最新恒温控制系统设计
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
恒温控制系统设计
恒温控制系统设计
摘要
本设计基于AT89C51和DB18B20来实现温度控制器的制作，它以89C51单片机为核心，配以DS18B20(数字温度传感器)，LED灯（模拟对温度的控制系统），数码管来作为实时问的的显示。系统的设计思路比较简单，且易于实施。在硬件设计方面，由AT89C51、DS18B20(数字温度传感器)、数码管，小风扇，金属膜电阻构成的电路，在软件方面，以单片机和DS18B20数字温度传感器为中心，详细的阐述了系软件设计的思想，主流程图以及相应电路模块的流程图。
关键词：DS18B20传感器,AT89C51,温度处理，程序
1绪论1
2 相关芯片的介绍1
2.1 AT89C51芯片2
2.2 DS18B20数字温度传感器3
2.2.1 DS18B20的基本介绍3
2.2.2 DS18B20指令以及读写4
3硬件电路设计6
3.1主控制电路设计6
3.2外围接口电路7
4软件系统软件设计8
2.2 DS18B20数字温度传感器
2.2.1DS18B20的基本介绍
数字化温度传感器DS18B20芯片是世界上第一片采用单总线方式的温度传感器。如图2为芯片的外形图和引脚图。图中显示了该芯片的两种封装形式，SOIC为小外形集成电路封装，另一种为三极管外形封装。
图2 DS18B20芯片外形及引脚
该芯片测量物体的温度，并在单总线上传送测量数据。和传统的模拟信号测量方式相比，它提高了抗御干扰的能力，适用于环境控制、设备控制、过程控Leabharlann Baidu以及测温类消费电子产品等领域。
温度测量时间200ms。
温度传感器是芯片的核心部分，它连续地对物体温度进行测量，并连续地将新测量结果存放在高速暂存器RAM中，存放形式如表1：
表1温度传感器的温度表
低字节（LS Byte）
Bit 7
Bit 6
Bit 5
Bit 4
Bit 3
Bit 2
Bit 1
Bit 0
23
22
21
20
2-1
2-2
2-3
4.1软件系统设计8
4.2程序组成9
4.3总程序11
5实时仿真18
总结21
致谢22
参考文献23
1绪论
随着电子技术，特别是随大规模集成电路的产生而出现的微型计算机技术的飞速发展，人类生活发生了根本性的改变。如果说微型计算机的出现使现代科学研究得到了质的飞跃，那么可以毫不夸张地说，单片机技术的出现则是给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。目前，单片机以其体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、高可靠性、高性能价格比、开发较为容易，在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用，并已走人家庭，从洗衣机、微波炉到音响、汽车，到处都可见到单片机的踪影。因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。本课题研究的内容就是以单片机为主要控制元件，通过温度传感器，实现对温度的测量，并通过数码管直接显示所测温度。
图1电路整体框图
2 相关芯片的介绍
2.1 AT89C51芯片
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。AT89C51引脚图如图2所示。
2-4
高字节（MS Byte）
Bit 7
Bit 6
Bit 5
Bit 4
Bit 3
Bit 2
Bit 1
Bit 0
S
S
S
S
S
26
25
24
测量温度值被放在两个字节中，高字节的高5位是符号位，代表一位符号。若这5位均为“0”，表示符号为正，测量温度为正值；若这5位均为“1”，则表示符号为负，测量的温度为负值。高字节的低3位和低字节的8位，共11位，是测量的数值部分。测量值为正时，将数值乘以0.0625即可得到实际测量温度数；测量值为负时，将数值其变补再乘以0.0625即可得到实际测量温度的绝对值。比如温度+125°C对应的转换数字为07D0H，温度－55°C对应的转换数字为FC90H。
1）三极管外形封装的DS18B20，外形如同一只小功率三极管，其引脚定义是：
1、GND接地
2、DQ单总线接口
3、VDD电源
2）DS18B20芯片的主要特点
工作电压3.0V～5.5V
温度测量范围-55°C～125°C
在－10°C～+85°C范围内，测量精度为±0.5°C。
待机状态下无功率消耗。
可编程分辨率9～12位，每位分别代表0.5°C、0.25°C、0.125°C和0.0625°C。
图2 AT89C51引脚图
AT89C51的功能特性
AT89C51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个十六位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。
由于使用模拟温度传感器来读取温度的话操作比较麻烦，因此本课程设计恒温控制系统是由数字温度传感器、单片机系统、温度显示系统、温控电路构成。其基本工作原理：单片机通过程序处理和数字温度传感器进行通讯，从而读取其中的温度，然后同过程序处理实现数码管的控制显示出当前的温度，当温度超出所要求的温度范围后，通过程序处理实现单片机对温控电路的控制，当温度达到要求的范围之后停止温控电路的工作，从而实现恒温控制。基本工作原理框图如图1所示。
2.2.2DS18B20指令以及读写
1）DS18B20的ROM指令和RAM指令
ROM指令用来确认DS18B20的身份，即在众多的单总线芯片或多个DS18B20中指定某一个芯片作为操作对象。确定的基本方式是核对各芯片的64位的序列号代码，该过程比较复杂，需要若干条ROM指令的配合；在仅用1个DS18B20芯片的场合，只需用“跳过”指令（CCH），就可省略确认身份的过程。
