简易温度控制系统

目录

摘要 (2)

第1章系统综述 (3)

第2章开发平台及模块介绍 (3)

2.1开发工具 (3)

2.2处理器AT89C51简介 (5)

2.3芯片DS18B20的介绍 (6)

第3章系统的软硬件设计 (7)

3.1设计框图 (7)

3.2硬件电路设计 (8)

3.2软件设计 (9)

第4章调试及结果 (13)

4.1调试中所遇问题以及解决方法 (13)

4.2仿真结果 (13)

结束语 (14)

致谢 (15)

参考文献 (15)

简易温度控制系统

摘要

单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，温度则是人们日常生活中常常需要测量和控制的一个量。本文采用AT89C51单片机和温度传感器DS18B20，从硬件和软件两方面介绍一款简易温度控制器的设计过程，并对硬件原理图和流程图做了简要的描述。

本系统要求能够实时可靠监控温度变化，指示准确，要实现温度的自动控制，首先，要准确的检测环境温度；其次，要把检测到信号转换成控制器件可识别的数字信号；再次，用单片机完成控制加热，保证温度不低于设定值。如果温度将高于设定值，关闭加热器件，使其自行冷却。保持温度在设定值，误差不高于1℃。

关键字：单片机；AT89C51 ；温度传感器；DS18B20

第1章系统综述

随着单片机技术的不断发展，单片机在日常电子产品中的应用越来越广泛，温度传感器DS18B20具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便等特点，广泛应用于冰箱、空调器、饮水机等日常生活中温度的测量和控制。传统的温度控制器反应速度慢，读数麻烦，测量精度不高，误差大等缺点，本文利用集成温度传感器DS18B20设计制作了一款基于AT89C51的1位数码管显示的温度控制器，其电路简单，软硬件结构模块化易于实现。

该温度控制器利用DS18B20集成温度传感器及其接口电路完成温度的测量，最后将温度值显示在2位数码管上。

数码管实时显示温度值，温度测量值与温度设定值送入由AT89C51组成的控制主板后，由处理器AT89C51对数据进行处理和比较分析。若测量温度值低于设定温度界限，根据系统程序控制，由单片机发出控制信号，经过驱动电路使加热器工作。当加热后的温度达到设定的温度界限，则停止加热，单片机发出一个控制信号，关闭加热器。

整个控制系统的组成可以分成以下几个部分：控制主板，电源，复位电路，时钟电路，温度采集电路、键盘和显示。控制主板，本测控系统采用Atmel系列的AT89C51单片机作为核心处理器，采用ADS18B20作为温度传感器，处理器通过一个I/O口输出高低电平信号来控制加热器的开关。电源部分采用了抗干扰技术，为整个系统提供电源。复位电路采用常用的电容加电阻的形式。处理器通过一个并口与两位数码管相连，实现数据的显示。

第2章开发平台及模块介绍

2.1 开发工具

本系统采用了Proteus软件做仿真：Proteus软件是一种低投资的电子设计自动化软件，提供可仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件和多达30多个元件库。Proteus软件提供多种现实存在的虚拟仪器仪表。此外，Proteus还提供图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗，尽可能减少仪器对测量结果的影响，Proteus软件提供丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。提供Schematic Drawing、SPICE仿真与PCB设计功能，同时可以仿真单片机和周边设备，可以仿真51

系列、A VR、PIC等常用的MCU，并提供周边设备的仿真，例如373、led、示波器等。Proteus 提供了大量的元件库，有RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，编译方面支持等编译器。

一台计算机、一套电子仿真软件，在加上一本虚拟实验教程，就可相当于一个设备先进的实验室。以虚代实、以软代硬，就建立一个完善的虚拟实验室。在计算机上学习电工基础，模拟电路、数字电路、单片机应用系统等课程，并进行电路设计、仿真、调试等。

Proteus的ISIS是一款Labcenter出品的电路分析实物仿真系统，可仿真各种电路和IC，并支持单片机，元件库齐全，使用方便，是不可多得的专业的单片机软件仿真系统。

该软件的特点：①全部满足我们提出的单片机软件仿真系统的标准，并在同类产品中具有明显的优势。②具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS-232动态仿真、C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。③目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。④支持大量的存储器和外围芯片。总之该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大，可仿真51、AVR、PIC。

该系统还采用了Keil编程软件：Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。运行Keil 软件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件），即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。

Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，