基于DS18B20的智能温度控制器设计
基于DS18B20的温度控制系统设计
编号：毕业设计说明书题目:保健床控制系统的设计学院:专业：学生姓名：学号:指导教师:职称：题目类型：工程设计软件开发2012年 5 月21 日摘要随着国民经济的发展，人们的生活水平有了很大的提高，越来越多的人们开始关注自己和亲人的健康问题.作为保健产品之一，保健床得到了越来越广泛的应用.保健床温度控制系统是保健床的重要组成部分，保健床温度控制系统可以实现对保健床的温度检测，并且操作人员可以对温度进行设定，实现对保健床的恒温控制.温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。
一般的测温元件有热电偶和二电阻.然而热电偶和热电阻测出的一般都是电压,再转换成对应的温度，这些方法一般相对比较复杂,需要使用比较多的外部硬件。
在这里我们用一种相对比较简单的方式来测量。
在这里我们采用美国DALLAS半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，它的温度范围为—55~125 ºC，最高分辨率可达0。
0625 ºC。
DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，降低了成本而且使用方便。
本文介绍一种基于AT89C51单片机的一种具有温度测量、报警、温度设定以及定时功能的恒温控制电路，该电路采用DS18B20作为温度监测元件,测量范围+20℃—～+60℃，使用1602LCD液晶模块显示,可以手动设定温度值及定时时间值.文章中介绍了软硬件系统的各部分电路，以及了集成温度传感器DS18B20的原理，AT89C51单片机功能和应用.该恒温控制电路设计新颖、功能强大、结构简单。
关键词：温度测量；恒温控制；DS18B20;AT89C51AbstractAlong with national economy development, People’s liv ing standards have greatly increased，more and more people begin to pay close attention to oneself and family health problems. As One of the health products，health care bed have been applied more and more. Health care bed control system is an important part of the health care bed，bed control health care system can realize the temperature inspection of the bed to health and the operating personnel to the temperature setting，realize the care of the bed temperature control.Temperature measurement is the basis for the control of temperature. It's technology has more mature。
水温控制系统基于DS18B20的水温控制系统设计
题目: 基于DS18B20的水温控制系统设计主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：利用单片机AT89C51和DS18B20温度传感器设计一个水温控制系统，能够完成对水温的控制，当水温低于预设温度值时加热，达到预设温度值时自动停止加热，并由数码管显示温度。
基本要求：利用单片机AT89C51控制DS18B20温度传感器对水温的控制，当水温低于预设温度值时系统开始加热(点亮红色发光二极管表示加热状态)，当温度达到预设温度值时自动停止加热。
预设温度值和实测温度值分别由两个3位数码管显示，范围为0～99℃。
主要参考资料：[1]李全利，单片机原理及接口技术[M]，高等教育出版社[2]王文杰，单片机应用技术[M]，冶金工业出版社[3]朱清慧，PROTEUS教程——电子线路设计、制版与仿真[M]，清华大学出版社[4]单片机实验指导书，天煌教仪[5]彭伟，单片机C语言程序设计实训100例[M]，电子工业出版社【任务目的】了解DS18B20智能温度传感器的基本工作原理，掌握系统的软.硬件设计方法，熟悉PROTEUS仿真软件的使用。
【任务描述】用DS18B20智能传感器作为检测元件；用LED数码管显示温度；用PROTEUS实现电路设计和程序设计，并进行实时交互仿真。
功能要求与方案论证功能要求：测温范围：-50~+110度，误差在0.5度以内。
方案论证:按照系统设计功能的要求，确定系统有三个模块组成；主控器，测温点路及显示电路。
数字温度计总体电路结构框图如图硬件设计一.主控制器：单片机AT89C2051具有低电压供电和小体积等特点，两个端口刚好满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用，系统可以用两节电池供电。
二.显示电路:显示电路采用4位共阳极LED数码管，从P1口输出段码，列扫描用P3.O~P3.3口来实现，列驱动用PN4249三极管。
三.DS18B20工作原理DALLAS半导体公司的数字化温度传感器是支持“一线总线”接口的温度传感器。
基于DS18B20的温度控制器
if((m/100==0)&&((m%100)/10==0))//消隐
TempData[2]=0;
else
TempData[2]=dofly_DuanMa[(m%100)/10]; //十位温度
TempData[3]=dofly_DuanMa[(m%100)%10]|0x80;//个位温度,带小数点
七． 参考文献
