单片机温度控制新版系统.doc

毕 业 设 计（论 文）

论文题目： AT89C51单片机温度控制系统

所属系部： 电子工程系

指引教师： 职 称：

学生姓名： 班级、学号：

专 业： 应用电子技术

年 05 月 15 日

毕业设计（论文）任务书

题目： AT89C51单片机温度控制系统
任务与规定： 设计并制作一种可以控制1KW电炉温度控制系
统，控制温 度恒定在37--38度之间。
时间： 年 月 日 至 年 月 日
所属系部： 电子工程系
学生姓名： 学号：
专 业： 应用电子技术
指引单位或教研室： 测控技术教研室
指引教师： 职 称：

年 月 日

摘要
本设计是以一种1KW电炉为控制对象，以AT89C51为控制系统核心，通过单片机系统设计实现对保电炉温度显示和控制功能。本温度控制系统是一种闭环反馈调节系统，由温度传感器DS18B20对保炉内温度进行检测，通过调理电路得到适当电压信号。经A/D转换芯片得到相应温度值，将所得温度值与设定温度值相比较得到偏差。通过对偏差信号解决获得控制信号，去调节加热器通断，从而实现对保温箱温度显示和控制。本文重要简介了电炉温度控制系统工作原理和设计办法，论文重要由三某些构成。① 系统整体方案设计。② 硬件设计，重要涉及温度检测电路、A/D转换电路、显示电路、键盘设计和控制电路。③ 系统软件设计，软件设计采用模块化设计，重要涉及A/D转换模块、显示模块等。

核心词：单片机 传感器 温度控制

目 录
绪论 1
第一章 温度控制系统设计和思路 2
1.1温度控制系统设计思路 2
1.2 系统框图 2
第二章 AT89C51单片机 3
2.1 AT89C51单片机简介 3
2.2 AT89C51单片机重要特性 3
2.3 AT89C51单片机管脚阐明 4
第三章 温度控制硬件设备 6
3.1温度传感器简介 6
3.2 DS18B20工作原理 7
3.3 DS18B20使用中注意事项 8
第四章 系统硬件设计 9
4.1温度采集电路 9
4.2 数码管温度显示电路 9
4.2.1 数码管分类 9
4.2.2 数码管驱动方式 10
4.2.3 恒流驱动与非恒流驱动对数码管影响 11
4.3 单片机接口电路 12
4.3.1 P0口上拉电阻原理 12
4.3.2 上拉电阻选取 14
4.4 单片机电源及下载线电路 14
4.5 温度控制电路 15
第五章 温度控制软件设计 17
5.1 数码管动态显示 17
5.2 DS18B20初始化 17
5.3 系统流程图 19
谢辞 20
参照文献 21
附录 22

绪论
温度控制，在工业自动化控制中占有非常重要地位。单片机系统开发应用给当代工业测控领域带来了一次新技术革命，自动化、智能化均离不开单片机应用。将单片机控制办法运用到温度控制系统中，可以克服温度控制系统中存在严重滞后现象，同步在提高采样频率基本上可以很大限度提高控制效果和控制精度。当代自动控制越来越朝着智能化发展，在诸多自动控制系统中都用到了工控机，小型机、甚至是巨型机解决机等，固然这些解决机有一种很大特点，那就是很高运营速度，很大内存，大量数据存储器。但随之而来是巨额成本。在诸多小型系统中，解决机成本占系统成本比例高达20%，而对于这些小型系统来说，配备一种如此高速解决机没有任何必要，由于这些小系统追求经济效益，而不是最在乎系统迅速性，因此用成本低廉单片机控制小型，而又不是很复杂，不需要大量复杂运算系统中是非常适合。
温度控制，在工业自动化控制中占有非常重要地位，如在钢铁冶炼过程中要对出炉钢铁进行热解决，才干达到性能指标，塑料定型过程中也要保持一定温度。随着科学技术迅猛发展，各个领域对自动控制系统控制精度、响应速度、系统稳定性与自适应能力规定越来越高，被控对象或过程非线性、时变性、多参数点强烈耦合、较大随机扰动、各种不拟定性以及现场测试手段不完善等，使难以按数学办法建立被控对象精准模型状况。
随着电子技术以及应用需求发展，单片机技术得到了迅速发展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面获得了很大进展。随着着科学技术发展，电子技术有了更高奔腾，咱们当前完全可以运用单片机和电子温度传感器对某处进行温度检测，并且咱们可以很容易地做到多点温度检测，如果对此原理图稍加改进，咱们还可以进行不同地点实时温度检测和控制。

