温度控制器的设计

目录

第一章课程设计要求及电路说明 (3)

1.1课程设计要求与技术指标 (3)

1.2课程设计电路说明 (4)

第二章课程设计及结果分析 (6)

2.1课程设计思想 (6)

2.2课程设计问题及解决办法 (6)

2.3调试结果分析 (7)

第三章课程设计方案特点及体会 (8)

3.1 课程设计方案特点 (8)

3.2 课程设计心得体会 (9)

参考文献 (9)

附录 (9)

第一章课程设计要求及电路说明

1.1课程设计要求与技术指标

温度控制器的设计

设计要求与技术指标：

1、设计要求

（1）设计一个温度控制器电路；

（2）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；

（3）撰写设计报告。

2、技术指标

温度测量范围0—99℃，精度误差为0.1℃；LED数码管直读显示；温度报警指示灯。

1.2课程设计电路说明

1.2.1系统单元电路组成

温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。

1.2.2设计电路说明

主控制器：CPU是整个控制部分的核心,由STC89C52芯片连同附加电路构成的单片机最小系统作为数据处理及控制模块.

显示电路：显示电路采用4个共阳LED数码管，用于显示温度计的数值。报警电路：报警电路由蜂鸣器和三极管组成，当测量温度超过设计的温度时，该电路就会发出报警。

温度传感器：主要由DS18B20芯片组成，用于温度的采集。

时钟振荡：时钟振荡电路由晶振和电容组成，为STC89C52芯片提供稳定的时钟频率。

第二章课程设计及结果分析

2.1课程设计

2.1.1设计方案论证与比较

显示电路方案

方案一：采用数码管动态显示

使用一个七段LED数码管，采用动态显示的方法来显示各项指标，此方法价格成本低，而且自己也比较熟悉，实验室也常备有此元件。

方案二：采用LCD液晶显示

采用1602 LCD液晶显示，此方案显示内容相对丰富，且布线较为简单。

综合上述原因，采用方案一，使用数码管作为显示电路。

测温电路方案

方案一：采用模拟温度传感器测温

由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。

方案二：采用数字温度传感器

经过查询相关的资料，发现在单片机电路设计中，大多数都是使用传感器，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。

综合考虑，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。

2.1.2设计总体方案

根据上述方案比较，结合题目要可以将系统分为主控模块，显示模块，温度采集模块和报警模块，其框图如下：

2.1.3数字温度计的硬件电路设计

控制电路

CPU 是整个控制部分的核心。在考虑经济性和满足需求的前提下，本系统选用宏晶公司生产的8位STC89C52单片机作为整个系统的控制中心。

STC89C52是宏晶公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes 的可系统编程的Flash 只读程序存储器，器件采用宏晶公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚，它集Flash 存储器既可在线编辑（ISP ）也可用传统方法进行编辑及通用8位微处理器于单片芯片中，功能强大STC89C52单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。

本次设计中，由STC89C52芯片连同附加电路构成的单片机最小系统作为数据处理及控制模块，其中，使用P0口作为数码管显示电路数据传输口，P2.4、P2.5、P2.6分别作为数码管的位选接口，P2.0作报警控制接口，P2.2作DS18B20的总线接口。其电路连接图如下：

温度传感器设计

引脚功能说明：

VDD ：可选电源脚，电源电压范围3~5.5V。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。

DQ ：数据输入/输出脚。漏极开路，常态下高电平。

GND ：为电源地

（1）存贮器

DS18B20的存贮器由一个高速暂存（便笺式）RAM和一个非易失性、电可擦除EEPROM组成，后者存贮高温度和低温度触发器TH和TL。暂存存贮器有助于在单线通信时确保数据的完整性。数据首先写入暂存存贮器，在那里它可以被读回。当数据被校验之后，复制暂存存贮器的命令把数据传送到非易失性EEPROM。这一过程确保了更改存贮器时数据的完整性。

高速暂存RAM的结构为9字节的存储器，结构如3.6图所示。前2字节包含测得的温度信息。第3和第4字节是TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时刷新。第5字节为配置寄存器，其内容用于确定温度值的数字转换分辨率，DS18B20工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换为相应精度的数值。其中，低5位一直为1；TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，在DS18B20出厂时，该位被设置为0，用户不要去改动；R1和R0决定温度转换的精度位数，即用来设置分辨率。

R1 R0 分辨率/位温度最大转换时间/ms

0 0 9 93.75

0 1 10 187.5

1 0 11 375

1 1 1

2 750

DS18B20分辨率