[1]LY-51S v2.3 c 语言程序 122-1 个 18B20 温度传感器 数码管显示 [2]LY-51S v2.3 c 语言程序 59-独立按键依次输入数据 [3]LY-51S v2.3 c 语言程序 125-超温报警测试 [4]LY-51S v2.3 c 语言程序 126-温度可调上下限 1602 显示
} /********************************************************/ else if(!KEY3) //如果检测到低电平，说明按键按下
{ DelayMs(10); //延时去抖，一般 10-20ms if(!KEY3) //再次确认按键是否按下，没有按下则退出 {
{ while(!KEY4);//如果确认按下按键等待按键释放，没有则退出 { return 4; }
} } /********************************************************/ else if(!KEY5) //如果检测到低电平，说明按键按下 {
DelayMs(10); //延时去抖，一般 10-20ms if(!KEY5) //再次确认按键是否按下，没有按下则退出
附：源程序
/*----------------------------------------------名称：DS18b20 数码管显示 论坛： 编写：shifang 日期：2009.5 修改：无 内容：显示格式 符号 xxx.x C 可以显示负温度
基于DS18B20测温的单片机温度控制系统
基于DS18B20测温的单片机温度控制系统基于DS18B20测温的单片机温度控制系统温度是工业控制中主要的被控参数之一．对典型的温度控制系统进行研究具有很广泛的意义。
根据不同场所、不同温度范围、精度等要求．所采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也不同．本文以实验室电烤箱为被控对象，以AT89S52单片机为控制核心，温度传感单元采用DS18B20．采用PID算法，实现智能的温度控制系统。
整个系统主控部分采用AT89S52构成单片机应用系统：温度检测部分采用DS18B20单总线数字温度传感器对温度进行检测：控制部分由固态继电器控制加热管的通断。
工作时．由键盘输入设定温度值，系统采用PID控制算法进行运箅，通过单片机AT89S52的开关量控制固态继电器(SSR)的通断，以调节烤箱内温度至设定值，稳态误差在+(-)1?。
液晶实时显示烤箱内温度和设定温度值。
单片机温度控制系统原理图如图1所示。
图1 单片机温度控制系统原理图温度检测部分采用集成温度传感器DS18B20，它采用独特的单口接线方式传输，在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，不需要外围器件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只i极管的集成电路内，外加电源范围是3．0～5．5V，测温范围从-55％到+125?，在-1O?~+85?同有分辨率为0．5?，测量结果以9位到12位数字量方式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，具有极强的抗干扰纠错能力。
DS18B20测温原理如图2所示。
图中低温度系数品振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。
高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。
计数器1和温度寄存器被预置在-55％所对应的一个基数值。
计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时。
基于DS18B20智能温度控制器的研制
基于DS18B20智能温度控制器的研制摘要：本文所设计温控器采用了DS18B20传感器采集温度信号，以STC89C52单片机为核心芯片，采用DS12C887时钟芯片为系统提供高精度实时时钟。
该温度控制系统配有数码管显示和大功率继电器输出，在监测室温的同时还能控制设备的体表温度，可广泛用于加热设备，具有系统精简、可靠性好、功能强大的特点。
关键字：DS18B20；STC89C52；温控器前言温度是一种基本的环境参数，无论是日常生活还是在工业生产中都要对环境温度进行监测并依据温度做出相应的控制，特别是加热器、热水器、电暖器等家电产品，更是要实时监测与控制温度，这就需要时刻采集温度信号。
传统的办法是用热电阻或热电偶等元件来采集温度信息，但需要AD转换模块将采集的模拟量转换为数字量，然后才能进行相应处理，这就造成了硬件的复杂以及成本的提高[1]，同时也降低系统的可靠性和精度。
DS18B20的出现大大解决了上述问题，它是美国DALLAS公司生产的新型单总线数字式温度传感器，集温度测量与AD 转换为一体，直接输出数字量，单总线、硬件简单，可以实现多点测量，具有体积小，硬件成本低，抗干扰能力强，精度高，附加功能强等特点，广泛的应用于仓储管理、工农业生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中。
1 硬件结构本文所设计的智能温度传感器以STC89C52单片机为主控芯片，采用DS18B20采集温度信号，DS12C887提供实时时钟，设计了数码管显示与继电器输出控制，并设计了良好的人机交互界面，方便用户操作，其系统框图如图1所示。
系统工作原理：按键或是红外遥控输入控制命令，包括开机、设定温度、定时选择，系统置位继电器对采暖设备进行加热。
实时采集DS18B20温度传感器的信息，并将室温的采集值和设定温度值显示到数码管上，当室温达到指定值时系统控制继电器停止加热，进入保温状态（低功耗加热），在加热的工程中如检测到设备温度超过上限，同样断开继电器停止加热以保护设备，并让蜂鸣器蜂鸣3次提醒用户温度超限了。
