ATC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

指导老师： 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
任务和要求： 设计并制作一个能够控制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
指导单位或教研室： 测控技术教研室
指导老师： 职 称：

年 月 日

摘要
本设计是以一个1KW电炉为控制对象，以AT89C51为控制系统关键，经过单片机系统设计实现对保电炉温度显示和控制功效。本温度控制系统是一个闭环反馈调整系统，由温度传感器DS18B20对保炉内温度进行检测，经过调理电路得到适宜电压信号。经A/D转换芯片得到对应温度值，将所得温度值和设定温度值相比较得到偏差。经过对偏差信号处理取得控制信号，去调整加热器通断，从而实现对保温箱温度显示和控制。本文关键介绍了电炉温度控制系统工作原理和设计方法，论文关键由三部分组成。① 系统整体方案设计。② 硬件设计，关键包含温度检测电路、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，软件设计采取模块化设计，关键包含A/D转换模块、显示模块等。

关键词：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绪 2
1.1温度控制系统设计思绪 2
1.2 系统框图 2
第二章 AT89C51单片机 3
2.1 AT89C51单片机介绍 3
2.2 AT89C51单片机关键特征 3
2.3 AT89C51单片机管脚说明 4
第三章 温度控制硬件设备 6
3.1温度传感器介绍 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 数码管驱动方法 10
4.2.3 恒流驱动和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 上拉电阻选择 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 系统步骤图 19
谢辞 20
参考文件 21
附录 22

绪论
温度控制，在工业自动化控制中占有很关键地位。单片机系统开发应用给现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。将单片机控制方法利用到温度控制系统中，能够克服温度控制系统中存在严重滞后现象，同时在提升采样频率基础上能够很大程度提升控制效果和控制精度。现代自动控制越来越朝着智能化发展，在很多自动控制系统中全部用到了工控机，小型机、甚至是巨型机处理机等，当然这些处理机有一个很大特点，那就是很高运行速度，很大内存，大量数据存放器。但随之而来是巨额成本。在很多小型系统中，处理机成本占系统成本百分比高达20%，而对于这些小型系统来说，配置一个如此高速处理机没有任何须需，因为这些小系统追求经济效益，而不是最在意系统快速性，所以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很适合。
温度控制，在工业自动化控制中占有很关键地位，如在钢铁冶炼过程中要对出炉钢铁进行热处理，才能达成性能指标，塑料定型过程中也要保持一定温度。伴随科学技术迅猛发展，各个领域对自动控制系统控制精度、响应速度、系统稳定性和自适应能力要求越来越高，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、多种不确定性和现场测试手段不完善等，使难以按数学方法建立被控对象正确模型情况。
伴随电子技术和应用需求发展，单片机技术得到了快速发展，在高集成度，高速度，低功耗和高性能方面取得了很大进展。伴伴随科学技术发展，电子技术有了更高飞跃，我们现在完全能够利用单片机和电子温度传感器对某处进行温度检测，而且我们能够很轻易地做到多点温度检测，假如对此原理图稍加改善，我们还能够进行不一样地点实时温度检测和控制。

第一章 温度控制系统设计和思绪
1.1温度控制系统设计思绪
在这个系统中我们从性能及设计成本考虑,我们选择AT89C51芯片。AT89C51广泛使用，使单片机价格大大下降。现在，89C51市场零售价已经低廉所以，如把89C51作为接口芯片使用，在经济上是合算。在温度传感器选择上我们采取温度芯片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，且此元件线形很好。在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。该芯片直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。本制作最大特点之一就是直接采取温度芯片对温度进行测量，使数据传输和处理简单化。采取温度芯片DS18B20测量温度，表现了作品芯片化这个趋势。部分功效电路集成，使总体电路更简练，搭建电路和焊接电路时愈加快。而且，集成块使用，有效地避免外界干扰，提升测量电路正确度。所以芯片使用将成为电路发展一个趋势。本方案应用这一温度芯片，也是顺应这一趋势。对于温度调整系统，我们才用只是简单升温和降温方法，当温度低于我们设定最低温度值时，则单片机系统则会经过一个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升温度。假如当温度高于我们设定最高温度值时，则单片机会经过另一个口发出一个高电平脉冲电流送个继电器，使连在继电器上一个风扇开启，来降低温度。在次过程中，我们经过单片机将传感器所测量出来温度经过数码管显示出来。这么就能只管观察到即时温度情况，方便愈加好验证系统性能。
1.2 系统框图
单片机温度控制系统采取装置有单片机、温度传感器和显示器组成起结构图1.1硬件结构图所表示。

