基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘 要： 系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用AT89S51單片機(jī)，配以DS18B20數(shù)字溫度傳感器，該溫度傳感器可自行設(shè)置溫度上下限。單片機(jī)將檢測(cè)到的溫度信號(hào)與輸入溫度的上、下限進(jìn)行比較，由此判斷是否啟動(dòng)繼電器以開(kāi)啟設(shè)備。 設(shè)計(jì)中還加入了常用的數(shù)碼管顯示及狀態(tài)燈、顯示燈常用電路。
關(guān)鍵詞：AT89S51單片機(jī)； 控制； DS18B20

溫度量是工業(yè)對(duì)象控制中的一項(xiàng)重要參數(shù)，對(duì)它的測(cè)量與控制有十分重要的意義。采用51單片機(jī)為核心的溫度系統(tǒng)對(duì)溫度進(jìn)行控制，是用途廣泛的一類(lèi)工業(yè)控制系統(tǒng)。這類(lèi)系統(tǒng)不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單、靈活性大、成本較低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控制溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量[1]。
1 設(shè)計(jì)方案
本系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)方框圖如圖1所示，它由五部分組成:
①控制部分,主芯片采用單片機(jī)AT89S51；
②顯示部分,采用3位LED數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描方式實(shí)現(xiàn)溫度顯示；
③溫度采集部分,采用DS18B20溫度傳感器；
④鍵盤(pán)溫度設(shè)定部分；
⑤繼電器部分。

1.1 控制部分
單片機(jī)AT89S51具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)就能滿(mǎn)足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用[2]。
1.2 顯示部分
顯示電路采用3位共陰極的LED數(shù)碼管，從P0口送數(shù)，P2口掃描。
1.3 溫度采集部分
DS18B20溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度[3]。這一部分主要完成對(duì)溫度信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換工作，由DS18B20數(shù)字溫度傳感器及其與單片機(jī)的接口部分組成。數(shù)字溫度傳感器DS18B20把采集到的溫度通過(guò)數(shù)據(jù)引腳傳到單片機(jī)的P1.0口，單片機(jī)接收溫度并存儲(chǔ)[4]。
1.4 溫度設(shè)定部分
鍵盤(pán)選用輕觸開(kāi)關(guān)，只用三個(gè)鍵來(lái)輸入，其功能分別為“加一”，“減一”和“確認(rèn)”。
(1)Enter —— P1.7（S2）
(2)Down —— P1.6（S3）
(3)Up —— P1.5（S4）
顯示溫度：
(1)沒(méi)有DS18B20存在時(shí)，數(shù)碼管顯示錯(cuò)誤888。
(2)有DS18B20存在時(shí)，數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度XXX。
設(shè)定溫度：
(1)按下Enter，數(shù)碼管溫度顯示停止，顯示的數(shù)字888變得比以前亮。
(2)這時(shí)可以按Up和Down來(lái)調(diào)節(jié)當(dāng)前溫度。
(3)調(diào)節(jié)好后，按Enter退出。這時(shí)數(shù)字又變暗了，數(shù)碼管繼續(xù)顯示當(dāng)前溫度。繼電器隨著設(shè)定的溫度，依據(jù)情況跳變。
1.5 繼電器部分
本系統(tǒng)利用繼電器的吸合與否來(lái)控制加熱裝置和降溫裝置，實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制。
2 硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的硬件電路如圖2所示，單片機(jī)的P1.0接DS18B20的2號(hào)引腳，P0口送數(shù)P2口掃描，P1.1、P1.2控制加熱器和電風(fēng)扇的繼電器。

3 軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀出溫度子程序、復(fù)位應(yīng)答子程序、寫(xiě)入子程序等。系統(tǒng)總的流程圖如圖3所示。

本文所設(shè)計(jì)的基于AT89S51單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)溫準(zhǔn)確，在實(shí)際應(yīng)用中能夠取得良好的控制效果，溫度控制精度達(dá)到±1℃。該智能溫度控制器還可以將測(cè)得的溫度通過(guò)單片機(jī)與通訊模塊相連接，以手機(jī)短消息的方式發(fā)送給用戶(hù)，使用戶(hù)能夠隨時(shí)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控。本系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于如建筑、倉(cāng)儲(chǔ)等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1] 明德剛.DS18B20在單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].貴州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006(12)：43-44.
[2] 韋瓏?yán)ぃ瑮顦s松.基于DS18B20的單片機(jī)多點(diǎn)溫度控制系統(tǒng)[J].機(jī)械與電子,2007(11):49-50.
[3] 李毅，余少群，周步洲.基于DS18B20的測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)，2009(01)：31-33.
[4] DONG Xiao You, BAI Ze Sheng, LIU Ru．Temperature measurement based on MCS-51 single chip microcomputer[J]． Journal of Yanan University，2005(02)：32-35.