基于AT89S51单片机的温度控制系统设计与实现

ｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｙ，２００８，６（１１）：９９－１０１． ［３］胡汉才．单片机原理及其接设计［Ｍ］．２ 版．北京：清华大学出 版社，２００４． ［４］Ｓｕｎｇ Ｓ Ｗ．Ｎｅｗ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｄｅ－ ｓｉｇｎ ｏｆ ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ［ｓ Ｊ］．Ａｕｔｏｍａｔｉｃ，１９９８，３４（４）：５１３－５２０． ［５］李正军．计算机测控系统的设计与应用［Ｍ］．１ 版．北京：机械 工业出版社，２００４． ［６］周润景，张丽娜．基于 ＰＲＯＴＥＵＳ 的电路及单片机系统的设 计与仿真［Ｍ］．２ 版．北京：北京航空航天大学出版社，２００６．
社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高1现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式从集成化向智能化网络化的方向飞速发展并朝着高精度多功能总线标准化高可靠性及安全性开发虚拟传感器和网络传感器研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展本文将介绍智能集成温度传感器ds18b20的结构特征及控制方法并对以此传感器89s51单片机为控制器构成的数字温度控制装置的工作原理及程序设计作了详细的介绍
四、软件设计 整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现 的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来 了。从软件的功能不同可分为两大类：一是监控软件 （主程序），它是整个控制系统的核心，专门用来协调 各执行模块和操作者的关系。二是执行软件 （子程 序），它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、
显示、通讯等。 五、检测与调试 1、硬件调试： 硬件调试是利用 DVCC 实验与开发系统、基本测
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参考文献：
［１］李林琛．电加热炉温度控制系统数学模型的建立及验证［Ｊ］． 北京工业职业技术学院学报，２０１０，９ （４）：２３－２５．ＬＩ Ｌｉｎ－ｃｈｅｎ．Ｒｅ－ ｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｈｅａｔｅｒｓ ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｃｏｌｌｅｇｅ，２０１０，９ （４）：２３－２５ ［２］陈天荣．温度控制仪表的现状与改进［Ｊ］．内蒙古科技与经济， ２００８，６ （１１）：６０－１０１．ＣＨＥＮＧ Ｔｉａｎ－ｒｏｎｇ．Ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｒｉｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ ［Ｊ］．Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈ－
图 ２ 温度控制系统仿真图 （下转第 38 页）
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2．2 系统架构 整个系统由以下几个部分组成： a、云端 Web 服务器,作为整个系统的信息处理和 管理中心，其任务是为手机平台提供数据支持。①通 过访问学院的数据存储服务器获取学院实时更新发 布的最新新闻，获取学生最新的成绩信息，课表信息 等，并将数据转换为 WebService 接口供手机客户端调 用；②存储智能泊车模块中停车场数据，为智能泊车 手机客户端提供最新数据。 b、iphone 智能手机终端：实现了新生服务、在校 师生服务、智能泊车仿真实验三个模块的功能； c、Androd 智能手机终端：实现了选修课报名与查 询模块； d、短信群发平台：利用 Web 程序实现， 在后台利用联通的短消息发送网关实现群发短信，短 信群发平台可以布署在云端 Web 服务器上也可以布 暑在单独的服务器上。短信群发平台在后台使用联通 短消息网关进行群发短信，使用的协议为 SGIP1.2。
三、硬件设计电路 温度采集电路设计原理图如图 1 所示, 控制器使 用单片机 AT89C2051,温度传感器使用 DS18B20,用液 晶实现温度显示。 以下是用 preteus 软件画的电路原理图和 PCB 板 电路图：
图 １ 电路原理图
DS18B20 的电源供电方式有 2 种: 外部供电方式 和寄生电源方式。工作于寄生电源方式时, VDD 和 GND 均接地, 他在需要远程温度探测和空间受限的 场合特别有用, 原理是当 1 W ire 总线的信号线 DQ 为高电平时, 窃取信号能量给 DS18B20 供电 [3]，同时 一部分能量给内部电容充电, 当 DQ 为低电平时释放 能量为 DS18B20 供电。但寄生电源方式需要强上拉 电路, 软件控制变得复杂 (特别是在完成温度转换和 拷贝数据到 E2PROM 时)[4]，同时芯片的性能也有所降 低。因此, 在条件允许的场合, 尽量采用外供电方式。 无论是内 部寄生电源 还是外部供 电，I/O 口 线 要 接 5KΩ 左右的上拉电。在这里采用前者方式供电。
湖北理工学院大学生创新项目 项目编号：１２ｃｘ３９ 指导老师：田嵩
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该 系 统 利 用 AT89C51 芯 片 控 制 温 度 传 感 器 DS18B20 进 行 实 时 温 度 检 测 并 用 LCD (AM－ PIRE128X64)显示该系统实际温度和设置温度。该系 统还具有非常强的扩展性，可以将它用在实际生活用 品中，如电饭煲的温度控制，使其达到预设温度。
系统架构拓扑图如图 3 所示：
图 ３ 系统架构拓扑图
３、结束语 本文对智慧校园的结构及构建进行了讨论，并在 理论研究的基础上，结合实际应用开发了“智慧校园 移动信息服务平台”（校园管家），系统设计完成后已 经在学院试运行，运行过程中师生反映较好，进一步 拓展校园信息化应用的深度与广度，在学院信息化建 设中发挥了重大作用。本系统结合了物联网、移动互 联、校园网云平台等技术，利用智能手机为载体，从而 大大提高了高校信息化应用交互的明确性、灵活性和 响应速度；专用手机界面设计，强大界面体验，便捷的 查询操作，为学院师生校园生活提供了最大的便利和 帮助；同时也可为其它高校的移动互联和智慧校园的 实施提供参考。