数据显示
温度传感器

AT89C51单片机

温度控制
键盘

图1.1温度控制系统硬件结构图

第二章 AT89C51单片机
2.1 AT89C51单片机介绍
AT89C51是一个带4K字节闪烁可编程可擦除只读存放器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一个带2K字节闪烁可编程可擦除只读存放器单片机。单片机可擦除只读存放器能够反复擦除100次。该器件采取ATMEL高密度非易失存放器制造技术制造，和工业标准MCS-51指令集和输出管脚相兼容。因为将多功效8位CPU和闪烁存放器组合在单个芯片中，ATMELAT89C51是一个高效微控制器，AT89C2051是它一个精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一个灵活性高且价廉方案。
2.2 AT89C51单片机关键特征
·和MCS-51 兼容
·4K字节可编程闪烁存放器
·寿命：1000写/擦循环
·数据保留时间：
·全静态工作：0Hz-24Hz
·三级程序存放器锁定
·128*8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中止源
·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单片机管脚说明
图2.1为AT89C51引脚图,各引脚功效说明以下:
● VCC: 电源
● GND: 地
● P0 口：P0口是一个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放器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0含有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；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 口是一个含有内部上拉电阻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，此时能够作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低引脚因为内部电阻原因，将输出电流（IIL）。另外，P1.0和P1.2分别作定时器/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 口是一个含有内部上拉电阻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，此时能够作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低引脚因为内部电阻原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存放器或用16位地址读取外部数据存放器（比如实施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）访问外部数据存放器时，P2口输出P2锁存器内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和部分控制信号。
● P3 口：P3 口是一个含有内部上拉电阻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，此时能够作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低引脚因为内部电阻原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89C51特殊功效（第二功效）使用，如表2-1所表示。
P3.0
RXD（串行输入）
P3.1
TXD（串行输出）
P3.2
INT0（外部中止0）
P3.3
INT0（外部中止0）
P3.4
T0（定时器0外部输入）
P3.5
T1（定时器1外部输入）
P3.6
WR（外部数据存放器写选通）
P3.7
RD（外部数据存放器读选通）
表2-1 AT89C51引脚号第二功效
● RST: 复位输入，晶振工作时，RST脚连续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96个晶振周期高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上DISRTO位能够使此功效无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。
● ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存放器时，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。在通常情况下，ALE 以晶振六分之一固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，尤其强调，在每次访问外部数据存放器时，ALE脉冲将会跳过。假如需要，经过将地址为8EHSFR第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE 仅在实施MOVX 或MOVC指令时有效。不然，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位（地址为8EHSFR第0位）设置对微控制器处于外部实施模式下无效。
● PSEN:外部程序存放器选通信号（PSEN）是外部程序存放器选通信号。当AT89C51从外部程序存放器实施外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存放器时，PSEN将不被激活。
● EA/VPP:访问外部程序存放器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH外部程序存放器读取指令，EA必需接GND。为了实施内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收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温度传感器介绍
DS18B20原理和特征本系统采取了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，和算法要求。首先先来介绍一下DS18B20这块传感器特征及其功效: DSl8B20管脚及特点 DS18B20可
程温度传感器有3个管脚内部结构关键由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20外形及管脚排列以下图所表示，GND为接地线，DQ为数据输入输出接口，经过一个较弱上拉电阻和单片机相连。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，范围3．O～5．5 V。本文使用外部电源供电。
图3.1 DS18B20外形及管脚
关键特点有： 1. 用户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℃ 范围内温度。 3. －10℃ ～+85℃ 范围内测温正确度为±0．5℃ 。 4. 经过编程可实现9～l2位数字读数方法，可在至多750 ms内将温度转换成12 位数字，测温分辨率可达0．0625℃ 。 5. 独特单总线接口方法，和微处理器连接时仅需要一条线即可实现和微处理器双向通讯。6. 测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，含有极强抗干扰纠错能力。7. 负压特征：电源极性接反时，芯片不会因发烧而烧毁，但不能正常工作。8. DS18B20支持多点组网功效，多个DS18B20能够并联在唯一三线上，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和DS1820相同，只是得到温度值位数因分辨率不一样DS18B20 为9位～12位A/D转换精度，而DS1820为9位A/D转换,即使我们采取了高精度芯片,但在实际情况上因为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。斜率累加器用于赔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。测温原理图不一样，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改变其振荡率显著改变，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℃所对应一个基数值时。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即使含有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面问题：
   1) 较小硬件开销需要相对复杂软件进行赔偿，因为DS18B20和微处理器间采取串行数据传送，所以，在对DS18B20进行读写编程时，必需严格确保读写时序，不然将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DS18B20操作部分最好采取汇编语言实现。
   2) 在DS18B20相关资料中均未提及单总线上所挂DS18B20数量问题，轻易使人误认为能够挂任意多个DS18B20，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS18B20超出8个时，就需要处理微处理器总线驱动问题，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。试验中，当采取一般信号电缆传输长度超出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，当采取每米绞合次数更多双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离深入加长。这种情况关键是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成。所以，在用DS18B20进行长距离测温系统设计时要充足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，程序要等候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给一定重视。 测温电缆线提议采取屏蔽4芯双绞线，其中一对线接地线和信号线，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
数据采集电路图4.1所表示, 由温度传感器DS18B20采集被控对象实时温度,提供给AT89S52P3.1口作为数据输入。在此次设计中我们所控对象为所处室温。当然作为改善我们能够把传感器和电路板分离，由数据线相连进行通讯,便于观察。
4.2 数码管温度显示电路
4.2.1 数码管分类
数码管是一个半导体发光器件，其基础单元是发光二极管。
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个发光二极管单元（多一个小数点显示）；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法分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将全部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，对应字段就点亮。当某一字段阴极为高电平时，对应字段就不亮。。共阴数码管是指将全部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，对应字段就点亮。当某一字段阳极为低电平时，对应字段就不亮。

