單片機(jī)技術(shù)和自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)烘干系統(tǒng)。

1 設(shè)計(jì)思路
    根據(jù)需要自行設(shè)置溫度范圍，設(shè)置一個(gè)下限值和上限值。當(dāng)傳感器檢測(cè)到溫度在我們?cè)O(shè)置的上、下限值之間時(shí)數(shù)碼管顯示當(dāng)前的溫度值，單片機(jī)不實(shí)行操作處理，當(dāng)溫度低于下限值時(shí)數(shù)碼管自動(dòng)顯示L(低)，然后單片機(jī)執(zhí)行操作，通過(guò)繼電器來(lái)控制外電路加熱系統(tǒng)進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度加熱到我們?cè)O(shè)定的下限值以上時(shí)，單片機(jī)會(huì)自動(dòng)控制繼電器斷開(kāi)，停止加熱。當(dāng)溫度高于我們?cè)O(shè)定的溫度的上限值時(shí)，數(shù)碼管顯示H(高)由單片機(jī)控制斷開(kāi)加熱系統(tǒng)。如此的反復(fù)進(jìn)行循環(huán)。使溫度一直控制在我門所需要的范圍內(nèi)。整個(gè)控制過(guò)程全部由單片機(jī)來(lái)自行控制。此系統(tǒng)還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是當(dāng)溫度傳感器發(fā)生故障時(shí)，單片機(jī)檢測(cè)不到溫度時(shí)，就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提示人們檢查電路中的故障。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)顯示、檢測(cè)、控制和報(bào)警的一體化。

2 硬件總體設(shè)計(jì)
2．1 DS18B20溫度傳感器
    DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20是新的“一線器件”，體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。DS18B20可把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理。支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為-55～+125℃，在-10～+85℃范圍內(nèi)，精度為±0．5℃?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。由于每片DS18B20含有唯一的硅串行數(shù)，所以在一條總線上可掛接任意多個(gè)DS18B20芯片。從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S1820的信息，僅需要一根口線(單線接口)。讀寫及溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無(wú)需額外電源。DS18B20提供九位溫度讀數(shù)，構(gòu)成多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)而無(wú)需任何外圍硬件。并且適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的。性能價(jià)格比也非常出色。DS18B20開(kāi)辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。DS18B20使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)。
2．2 數(shù)碼顯示功能
    通過(guò)溫度傳感器可以直接顯示當(dāng)前的溫度值，便于觀察系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)中可以明確給予人們提示。從而使人能隨時(shí)跟據(jù)自己的需要來(lái)設(shè)置新的溫度。
2．3 AT89S52單片機(jī)
    AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。
    AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I／O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0 Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。
2．4 鍵盤輸入模塊
    SET按鍵為設(shè)置功能選擇鍵，每按下一次，改變一次功能設(shè)置。SET1為上、下限溫度顯示鍵，SET2為溫度上限值設(shè)定鍵，SET3為溫度下限值設(shè)定鍵，SET4為復(fù)位鍵。
2．5 系統(tǒng)模塊框圖

3 原理和設(shè)計(jì)電路圖
3．1 原理
    單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20將外界溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)傳給AT89S52處理器處理，AT89S52處理器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，控制LED顯示、加熱器工作、指示燈顯示和報(bào)警器工作。從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)溫度控制等功能。
3．2 電路圖

4 軟件設(shè)計(jì)
4．1 主程序設(shè)計(jì)
    從軟件的功能不同可分為3大類：1)檢測(cè)軟件，它是用來(lái)檢測(cè)溫度；2)顯示部分，用來(lái)顯示所檢測(cè)到的溫度；3)控制部分，用來(lái)控制馬達(dá)。每一個(gè)執(zhí)行軟件也就是一個(gè)小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義。下圖為軟件設(shè)計(jì)流程圖。

4．2 溫度檢測(cè)
4．2．1 讀取溫度設(shè)計(jì)
    DS18B20可以從單總線獲取電源，當(dāng)信號(hào)線為高電平時(shí)，將能量貯存在內(nèi)部電容器中；當(dāng)單信號(hào)線為低電平時(shí)，將該電源斷開(kāi)，直到信號(hào)線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳娫礊橹?。此外，還可外接5 V電源，給DS18B20供電。
    讀取溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9個(gè)字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。DS18B20的各個(gè)命令對(duì)時(shí)序的要求特別嚴(yán)格，所以必須按照所要求的時(shí)序才能達(dá)到預(yù)期的目的，同時(shí)，要注意讀進(jìn)來(lái)的是高低位在后，低位在前，共12位數(shù)，小數(shù)4位，整數(shù)7位，還有一位符號(hào)位。
    讀取溫度的主程序如下：

4．2．2 溫度數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)
    讀出溫度數(shù)據(jù)后，TempL的低四位為溫度的小數(shù)部分，可以精確到0．062 5℃，TempL的高四位和TempH的低四位為溫度的整數(shù)部分，Tem pH的高四位全部為1表示負(fù)數(shù)，全為0表示正數(shù)。所以先將數(shù)據(jù)提取出來(lái)，分為3個(gè)部分：小數(shù)部分、整數(shù)部分和符號(hào)部分。小數(shù)部分進(jìn)行四舍五入處理：大干0．5℃的話，向個(gè)位進(jìn)1；小于0．5℃的時(shí)候，舍去不要。當(dāng)數(shù)據(jù)是個(gè)負(fù)數(shù)的時(shí)候，顯示之前要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將其整數(shù)部分取反加一。還因?yàn)镈S18B20最低溫度只能為-55℃，所以可以將整數(shù)部分的最高位換成一個(gè)“-”，表示為負(fù)數(shù)。由于DS18B20轉(zhuǎn)換后的代碼并不是實(shí)際的溫度值，所以要進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換。溫度高字節(jié)高5位是用來(lái)保存溫度的正負(fù)，高字節(jié)低3位和低字節(jié)來(lái)保存溫度值。其中低字節(jié)的低4位來(lái)保存溫度的小數(shù)位。由于本程序采用的是0．062 5的精度，小數(shù)部分的值，可以用后四位代表的實(shí)際數(shù)值乘以0．062 5，得到真正的數(shù)值，數(shù)值可能帶幾個(gè)小數(shù)位，所以采取小數(shù)舍入，保留一位小數(shù)即可。也就說(shuō)，本系統(tǒng)的溫度精確到了0．1度。
溫度數(shù)據(jù)處理主程序如下：
   

5 結(jié)束語(yǔ)
    基于AT89S52的自動(dòng)溫控系統(tǒng)能廣泛地應(yīng)用于工、農(nóng)業(yè)及人們的居家生活中。由于本系統(tǒng)采用AT89S52開(kāi)發(fā)，可以很方便地根據(jù)用戶的要求實(shí)現(xiàn)不同的專用的自動(dòng)溫控系統(tǒng)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。