水温控制系统

郑州工业应用技术学院

课程设计说明书

题目：基于DS18B20的水温控制系统设计

姓名：

院（系）：

专业班级：2级电工班

学号：

指导教师：

成绩：

时间：2014年12月23日至2014年12月29日

郑州工业应用技术学院

课程设计任务书

题目 : 基于DS18B20的水温控制系统设计

专业 : 电气工程及其自动化

班级：12级电气工程四班

学号 : 1202120434

姓名：段世超

主要内容、基本要求、主要参考资料等：

主要内容：

利用单片机AT89C51和DS18B20温度传感器设计一个水温控制

系统，能够完成对水温的控制，当水温低于预设温度值时加热，达到

预设温度值时自动停止加热，并由数码管显示温度。

基本要求：

利用单片机AT89C51控制DS18B20温度传感器对水温的控制，

当水温低于预设温度值时系统开始加热(点亮红色发光二极管表示加

热状态)，当温度达到预设温度值时自动停止加热。预设温度值和实

测温度值分别由两个3位数码管显示，范围为0～99℃。

主要参考资料：

[1]李全利，单片机原理及接口技术[M]，高等教育出版社

[2]王文杰，单片机应用技术[M]，冶金工业出版社

[3]朱清慧，PROTEUS教程——电子线路设计、制版与仿真[M]，清

华大学出版社

[4]单片机实验指导书，天煌教仪

[5]彭伟，单片机C语言程序设计实训100例[M]，电子工业出版社

完成期限：2014.12.23--2014.12.29

指导教师签名：

课程负责人签名：

年月日

目录

一、设计任务及要求 (1)

1.设计题目 (1)

2.设计要求与目的 (1)

3.设计任务 (1)

二、设计背景简介 (1)

三、电路设计 (2)

1. 80C51芯片相关知识 (2)

2. 74HC245芯片相关知识 (4)

（1）原理说明 (4)

（2）引脚定义 (4)

3. DS18B20芯片相关知识 (6)

（1）DS18B20简介 (6)

（2）DS18B20的引脚功能 (6)

（3）DS18B20的主要特点 (7)

（4）DS18B20的ROM及控制指令 (7)

四、系统硬件设计 (10)

1. DS18B20温度测量电路 (10)

2. 显示电路 (11)

五、系统软件设计 (12)

六、系统仿真 (17)

七、参考资料 (18)

致谢 (18)

一、设计任务及要求

1.设计题目

基于DS18B20的水温控制系统。

2.设计要求与目的

·利用单片机AT89C51控制DS18B20温度传感器对水温的控制，并由数码管显示；

·通过水温控制系统的设计要掌握好对Proteus仿真设计的熟练运用；

·通过水温控制系统的设计要熟练掌握单片机的各个功能，并且能对单片机有总体的把握，再设计的过程中能够凭借对单片机各功能的了解，达到理想的设计效果。

·本例使用了温度传感器DS18B20和74HC245，通过对单片机的学习能够对它们触类旁通。

3.设计任务

·设计系统硬件

·设计系统软件

·编写设计说明书

二、设计背景简介

在生活中各个方面，无论是在什么时候在什么地点我们都离不开使用热水。把水烧开很容易，但是要把水温控制在一定的温度而且进行自动控制就不是那么随便。所以为了更高效和方便人们的需求，本设计就专门利用单片机和DS18B20温度传感器来实现了一个水温自动控制系统，将水温控制在一定的温度，希望通过本设计能够对以后的大众的生活带来一定的帮助，从而适应社会需要。

三、电路设计

本设计以AT89C51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机，再由单片机将信号通过数码管显示出来。当水温低于预设温度值时系统开始加热（点亮红色发光二极管表示加热状态），当温度达到预设温度值时自动停止加热。预设温度值和实测温度值分别由两个三位数码管显示，范围为0~99℃。

1. 80C51芯片相关知识

80C51单片机的引脚图及功能如下：

单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。

（1）电源：

VCC---芯片电源，接+5V;

VSS---接地端。

（2）时钟：

XTAL1、XTAL2---晶体振荡电路反相输入端和输出端。

（3）控制线：

ALE/PROG：地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。

ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址；

PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。

PSEN:外ROM读选通信号。

RST/VPD：复位/备用电源。

RST功能：复位信号输入端；

VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。

EA/Vpp：内外ROM选择/片内EPROM编程电源。

EA功能：内外ROM选择端；

Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。

（4）I/O线：

AT80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH 编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。