图4.1单片机89C51和温度传感器DS18B20连接图
4.2.2 数码管驱动方法
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个段码全部由一个单片机I/O端口进行驱动，或使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用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，要知道一个89S51单片机可用I/O端口才32个呢：），实际应用时必需增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路复杂性。
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个显示方法之一，动态驱动是将全部数码管8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"同名端连在一起，另外为每个数码管公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立I/O线控制，当单片机输出字形码时，全部数码管全部接收到相同字形码，但到底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，所以我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。经过分时轮番控制各个数码管COM端，就使各个数码管轮番受控显示，这就是动态驱动。在轮番显示过程中，每位数码管点亮时间为1～2ms，因为人视觉暂留现象及发光二极管余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，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一样，能够节省大量I/O端口，而且功耗更低。
4.2.3 恒流驱动和非恒流驱动对数码管影响
1、显示效果：
因为发光二极管基础上属于电流敏感器件，其正向压降分散性很大， 而且还和温度相关，为了确保数码管含有良好亮度均匀度，就需要使其含有恒定工作电流，且不能受温度及其它原因影响。另外，当温度改变时驱动芯片还要能够自动调整输出电流 大小以实现色差平衡温度赔偿。
2、安全性：
即使是短时间电流过载也可能对发光管造成永久性损坏，采取恒流驱动电路后可预防 因为电流故障所引发数码管大面积损坏。
另外，我们所采取超大规模集成电路还含有级联延时开关特征，可预防反向尖峰电压对发光二极管损害。
超大规模集成电路还含有热保护功效，当任何一片温度超出一定值时可自动关断，而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，假如TTL电路输出高电平低于COMS电路最低高电平（通常为3.5v）这时就需要在TTL输出端接上拉电阻，以提升输出高电平值。
2、OC门电路必需加上拉电阻，才能使用。
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，为了预防静电造成损坏，不用管脚不能悬空，通常接上拉电阻产生降低输入阻抗，提供泄荷通路。
5、芯片管脚加上拉电阻来提升输出电平，从而提升芯片输入信号噪声容限增强抗干扰能力。
6、提升总线抗电磁干扰能力。管脚悬空就比较轻易接收外界电磁干扰。
7、长线传输中电阻不匹配轻易引发反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效抑制反射波干扰。
上拉电阻阻值选择标准包含:
1、从节省功耗及芯片灌电流能力考虑应该足够大；电阻大，电流小。
2、从确保足够驱动电流考虑应该足够小；电阻小，电流大。
3、对于高速电路，过大上拉电阻可能边缘变平缓。
综合考虑以上三点,通常在1k到10k之间选择。对下拉电阻也有类似道理 对上拉电阻和下拉电阻选择应结合开关管特征和下级电路输入特征进行设定 关键需要考虑以下多个原因：
1、驱动能力和功耗平衡。以上拉电阻为例，通常地说，上拉电阻越小，驱动能力越强，但功耗越大，设计是应注意二者之间均衡。
2、下级电路驱动需求。一样以上拉电阻为例，当输出高电平时，开关管断开，上拉电阻应合适选择以能够向下级电路提供足够电流。
3、高低电平设定。不一样电路高低电平门槛电平会有不一样，电阻应合适设定以确保能输出正确电平。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确保在零电平门槛之下。
4、频率特征。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。下拉电阻设定标准和上拉电阻是一样。OC门输出高电平时是一个高阻态，其上拉电流要由上拉电阻来提供，设输入端每端口小于100uA,设输出口驱动电流约500uA，标准工作电压是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即选大于8.4K时输出端能下拉至0.8V以下，此为最小阻值，再小就拉不下来了。假如输出口驱动电流较大，则阻值可减小，确保下拉时能低于0.8V即可。当输出高电平时，忽略管子漏电流，两输入口需200uA，200uA x15K=3V即上拉电阻压降为3V，输出口可达成2V，此阻值为最大阻值，再大就拉不到2V了。选10K可用。COMS门可参考74HC系列设计时管子漏电流不可忽略，IO口实际电流在不一样电平下也是不一样，上述仅仅是原理，一句话概括为：输出高电平时要喂饱后面输入口，输出低电平不要把输出口喂撑了（不然多出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 上拉电阻选择
我们在此设计中标准是用P0口来驱动数码管显示,所以我们所经过上述原理。假如是驱动led，那么用1K左右就行了。假如期望亮度大部分，电阻可减小，最小不要小于200欧姆，不然电流太大；假如期望亮度小部分，电阻可增大，增加到多少，关键看亮度情况，以亮度适宜为准，通常来说超出3K以上时，亮度就很弱了，不过对于超高亮度LED，有时候电阻为10K时认为亮度还能够用。通常就用1k。其具体连接电路图图4.3所表示：