第一章 温度控制系统设计和思路
1.1温度控制系统设计思路
在这个系统中咱们从性能及设计成本考虑,咱们选取AT89C51芯片。AT89C51广泛使用，使单片机价格大大下降。当前，89C51市场零售价已经低廉因而，如把89C51作为接口芯片使用，在经济上是合算。在温度传感器选取上咱们采用温度芯片DS18B20测量温度。该芯片物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，且此元件线形较好。在0—100摄氏度时，最大线形偏差不大于1摄氏度。该芯片直接向单片机传播数字信号，便于单片机解决及控制。本制作最大特点之一就是直接采用温度芯片对温度进行测量，使数据传播和解决简朴化。采用温度芯片DS18B20测量温度，体现了作品芯片化这个趋势。某些功能电路集成，使总体电路更简洁，搭建电路和焊接电路时更快。并且，集成块使用，有效地避免外界干扰，提高测量电路精准度。因此芯片使用将成为电路发展一种趋势。本方案应用这一温度芯片，也是顺应这一趋势。对于温度调节系统，咱们才用只是简朴升温和降温办法，当温度低于咱们设定最低温度值时，则单片机系统则会通过一种高电平脉冲电流直接送给继电器，使连接在继电器上电阻丝通电产生热量来提高温度。如果当温度高于咱们设定最高温度值时，则单片机会通过另一种口发出一种高电平脉冲电流送个继电器，使连在继电器上一种电扇启动，来减少温度。在次过程中，咱们通过单片机将传感器所测量出来温度通过数码管显示出来。这样就能只管观测到即时温度状况，以便更好验证系统性能。
1.2 系统框图
单片机温度控制系统采用装置有单片机、温度传感器和显示屏构成起构造如图1.1硬件构造图所示。