恒温控制系统设计
摘要
本设计基于AT89C51和DB18B20来实现温度控制器的制作，它以89C51单片机为核心，配以DS18B20(数字温度传感器)，LED灯（模拟对温度的控制系统），数码管来作为实时问的的显示。系统的设计思路比较简单，且易于实施。在硬件设计方面，由AT89C51、DS18B20(数字温度传感器)、数码管，小风扇，金属膜电阻构成的电路，在软件方面，以单片机和DS18B20数字温度传感器为中心，详细的阐述了系软件设计的思想，主流程图以及相应电路模块的流程图。
关键词：DS18B20传感器,AT89C51,温度处理，程序
1绪论1
2 相关芯片的介绍1
2.1 AT89C51芯片2
2.2 DS18B20数字温度传感器3
2.2.1 DS18B20的基本介绍3
2.2.2 DS18B20指令以及读写4
3硬件电路设计6
3.1主控制电路设计6
3.2外围接口电路7
4软件系统软件设计8
2.2 DS18B20数字温度传感器
2.2.1DS18B20的基本介绍
数字化温度传感器DS18B20芯片是世界上第一片采用单总线方式的温度传感器。如图2为芯片的外形图和引脚图。图中显示了该芯片的两种封装形式，SOIC为小外形集成电路封装，另一种为三极管外形封装。
图2 DS18B20芯片外形及引脚
该芯片测量物体的温度，并在单总线上传送测量数据。和传统的模拟信号测量方式相比，它提高了抗御干扰的能力，适用于环境控制、设备控制、过程控Leabharlann Baidu以及测温类消费电子产品等领域。
温度测量时间200ms。
温度传感器是芯片的核心部分，它连续地对物体温度进行测量，并连续地将新测量结果存放在高速暂存器RAM中，存放形式如表1：
表1温度传感器的温度表
低字节（LS Byte）
Bit 7
Bit 6
Bit 5
Bit 4
Bit 3
Bit 2
Bit 1
Bit 0
23
22
21
20
2-1
2-2
2-3
4.1软件系统设计8
4.2程序组成9
4.3总程序11
5实时仿真18
总结21
致谢22
参考文献23
1绪论
随着电子技术，特别是随大规模集成电路的产生而出现的微型计算机技术的飞速发展，人类生活发生了根本性的改变。如果说微型计算机的出现使现代科学研究得到了质的飞跃，那么可以毫不夸张地说，单片机技术的出现则是给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。目前，单片机以其体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、高可靠性、高性能价格比、开发较为容易，在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用，并已走人家庭，从洗衣机、微波炉到音响、汽车，到处都可见到单片机的踪影。因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。本课题研究的内容就是以单片机为主要控制元件，通过温度传感器，实现对温度的测量，并通过数码管直接显示所测温度。
图1电路整体框图
2 相关芯片的介绍
2.1 AT89C51芯片
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。AT89C51引脚图如图2所示。
2-4
高字节（MS Byte）
Bit 7
Bit 6
Bit 5
Bit 4
Bit 3
Bit 2
Bit 1
Bit 0
S
S
S
S
S
26
25
24
测量温度值被放在两个字节中，高字节的高5位是符号位，代表一位符号。若这5位均为“0”，表示符号为正，测量温度为正值；若这5位均为“1”，则表示符号为负，测量的温度为负值。高字节的低3位和低字节的8位，共11位，是测量的数值部分。测量值为正时，将数值乘以0.0625即可得到实际测量温度数；测量值为负时，将数值其变补再乘以0.0625即可得到实际测量温度的绝对值。比如温度+125°C对应的转换数字为07D0H，温度－55°C对应的转换数字为FC90H。
1）三极管外形封装的DS18B20，外形如同一只小功率三极管，其引脚定义是：
1、GND接地
2、DQ单总线接口
3、VDD电源
2）DS18B20芯片的主要特点
工作电压3.0V～5.5V
温度测量范围-55°C～125°C
在－10°C～+85°C范围内，测量精度为±0.5°C。
待机状态下无功率消耗。
可编程分辨率9～12位，每位分别代表0.5°C、0.25°C、0.125°C和0.0625°C。
图2 AT89C51引脚图
AT89C51的功能特性
AT89C51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个十六位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。
由于使用模拟温度传感器来读取温度的话操作比较麻烦，因此本课程设计恒温控制系统是由数字温度传感器、单片机系统、温度显示系统、温控电路构成。其基本工作原理：单片机通过程序处理和数字温度传感器进行通讯，从而读取其中的温度，然后同过程序处理实现数码管的控制显示出当前的温度，当温度超出所要求的温度范围后，通过程序处理实现单片机对温控电路的控制，当温度达到要求的范围之后停止温控电路的工作，从而实现恒温控制。基本工作原理框图如图1所示。
2.2.2DS18B20指令以及读写
1）DS18B20的ROM指令和RAM指令
ROM指令用来确认DS18B20的身份，即在众多的单总线芯片或多个DS18B20中指定某一个芯片作为操作对象。确定的基本方式是核对各芯片的64位的序列号代码，该过程比较复杂，需要若干条ROM指令的配合；在仅用1个DS18B20芯片的场合，只需用“跳过”指令（CCH），就可省略确认身份的过程。