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是我们最常见到稳压芯片了，她使用方便，用很简单电路即能够输入一个直流稳压电源,她输出电压恰好为5v，刚好是51系列单片机运行所需电压，介绍一下她3个引脚和用它来组成稳压电路资料。其中1接整流器输出+电压，2为公共地(也就是负极)，3就是我们需要正5V输出电压了。

图4.4 7085引脚图
图4.5 7085电源原理图
此次用下载线电路是以一块74LS373芯片为主电路。原理图图4.6。
该电路在原理图上只有一个下载口表现，只要把下载线接到下载口就能够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。设计所要达成效果就是，我们给单片机设置一个固定温度范围，当温度传感器测量温度高于我们设置最高数值时，这时单片机指令控制P3.2口产生一个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。控制一个降温装置开启（本设计中考虑到成本和技术问题，采取电风扇进行降温控制）。相反，当温度传感器测量温度低于设置最低数值时候，这时单片机又控制P3.3口产生一个高电平送给继电器，使开关打开从而控制升问装置进行加热（本系统采取电热丝进行加热）。经过一个升温和一个降温装置，就能实现温度调整。只要经过程序，将我们所要达成温度控制在一个恒温状态下。
控制电路原理图如5.7所表示,继电器正极接电源电压,负极接三极管集电极,之所以采取三极管,就是继电器通常是需要驱动电压。而单片机管脚不能提供最终高电压，这么就会造成即使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，驱动开关使温度调整器改变温度。