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试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存 在的故障。
硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。 静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检 测。 第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路 是否有断点。 第二步用万用表测试。先用万用表复核目测中有 疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有 短路现象。 第三步加电检测。给板加电，检测所有插座或是 器件的电源端是否符合要求的值 第四步是联机检查。因为只有用单片机开发系统 才能完成对用户系统的调试。 动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排 除用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻 辑错误等的一种硬件检查。动态调试的一般方法是由 近及远、由分到合。由分到合是指首先按逻辑功能将 用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该 元件无关的 器件全部从用户系统中去掉，这样可以 将故障范围限定在某个局部的电路上[6]。 2、软件调试： 软件调试是通过对程序的汇编、连接、执行来发 现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠 正的过程。 六、仿真 通过 preteus 软件仿真结果如下：
图 ２ 短信群发模块功能示意图
参考文献：
［１］孙海涛，李葆红，王 婷． 高校智慧校园建设研究［Ｊ］，计算机应 用与软件，２０１３．９，２８（３）：４６－４９． ［２］严大虎，陈明选． 物联网在智慧校园中的应用［Ｊ］，现代教育 技术，２０１１，（２１）：１２３－１２５． ［３］蒋家傅，钟 勇，王玉龙等． 基于教育云的智慧校园系统构建 ［Ｊ］， 现代教育技术，２０１３，２３（２）：１０９－１１４．
【关键词】：单片机；温度控制；ＡＴ８９Ｓ５１；ＤＳ１８Ｂ２０；仿真
一、引言 目前的智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是 在 20 世纪 90 年代中期问世的，它是微电子技术、计 算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶，特点是能输 出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器 (MCU)。社会的发展使人们对传感器的要求也越来越 高[1]，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从 模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向 飞速发展，并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可 靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制 单片测温系统等高科技的方向迅速发展，本文将介绍 智能集成温度传感器 DS18B20 的结构特征及控制方 法，并对以此传感器，89S51 单片机为控制器构成的数 字温度控制装置的工作原理及程序设计作了详细的 介绍。 二、基于单片机的具体设计内容 2.1 性能指标 本设计主要是介绍了单片机控制下的温度检测 系统，详细介绍了其硬件和软件设计，并对其各功能 模块做了详细介绍，其主要功能和指标如下： （1）利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境 温度 （2）测量范围为 0℃～＋100℃，精度为±0.5℃ （3）用液晶进行实际温度值显示 （41）能够根据需要设定温度 2.2 系统方案比较、设计与论证 该系统主要由温度测量和温度设置及系统状态 显示三部分电路组成，下面介绍实现此系统功能的方 案。
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ห้องสมุดไป่ตู้
基于 ＡＴ８９Ｓ５１ 单片机的温度控制系统设计与实现
鄢梦林，孙威东，万玉盼
（湖北理工学院计算机学院 湖北 黄石 ４３５００３）
【摘 要】：本文主要介绍了一个基于 ＡＴ８９Ｓ５１ 单片机的温度自动控制系统，详细描述了利用温度 传感器 ＤＳ１８Ｂ２０ 开发测温系统的过程，、对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统 流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍，该系统可以方便的实现温度采集和显示。
1、温度测量 采用数字温度芯片 DS18B20 测量实际温度，输 出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统 的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性 很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在 0—100 摄 氏 度 时 ， 最 大 线 形 偏 差 小 于 1 摄 氏 度 。 DS18B20 的最大特点之一采用了单总线的数据传输， 由数字温度计 DS18B20 和微控制器 AT89C51 构成的 温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与 计算机连接。这样,测温系统的结构就比较简单,体积 也不大。采用 51 单片机控制，软件编程的自由度大， 可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而 且体积小，硬件实现简单，安装方便。既可以单独对多 DS18B20 控制工作，还可以与 PC 机通信上传数据，另 外 AT89C51 在工业控制上也有着广泛的应用，编程技 术及外围功能电路的配合使用都很成熟[2]。 2、设置温度 采用键盘输入设置温度，键盘则可以用 4X4 型， 而该系统仅需 12 个按键，故可用 4X3 型。该型键盘比 较常用，而且用到的接口得到了极好的利用，仅需要 8 个接口。 3、状态显示 可以采用 LCD 来显示其系统的状态，但专 用 LCD 来显示该系统的状态不经济。 综上所述各方案，可以采用测温装置电路简单、 精确度较高、实现方便的温度测量装置，即温度测量 方案一。而键盘可采用 4x3 型。而状态显示，由于才用 LCD(AMPIRE128X64)来显示，有多余的显示区域，因 此，两个方案可以一起用。