基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的設計

摘 要： 系統(tǒng)設計采用AT89S51單片機，配以DS18B20數(shù)字溫度傳感器，該溫度傳感器可自行設置溫度上下限。單片機將檢測到的溫度信號與輸入溫度的上、下限進行比較，由此判斷是否啟動繼電器以開啟設備。 設計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； 控制； DS18B20

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

1.1 控制部分
單片機AT89S51具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個就能滿足電路系統(tǒng)的設計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設計使用[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DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度[3]。這一部分主要完成對溫度信號的采集和轉(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數(shù)據(jù)引腳傳到單片機的P1.0口，單片機接收溫度并存儲[4]。
1.4 溫度設定部分
鍵盤選用輕觸開關(guān)，只用三個鍵來輸入，其功能分別為“加一”，“減一”和“確認”。
(1)Enter —— P1.7（S2）
(2)Down —— P1.6（S3）
(3)Up —— P1.5（S4）
顯示溫度：
(1)沒有DS18B20存在時，數(shù)碼管顯示錯誤888。
(2)有DS18B20存在時，數(shù)碼管顯示當前溫度XXX。
設定溫度：
(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)這時可以按Up和Down來調(diào)節(jié)當前溫度。
(3)調(diào)節(jié)好后，按Enter退出。這時數(shù)字又變暗了，數(shù)碼管繼續(xù)顯示當前溫度。繼電器隨著設定的溫度，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控制加熱裝置和降溫裝置，實現(xiàn)溫度的自動控制。
2 硬件設計
系統(tǒng)的硬件電路如圖2所示，單片機的P1.0接DS18B20的2號引腳，P0口送數(shù)P2口掃描，P1.1、P1.2控制加熱器和電風扇的繼電器。

3 軟件設計
系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀出溫度子程序、復位應答子程序、寫入子程序等。系統(tǒng)總的流程圖如圖3所示。

本文所設計的基于AT89S51單片機的溫度控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，測溫準確，在實際應用中能夠取得良好的控制效果，溫度控制精度達到±1℃。該智能溫度控制器還可以將測得的溫度通過單片機與通訊模塊相連接，以手機短消息的方式發(fā)送給用戶，使用戶能夠隨時對溫度進行監(jiān)控。本系統(tǒng)可以廣泛應用于如建筑、倉儲等工業(yè)生產(chǎn)領域,有很強的實用價值。
參考文獻
[1] 明德剛.DS18B20在單片機溫度控制系統(tǒng)中的應用[J].貴州大學學報（自然科學版），2006(12)：43-44.
[2] 韋瓏坤，楊榮松.基于DS18B20的單片機多點溫度控制系統(tǒng)[J].機械與電子,2007(11):49-50.
[3] 李毅，余少群，周步洲.基于DS18B20的測溫系統(tǒng)的設計[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.