水温控制系统的设计

水温控制系统的设计

摘要：本设计介绍一种基于AT89C51单片机作为控制器、使用数字温度传感器DS18B20作为温度采集器的数字温度计。重点阐述了DS18B20的性能结构、工作原理和控制方法，以及单片机AT89C51和数字温度传感器DS18B20之间的接口、数据传递。该数字温度计能够测出0—100℃之间的温度，适合日常生活、工业生产和科学研究等领域对温度测量的需要。

本设计以单片机AT89C51为核心,由四个模块构成：按键设置模块、温度采集模块、数据处理模块和控制加热模块。按键用于设置期望控制的温度，温度采集用于及时掌握当前加热状态，数据处理为控制加热提供控制条件，控制加热则及时调整当前温度与期望温度之差。

关键词：AT89C51；DS18B20；水温控制

Water temperature control system

Abstract：This design introduces a design based on AT89C51 single chip microcomputer as controller, use digital temperature sensor DS18B20 as the temperature of the terminal digital thermometerthe 。performance of the structure, working principle and control methods of DS1B20，and the interface, data transmission between SCM AT89C51 and digital temperature sensor DS18B20 is introduced。This digital thermometer can detect the temperature from0℃to100℃ It is suitable for daily life，industrial production and scientific research in areas such as the temperature measurement needs。

The system uses AT89C51 as the control unitIt consists of for function blocks：keyboard set-up block，temperature collecting block，data processing block and heating control block.Keyboard set-up uses for setting the expected temperature，in order to control the temperature of the water must collect the current temperature first，data processing is providing information for the heating control block and the heating block reduce the gap of the current temperature and the expected one。

Key words：AT89C51；DS18B20；Temperature control

目录

1 前言 (3)

2 水温控制系统的目的及设计任务与要求 (3)

3 方案论证与比较 (3)

3.1 总体方案及论证 (3)

3.2 模块方案论证 (4)

4 DS18B20温度传感器的简介 (5)

4.1 DS18B20的简介 (5)

4.2 DS18B20的测温流程 (6)

5 硬件设计与实现 (7)

5.1 系统硬件模块关系 (7)

5.2 主要单元电路的设计 (8)

5.2.1 加热控制部分 (8)

5.2.2 键盘、显示、控制器部分 (8)

6 软件设计 (9)

6.1 系统总体流程图 (9)

6.2 显示子程序流程图 (10)

7 系统测试 (10)

8 总结 (11)

参考文献 (12)

致谢 (13)

1 前言

在我们的日常生活及工业上生产中对温度控制、检测实现自动恒温控制有着非常重要的实际意义和广泛的应用。因此测量控制系统的精度将成为衡量一个系统成败的重要指标。水温控制系统作为一种比较常见的温控系统，在我们的生活中的应用更加广泛。

随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，在当今的社会有着巨大的发展前景。随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。

2 水温控制系统的目的及设计任务与要求

该水温控制系统是一个典型的检测、控制型应用系统，它要求系统完成从水温检测、信号处理、输入、运算到输出控制电炉加热功率以实现水温控制的全过程。本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，小巧美观，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。

设计制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，水温可以在一定范围内人工设定,并能在环境温度降低时自动调节，以保持水温基本不变。

基本的要求如下所示：

1. 温度设定范围40度—90度,最小区分度1度,标定误差小于1度。

2. 用十进制数码显示水的实际温度。

3. 环境温度降低时,温度控制的表态误差小于1度。

3 方案论证与比较

3.1 总体方案及论证

方案1：此方案是采用传统的模拟控制方法，选用模拟电路，用电位器设定给定值，将测得的温度值和与规定的温度值比较后，决定是否加热。该方案的特点是电路简单易懂，可操作性强，但是此方案误差较大，不适合精度要求高的场合，并且系统不稳定，不能完成对系统的实时控制。

方案2：以单片机作为控制器。AT89C51单片机是最常用的单片机，是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器。AT89C51与MCS-51系列的单片机在指令