基于温度传感器的单片机温控电路设计

德州学院2011级物理与电子信息学院电子信息科学与技术

基于温度传感器的单片机温控电路设计

摘要随着微处理器和大规模集成电路的发展,及其在测试控制技术方面的广泛应用，仪器设备的智能化已成为自动化技术发展方向，数据采集与温度检测的自动化将取代传统的方法。

本设计采用STC89C52型号的单片机，数字温度传感器采用美国DALASS公司的1–Wire器件DS18B20，即单总线器件DS18B20，与单片机组成一个测温系统，当系统上电时，温度传感器就会读出当前环境的温度，并在LED数码显示管上显示出当前的温度，该测温系统的测温范围为-40℃～110℃，按此要求设计硬件和软件以实现这一功能。

关键词：单片机温度传感器DS18B20 温度

一、实验目的

充分利用网络资料，搜集资料，设计制作由51单片机为控制核心的实用系统硬件电路，完成环境温度采集、显示、设置、报警、执行等功能。

二、实验内容

本文设计是以单片机为核心，实现温度实时测控和显示。确定电路中的一些主要参数，了解温度控制电路的结构，工作原理，对该控制电路性能进行测试。主要内容：

硬件部分设计

以STC89C52单片机作为处理器来处理数据，DS18B20温度传感器进行温度采集，八段数码管作为显示模块,利用键盘完成对温度测控。

三、设计方案

方案一：本设计是用来测控温度的，可以利用热敏电阻的感温效应，将被测温度变化的模拟信号，电压或电流的采集过来，首先进行放大和滤波后，再通过A/D转换，将得到的数字量送往单片机中去处理，用数码管将被测得的温度值显示出来。但是这种电路的设计需要用到放大滤波电路，A/D转换电路，感温电路等一系列模拟电路，设计起来较麻烦。

方案二：本设计采用单片机做处理器，可以考虑使用温度传感器，采用由达拉斯公司研制的DS18B20型温度传感器，此传感器可以将被测的温度直接读取出来，并进行转换，这样就很容易满足设计要求。

方案比较：从上面的两种方案，可以很容易看出来，虽然方案(2)软件部分设计复杂点，但是电路比较简单且精度高，方案（1）所需硬件部分比较麻烦，

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且精度不是太高，故采用方案(2)

图3-1 总体方框图

本方案主处理器采用STC89C52单片机，温度采集部分采用DS18B20型温度传感器，用2位LED显示数码管作为显示部分，用来将温度显示出来。系统硬件电路部分由四大模块组成：单片机最小系统模块、温度采集模块、温度显示模块和设置模块。

四、系统硬件设计

(一)最小系统模块

图4-1单片机最小系统

1、STC89C52单片机结构介绍

STC89C52单片机是一种8位微控制器，特点是低功耗、有高性能CMOS ，同时内置8K 字节可编程Flash 存储器。芯片内拥有十分灵巧的8位微处理器和在系统可编程Flash ，使得STC89C52单片机提供为许多较灵活、十分有效的解决方案，主要在工农业控制系统中。STC89C52的标准功能如下：8k 字节Flash ，256字节RAM ，32位I/O 接口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量的中断结构，全双工串行口。另外，STC89C52可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种工作软件，用来选择节电模式。当工作在空闲模式下，微处理器就会停止工作，允许随机存储器、定时器/计数器、串口、中断继续工作。在掉电的时候，随机存储器中的内容会被保存起来，振荡器被冻结，单片机停止一切内外部工作，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz ，6T/12T 可选。下面为单片机引脚图 图3-2

D0D1D2D3D4D5D6D7EA ALE PSEN P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST

9P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RD)17XTAL218XTAL119GND 20

P2.0

21

P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN 29ALE 30EA 31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039Vcc 40U1

STC89C52

P10P11P12P13P14P15P16P17P20

P21P22P23P24P25P26P27P30P31P32P33P34P35P36P37X2X1

RST Vcc

图4-5 温度传感器

2、控制模块

键盘实际是就是很多案件的一种组合，按键的按下与否形成一个高低电平，主控芯片CPU通过高低电平来识别所需信号，进而使程序进行下一步的操作。键盘操作的软硬件的设计有以下几个方面的问题：对于此设计来说我们要准确的显示我们所要对应的信息，每按一次按键要显示所要显示的信息。这按键是主要用来控制温度而设计的。这样比键盘操作方便，也比较实惠。按键电路采用中断模式。当有按键按下时，系统产生中断，CPU响应中断后，开始计数，即查询键号，通过软件来实现该键号所对应键的功能键盘的大体设置为：K1为温度控制的上下限，K2，K3用来控制温度的加减。如果K1没按下，则温度在上限控制状态，如果K1按下，则温度在下限控制状态。其电路图如下图3-6所示。

图4-6按键电路

3、报警模块

本设计中的报警装置电路用到了发光二级管、1k欧姆的电阻。将发光二级管的一端单片机相连，另一端接电阻，电阻的另一端接地。其电路图如图3-7所示。

图4-7 报警装置电路图

(三)显示模块

此模块采用两位的数码管显示数据，LED显示数码管一般正向压降的都是1.5～2V，额定电流为10mA，通过最大的电流为20mA。根据各种不同管接线的方式，可将数码管分成共阴极型和共阳极型。根据要求，本设计采用2位共阳LED数码管，从P0口输出段码，列扫描用P0口来实现。

图4-8 数码管显示

(四)电源模块