数据显示
温度传感器

AT89C51单片机

温度控制
键盘

图1.1温度控制系统硬件构造图

第二章 AT89C51单片机
2.1 AT89C51单片机简介
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）低电压，高性能CMOS8位微解决器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器单片机。单片机可擦除只读存储器可以重复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业原则MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMELAT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它一种精简版本。AT89C51单片机为诸多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉方案。
2.2 AT89C51单片机重要特性
·与MCS-51 兼容
·4K字节可编程闪烁存储器
·寿命：1000写/擦循环
·数据保存时间：
·全静态工作：0Hz-24Hz
·三级程序存储器锁定
·128*8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定期器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗闲置和掉电模式 图2.1 AT89C51引脚图
·片内振荡器和时钟电路
2.3 AT89C51单片机管脚阐明
如图2.1为AT89C51引脚图,各引脚功能阐明如下:
● VCC：电源
● GND：地
● P0 口：P0口是一种8位漏极开路双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具备内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接受指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。
● P1 口：P1 口是一种具备内部上拉电阻8 位双向I/O 口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低引脚由于内部电阻因素，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定期器/计数器2外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2触发输入（P1.1/T2EX）
● P2 口：P2 口是一种具备内部上拉电阻8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低引脚由于内部电阻因素，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器内容。在flash编程和校验时，P2口也接受高8位地址字节和某些控制信号。
● P3 口：P3 口是一种具备内部上拉电阻8 位双向I/O 口，对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低引脚由于内部电阻因素，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89C51特殊功能（第二功能）使用，如表2-1所示。
P3.0
RXD（串行输入）
P3.1
TXD（串行输出）
P3.2
INT0（外部中断0）
P3.3
INT0（外部中断0）
P3.4
T0（定期器0外部输入）
P3.5
T1（定期器1外部输入）
P3.6
WR（外部数据存储器写选通）
P3.7
RD（外部数据存储器读选通）
表2-1 AT89C51引脚号第二功能
● RST：复位输入，晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完毕后，RST 脚输出96个晶振周期高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。
● ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在普通状况下，ALE 以晶振六分之一固定频率输出脉冲，可用来作为外部定期器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EHSFR第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否则，ALE 将被薄弱拉高。这个ALE 使能标志位（地址为8EHSFR第0位）设立对微控制器处在外部执行模式下无效。
● PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当AT89C51从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。
● EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH外部程序存储器读取指令，EA必要接GND。为了执行内部程序指令，EA应当接VCC。在flash编程期间，EA也接受12伏VPP电压。
● XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路输入端。
● XTAL2:振荡器反相放大器输出端。
第三章 温度控制硬件设备
3.1温度传感器简介
DS18B20原理与特性本系统采用了DS18B20单总线可编程温度传感器,来实现对温度采集和转换，大大简化了电路复杂度，以及算法规定。一方面先来简介一下DS18B20这块传感器特性及其功能：DSl8B20管脚及特点 DS18B20可
程温度传感器有3个管脚内部构造重要由四某些构成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发温度报警触发器TH和TL、配备寄存器。DS18B20外形及管脚排列如下图所示，GND为接地线，DQ为数据输入输出接口，通过一种较弱上拉电阻与单片机相连。VDD为电源接口，既可由数据线提供电源，又可由外部提供电源，范畴3．O～5．5 V。本文使用外部电源供电。
图3.1 DS18B20外形及管脚
重要特点有： 1. 顾客可自设定报警上下限温度值。 2. 不需要外部组件，能测量－55～+125℃ 范畴内温度。 3. －10℃ ～+85℃ 范畴内测温精确度为±0．5℃ 。 4. 通过编程可实现9～l2位数字读数方式，可在至多750 ms内将温度转换成12 位数字，测温辨别率可达0．0625℃ 。 5. 独特单总线接口方式，与微解决器连接时仅需要一条线即可实现与微解决器双向通讯。6. 测量成果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同步可传送CRC校验码，具备极强抗干扰纠错能力。7. 负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。8. DS18B20支持多点组网功能，各种DS18B20可以并联在唯一三线上，实现组网多点测温。
3.2 DS18B20工作原理
DS18B20读写时序和测温原理与DS1820相似，只是得到温度值位数因辨别率不同DS18B20 为9位～12位A/D转换精度，而DS1820为9位A/D转换,虽然咱们采用了高精度芯片,但在实际状况上由于技术问题比较难实现,而实际精度此时温度寄存器中数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中非线性，其输出用于修正计数器1预置值。测温原理图不同，且温度转换时延时时间由2s减为750ms。低温度系数晶振振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率脉冲信号送给计数器1。则高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显变化，所产生信号作为计数器2脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所相应一种基数值时。计数器1对低温度系数晶振产生脉冲信号进行减法计数，当计数器1预置值减到0时，温度寄存器值将加1，计数器1预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值。
3.3 DS18B20使用中注意事项
DS18B20虽然具备测温系统简朴、测温精度高、连接以便、占用口线少等长处，但在实际应用中也应注意如下几方面问题：
   1) 较小硬件开销需要相对复杂软件进行补偿，由于DS18B20与微解决器间采用串行数据传送，因而，在对DS18B20进行读写编程时，必要严格保证读写时序，否则将无法读取测温成果。在使用PL/M、C等高档语言进行系统程序设计时，对DS18B20操作某些最佳采用汇编语言实现。
   2) 在DS18B20关于资料中均未提及单总线上所挂DS18B20数量问题，容易使人误以为可以挂任意各种DS18B20，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS18B20超过8个时，就需要解决微解决器总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。
   3) 连接DS18B20总线电缆是有长度限制。实验中，当采用普通信号电缆传播长度超过50m时，读取测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m，当采用每米绞合次数更多双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。这种状况重要是由总线分布电容使信号波形产生畸变导致。因而，在用DS18B20进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。
   4) 在DS18B20测温程序设计中，向DS18B20发出温度转换命令后，程序要等待DS18B20返回信号，一旦某个DS18B20接触不好或断线，当程序读该DS18B20时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要予以一定注重。 测温电缆线建议采用屏蔽4芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组接VCC和地线，屏蔽层在源端单点接地。
第四章 系统硬件设计
4.1温度采集电路
数据采集电路如图4.1所示, 由温度传感器DS18B20采集被控对象实时温度,提供应AT89S52P3.1口作为数据输入。在本次设计中咱们所控对象为所处室温。固然作为改进咱们可以把传感器与电路板分离，由数据线相连进行通讯,便于观测。
4.2 数码管温度显示电路
4.2.1 数码管分类
数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。
数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一种发光二极管单元（多一种小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管阳极接到一起形成公共阳极(COM)数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段阴极为高电平时，相应字段就不亮。。共阴数码管是指将所有发光二极管阴极接到一起形成公共阴极(COM)数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段阳极为低电平时，相应字段就不亮。