图4.7温度控制电路
继电器选择上，我们选择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，依据输入电压参数值大小，可确定工作电压大小。如采取TTL或CMOS等逻辑电平控制时，最好采取有足够带载能力低电平驱动，并尽可能使“0”电平低于0.8 V。如在噪声很强环境下工作，不能选择通、断电压值相差小产品，必需选择通、断电压值相差大产品，(如选接通电压为8 V或12 V产品)这么不会因噪声干扰而造成控制失灵 。我们在这选择12V继电器作为我们使用器件。使用具体元件参数以下表。
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口受骗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能够利用本试验板自带仿真器功效来单步实施，来观察数码管工作原理，因为I/O资源有限，一个51单片机只有32个I/O所以只能将8个数码管以动态扫描方法来显示，何为动态扫描呢？ 动态扫描连接方法是将8个数码管8个段用相同I/O来控制，即第一个数码管”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一样I/O来控制，即第一个数码管公共端由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：将第一个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因为单片机工作速度很快，所以当显示第8个数码管时候第一个数码管内容还没有完全消失，这时立即反复上面过程，就实现了数码管。数码关分共阳极数码管，还有就是共阴极数码管，我们就采取共阴来使用。单片机各个口电压输出全部为高电平。共阴就经过控制阳极，即可控制LED显示。
5.2 DS18B20初始化
DS18B20一线工作协议步骤是：初始化→ROM操作指令→存放器操作指令→数据传输。其工作时序包含初始化时序、写时序和读时序。故主机控制DS18B20完成温度转换必需经过三个步骤：每一次读写之前全部要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最终发送RAM指令，这么才能对DS18B20进行预定操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等候16～60微秒左右，后发出60～240微秒存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。
DS18B20单线协议和命令
DS18B20有严格通信协议来确保各位数据传输正确性和完整性主机操作单线器件DS18B20必需遵照下面次序.
1.初始化
单线总线上全部操作均从初始化开始。初始化过程以下：主机经过拉低单线480us以上，产生复位脉冲，然后释放该线，进入Rx接收模式主机释放总线时，会产生一个上升沿。单线期间DS18B20检测到改上升沿后，延时15-60us，经过拉低总线60-240us来产生应答脉冲。主机棘手到从机应答脉冲后，说明有单线器件在线。
2.ROM操作命令
一旦总线主机检测到应答脉冲，便能够提议ROM操作命令。工有5位ROM操作命令。
3.内存操作命令
在成功实施了ROM操作命令以后，才能够使用内存操作命令。主机能够提供6种内存操作命令。
4.数据处理
DS18B20要有严格时序来确保数据完整性。在单线DQ上，存在复位脉冲、应答脉冲、写“0”、写“1”、读“0”和读“1”多个信号类型。其中，出来映带脉冲之外，均由主机产生。数据位读和写则是经过使用读、写时隙实现。
首先来看写时隙。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”。全部写时隙必需在60us以上，各个写时隙之间必需确保最段1us恢复时间。DS18B20在DQ线变低后15-60us窗口对DQ线进行采样，假如为高电平，就写“1”；假如为低电平就写“0”。对于主机产生写“1”时隙情况，数据线必需先被拉低，然后释放，在写时隙开始后15us，许可DQ线来至高电平。读主机产生写“0”时隙情况，DQ线必需被拉至低电平且最少保持低电平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必需保持低电平最少1us，来自DS18B20输出数据在读时隙下降沿以后15us内有效。所以，在此15us内，主机必需停止将DQ引脚置低。在读时隙结束时，DQ引脚将经过外部上拉电阻拉回来至高电平。全部读时隙最短必需连续60us，各个读时隙之间必需确保延时到最段1us恢复时间。
所以读写时隙最少需要60us，且每两个独立时隙之间最少需要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最少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输数据，所以，当主机向DS18B20发生读数据命令后，必需立即产生读时隙，方便DS18B20能传输数据。
5.3 系统步骤图
开始
初始化

开启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系统步骤图
谢辞
经过多个月学习和试验，最终完成了我毕业设计。看着自己辛勤结果，心里很快乐。在这期间碰到了很多历来全部没有碰到过问题，但经过自己努力和老师，同学帮助，最终把她们一一处理了。其中在柳铭老师精心安排和指导下，对题目有了较深入了解，也尝到了电路系统设计艰辛。在此次设计中我在各个步骤中全部做到了深入实际，动手实践，不仅对我们学过理论知识进行了一次全方面复习和巩固，而且对电路、单片机等方面拓展了我们知识，为未来实际工作打下了良好基础，尤其是在分析问题、处理问题方面得到了良好锻炼机会，受益匪浅。
因为本人水平和经验有限，再设计过程中难免存在部分不足甚至错误，敬请各位老师和同学批评指正。
最终，向我指导老师××老师表示真挚感谢，同时，也向帮助过我同学们表示感谢！

参考文件
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[7] 宁爱民 蓝如波 单片机应用技术[M] .北京理工大学出版社，.8
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附录
成品图：