图4.1单片机89C51与温度传感器DS18B20连接图
4.2.2 数码管驱动方式
① 静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管每一种段码都由一种单片机I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动长处是编程简朴，显示亮度高，缺陷是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O端口来驱动，要懂得一种89S51单片机可用I/O端口才32个呢：），实际应用时必要增长译码驱动器进行驱动，增长了硬件电路复杂性。
② 动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"同名端连在一起，此外为每个数码管公共极COM增长位选通控制电路，位选通由各自独立I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接受到相似字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路控制，因此咱们只要将需要显示数码管选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通数码管就不会亮。通过度时轮流控制各个数码管COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管点亮时间为1～2ms，由于人视觉暂留现象及发光二极管余辉效应，尽管事实上各位数码管并非同步点亮，但只要扫描速度足够快，给人印象就是一组稳定显示数据，不会有闪烁感，动态显示效果和静态显示是同样，可以节约大量I/O端口，并且功耗更低。
4.2.3 恒流驱动与非恒流驱动对数码管影响
1、显示效果：
由于发光二极管基本上属于电流敏感器件，其正向压降分散性很大， 并且还与温度关于，为了保证数码管具备良好亮度均匀度，就需要使其具备恒定工作电流，且不能受温度及其他因素影响。此外，当温度变化时驱动芯片还要可以自动调节输出电流 大小以实现色差平衡温度补偿。
2、安全性：
虽然是短时间电流过载也也许对发光管导致永久性损坏，采用恒流驱动电路后可防止 由于电流故障所引起数码管大面积损坏。
此外，咱们所采用超大规模集成电路还具备级联延时开关特性，可防止反向尖峰电压对发光二极管损害。
超大规模集成电路还具备热保护功能，当任何一片温度超过一定值时可自动关断，并且可在控制室内看到故障显示。

图4.2 数码管显示电路
4.3 单片机接口电路
4.3.1 P0口上拉电阻原理
1、当TTL电路驱动COMS电路时，如果TTL电路输出高电平低于COMS电路最低高电平（普通为3.5v）这时就需要在TTL输出端接上拉电阻，以提高输出高电平值。
2、OC门电路必要加上拉电阻，才干使用。
3、为加大输出引脚驱动能力，有单片机管脚上也常使用上拉电阻。
4、在COMS芯片上，为了防止静电导致损坏，不用管脚不能悬空，普通接上拉电阻产生减少输入阻抗，提供泄荷通路。
5、芯片管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号噪声容限增强抗干扰能力。
6、提高总线抗电磁干扰能力。管脚悬空就比较容易接受外界电磁干扰。
7、长线传播中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效抑制反射波干扰。
上拉电阻阻值选取原则涉及:
1、从节约功耗及芯片灌电流能力考虑应当足够大；电阻大，电流小。
2、从保证足够驱动电流考虑应当足够小；电阻小，电流大。
3、对于高速电路，过大上拉电阻也许边沿变平缓。
综合考虑以上三点,普通在1k到10k之间选用。对下拉电阻也有类似道理 对上拉电阻和下拉电阻选取应结合开关管特性和下级电路输入特性进行设定 重要需要考虑如下几种因素：
1、驱动能力与功耗平衡。以上拉电阻为例，普通地说，上拉电阻越小，驱动能力越强，但功耗越大，设计是应注意两者之间均衡。
2、下级电路驱动需求。同样以上拉电阻为例，当输出高电平时，开关管断开，上拉电阻应恰当选取以可以向下级电路提供足够电流。
3、高低电平设定。不同电路高低电平门槛电平会有不同，电阻应恰当设定以保证能输出对的电平。以上拉电阻为例，当输出低电平时，开关管导通，上拉电阻和开关管导通电阻分压值应保证在零电平门槛之下。
4、频率特性。以上拉电阻为例，上拉电阻和开关管漏源级之间电容和下级电路之间输入电容会形成RC延迟，电阻越大，延迟越大。上拉电阻设定应考虑电路在这方面需求。下拉电阻设定原则和上拉电阻是同样。OC门输出高电平时是一种高阻态，其上拉电流要由上拉电阻来提供，设输入端每端口不不不大于100uA,设输出口驱动电流约500uA，原则工作电压是5V，输入口高低电平门限为0.8V(低于此值为低电平)；2V(高电平门限值)。选上拉电阻时：500uA x 8.4K= 4.2即选不不大于8.4K时输出端能下拉至0.8V如下，此为最小阻值，再小就拉不下来了。如果输出口驱动电流较大，则阻值可减小，保证下拉时能低于0.8V即可。当输出高电平时，忽视管子漏电流，两输入口需200uA，200uA x15K=3V即上拉电阻压降为3V，输出口可达到2V，此阻值为最大阻值，再大就拉不到2V了。选10K可用。COMS门可参照74HC系列设计时管子漏电流不可忽视，IO口实际电流在不同电平下也是不同，上述仅仅是原理，一句话概括为：输出高电平时要喂饱背面输入口，输出低电平不要把输出口喂撑了（否则多余电流喂给了级联输入口，高于低电平门限值就不可靠了）。
4.3.2 上拉电阻选取
咱们在此设计中原则是用P0口来驱动数码管显示,因此咱们所通过上述原理。如果是驱动led，那么用1K左右就行了。如果但愿亮度大某些，电阻可减小，最小不要不大于200欧姆，否则电流太大；如果但愿亮度小某些，电阻可增大，增长到多少，重要看亮度状况，以亮度适当为准，普通来说超过3K以上时，亮度就很弱了，但是对于超高亮度LED，有时候电阻为10K时觉得亮度还可以用。普通就用1k。其详细连接电路图如图4.3所示：

图4.3单片机上拉电阻示意图
4.4 单片机电源及下载线电路
7805是咱们最惯用到稳压芯片了，她使用以便，用很简朴电路即可以输入一种直流稳压电源,她输出电压正好为5v，刚好是51系列单片机运营所需电压，简介一下她3个引脚以及用它来构成稳压电路资料。其中1接整流器输出+电压，2为公共地(也就是负极)，3就是咱们需要正5V输出电压了。

图4.4 7085引脚图
图4.5 7085电源原理图
本次用下载线电路是以一块74LS373芯片为主电路。原理图如图4.6。
该电路在原理图上只有一种下载口体现，只要把下载线接到下载口就可以把程序下载到单片机中了。
图4.6下载线电路原理图

4.5 温度控制电路
温度控制分为高、低温控制。设计所要达到效果就是，咱们给单片机设立一种固定温度范畴，当温度传感器测量温度高于咱们设立最高数值时，这时单片机指令控制P3.2口产生一种高电平信号送给固态继电器，是继电器产开开关闭合，使开关打开通电。控制一种降温装置启动（本设计中考虑到成本和技术问题，采用电电扇进行降温控制）。相反，当温度传感器测量温度低于设立最低数值时候，这时单片机又控制P3.3口产生一种高电平送给继电器，使开关打开从而控制升问装置进行加热（本系统采用电热丝进行加热）。通过一种升温和一种降温装置，就能实现温度调节。只要通过程序，将咱们所要达到温度控制在一种恒温状态下。
控制电路原理图如5.7所示,继电器正极接电源电压,负极接三极管集电极,之因此采用三极管,就是继电器普通是需要驱动电压。而单片机管脚不能提供最后高电压，这样就会导致虽然单片机送出了高电平也无法将继电器开关打开。当接上三极管后就能将输入信号发送到继电器当中，驱动开关使温度调节器变化温度。

图4.7温度控制电路
继电器选取上，咱们选取北京科通继电器总厂生产GX-10F继电器为例，列出输入、输出参数，依照输入电压参数值大小，可拟定工作电压大小。如采用TTL或CMOS等逻辑电平控制时，最佳采用有足够带载能力低电平驱动，并尽量使“0”电平低于0.8 V。如在噪声很强环境下工作，不能选用通、断电压值相差小产品，必须选用通、断电压值相差大产品，(如选接通电压为8 V或12 V产品)这样不会因噪声干扰而导致控制失灵 。咱们在这选取12V继电器作为咱们使用器件。使用品体元件参数如下表。
第五章 温度控制软件设计
5.1 数码管动态显示
单片机AT89C51输出8个高低电平信号每个数码管8个段分别连接P0.0-P0.7口上当某个数码管公共端为“0”时，那么这个数码管被选中，这时此数码管哪段为”1“则哪段就被点亮初学者可以运用本实验板自带仿真器功能来单步执行，来观测数码管工作原理，由于I/O资源有限，一种51单片机只有32个I/O因此只能将8个数码管以动态扫描方式来显示，何为动态扫描呢？ 动态扫描连接方式是将8个数码管8个段用相似I/O来控制，即第一种数码管”a“段由P0.0控制第二个数码管”a“段也是由P0.0来控制而8个数码管公共端则是由不同I/O来控制，即第一种数码管公共端由P2.4控制而第二个数码管公共端有P2.5控制  动态扫描控制原理是：将第一种数码管要显示内容显示出来，然后立即将第二个数码管内容显示出来，一次把第8个数码管内容显示出来由于单片机工作速度非常快，因此当显示第8个数码管时候第一种数码管内容还没有完全消失，这时立即重复上面过程，就实现了数码管。数码关分共阳极数码管，尚有就是共阴极数码管，咱们就采用共阴来使用。单片机各个口电压输出都为高电平。共阴就通过控制阳极，即可控制LED显示。
5.2 DS18B20初始化
DS18B20一线工作合同流程是：初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传播。其工作时序涉及初始化时序、写时序和读时序。故主机控制DS18B20完毕温度转换必要通过三个环节：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才干对DS18B20进行预定操作。复位规定主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待16～60微秒左右，后发出60～240微秒存在低脉冲，主CPU收到此信号表达复位成功。
DS18B20单线合同和命令
DS18B20有严格通信合同来保证各位数据传播对的性和完整性主机操作单线器件DS18B20必要遵循下面顺序.
1.初始化
单线总线上所有操作均从初始化开始。初始化过程如下：主机通过拉低单线480us以上，产生复位脉冲，然后释放该线，进入Rx接受模式主机释放总线时，会产生一种上升沿。单线期间DS18B20检测到改上升沿后，延时15-60us，通过拉低总线60-240us来产生应答脉冲。主机棘手到从机应答脉冲后，阐明有单线器件在线。
2.ROM操作命令
一旦总线主机检测到应答脉冲，便可以发起ROM操作命令。工有5位ROM操作命令。
3.内存操作命令
在成功执行了ROM操作命令之后，才可以使用内存操作命令。主机可以提供6种内存操作命令。
4.数据解决
DS18B20要有严格时序来保证数据完整性。在单线DQ上，存在复位脉冲、应答脉冲、写“0”、写“1”、读“0”和读“1”几种信号类型。其中，出来映带脉冲之外，均由主机产生。数据位读和写则是通过使用读、写时隙实现。
一方面来看写时隙。当主机将数据从高电平来至低电平时，产生写时隙。有2种类型写时隙：写“1”和写“0”。所有写时隙必要在60us以上，各个写时隙之间必要保证最段1us恢复时间。DS18B20在DQ线变低后15-60us窗口对DQ线进行采样，如果为高电平，就写“1”；如果为低电平就写“0”。对于主机产生写“1”时隙状况，数据线必要先被拉低，然后释放，在写时隙开始后15us，容许DQ线来至高电平。读主机产生写“0”时隙状况，DQ线必要被拉至低电平且至少保持低电平60us。
再来看读时隙。当主机从DS18B20读数据时，把数据线从高电平来至低电平，产生读时隙。数据线DQ必要保持低电平至少1us，来自DS18B20输出数据在读时隙下降沿之后15us内有效。因而，在此15us内，主机必要停止将DQ引脚置低。在读时隙结束时，DQ引脚将通过外部上拉电阻拉回来至高电平。所有读时隙最短必要持续60us，各个读时隙之间必要保证延时到最段1us恢复时间。
因此读写时隙至少需要60us，且每两个独立时隙之间至少需要1us恢复时间。在写时隙中，主机将在拉低中线15us内释放总线，并向DS18B20写“1”。若主机拉低总线后能保持至少60us低电平，则向单总线期间写“0”。DS18B20仅在主机发生读时隙时才向主机传播数据，因此，当主机向DS18B20发生读数据命令后，必要立即产生读时隙，以便DS18B20能传播数据。
5.3 系统流程图
开始
初始化

启动18B20

P3.3高电平升温

P3.2高电平降温
读温度

计算温度

显示温度

？≤下限

？≥上限

结束

图5.1系统流程图
谢辞
通过几种月学习和实验，终于完毕了我毕业设计。看着自己辛勤成果，心里非常高兴。在这期间遇到了诸多从来都没有遇到过问题，但通过自己努力和教师，同窗协助，最后把她们一一解决了。其中在柳铭教师精心安排和指引下，对题目有了较进一步理解，也尝到了电路系统设计艰辛。在本次设计中我在各个环节中都做到了进一步实际，动手实践，不但对咱们学过理论知识进行了一次全面复习和巩固，并且对电路、单片机等方面拓展了咱们知识，为将来实际工作打下了良好基本，特别是在分析问题、解决问题方面得到了良好锻炼机会，受益匪浅。
由于本人水平和经验有限，再设计过程中难免存在某些局限性甚至错误，敬请各位教师和同窗批评指正。
最后，向我指引教师××教师表达诚挚感谢，同步，也向协助过我同窗们表达感谢！

参照文献
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附录
成品图：