基于DS18B20的温度控制系统设计1
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，只要电源VCC的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与VCC电源接通而实现的，而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的。
显示时间调试：下载显示时间程序，能正确显示分秒。
键盘调试，因为本实验的键盘功能设定简单，没有复杂的过程
按键调试时，刚开始由于没有设置按键松手检测程序，按键一直失灵，后将按键松子检测程序(while( P2=OXxx))后，按键运转正常。
串口调试时，刚开始是发送一个数据便显示一个数据，打开一次中断，这样导致数据更换太慢，没发同时显示几个数据，后将所有要显示的数据一个一个储存起来后再打开中断，一起送出去，这样问题解决了，发送和接收都没有错误了。
7结论
温度检测和控制都直接与安全生产、节约能源等技术经济指标相联系。温度测量在工业、民用、军事等领域占着重要的地位。航空、家电、科研等领域都需要温度测试设备，用于测试和确定电工、电子及其它产品及材料进行高温、低温、交变温度或恒定试验的温度环境的变化，判断当检测目标的温度值达到警示条件时发出警告信号。
图3.1温度芯片DS18B20图3.2 DS18B20引脚图
3.2DS18B20供电方式
在硬件上，DS18B20与单片机的连接有两种方法，一种是用寄生电源供电，此时VCC、GND接地，I/O接单片机I/O如图3.3所示；另一种是VCC接外部电源，GND接地，I/O与单片机的I/O线相连如图3.4所示。无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接5KΩ左右的上拉电阻。
图3.3寄生电源方式图3.4外接电源方式
设计基于DS18B20的数字式温度控制系统
设计基于DS18B20的数字式温度控制系统，控制电路主要包括，led显示电路、按键电路、温度检测电路及控制电路。
总体设计框图如图1：图1 温度控制系统原理硬件结构框图1. 温度传感器电路1)温度传感器DSl8B20由美国DALLAS半导体公司生产的DSl8B20型单线智能温度传感器，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器，可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中，例如多路温度测控仪、中央空调、大型冷库、恒温装置等。
DSl8B20的电源电压范围均扩展到+3～+5.5V，DSl8B20还能对温度分辨力进行编程，选择9位~12位模式下工作，在12位模式下的最高分辨力可达0.0625℃, 被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，业可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到三根或者两根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。
从而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于远距离多点温度检测系统。
综上，在本系统中我采用温度芯片DS18B20测量温度。
该芯片的物理化学性很稳定，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。
2)DS18B20的性能特点（1）DSl8B20采用DALLAS公司独特的“单线(1-Wire)总线”专有技术，与单片机通信只要一根I/O线;（2）在测温范围是-55~+125℃时，测量误差不超过±2℃，在-10~+85℃范围内，可确保测量误差不超过±0.5℃;（3）在构成大型温控系统时，允许在单线总线上挂接多片DSl8B20;(4) 低压供电,电源范围从3~5V,也可以直接从数据线上窃取电源;(5) 数据位可编程9~12位,转换12位实践为750ms(最大);(6) 用户可自设定报警上下限温度;（7）报警搜索命令可识别和寻址哪个器件的温度超过预定值;3)DS18B20的工作原理DSl8B20的原理与DS1820的原理是一样的。
基于DS18B20的室温温度控制器
201 届本科生毕业设计（论文）开题报告课题题目基于DS18B20的室温温度控制器学生姓名学号专业班级电信工程题目来源□科学技术□生产实践□社会经济 □自拟□经典□其它题目性质□理论研究 □应用研究□工程设计 □软件设计 □其他成果形式□论文 □设计说明书□实物 □软件 □作品联系电话一、选题的依据及意义温度是一个反映物体冷热程度的物理量，一种最基本的环境参数。
进入21世纪后，特别在我国加入WTO后，各行业急切需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升，而工、农业生产和日常生活中的各个环节都与温度紧密相联，因此研究温度的测量方法和装置有重要的意义。
多点温度检测控制的应用领域：消防电气的非破坏性温度检测，电力、电讯设备之过热故障预知检测，空调系统的温度检测，各类运输工具之组件的过热检测，保全与监视系统之应用，医疗与健诊的温度测试，化工、机械等设备温度过热检测等。
在一些大型仓库中，如大型粮仓、油库，都需要进行实时多点温度检测及预警，以消除安全隐患。
温室里实行温度检测可以确保花卉或农作物的成活率，从而提高经济效益，由此可知温度检测具有广泛的可利用性。
二、国内外研究现状及发展趋势目前,典型的温度测控是由数字温度传感器和单片机组成，温度信号直接转换成数字信号，可接通讯接口电路，并且单总线上多点采集温度，使单片机的外围硬件接线简单、测温方便，可靠性高，适合于粮仓和温室等。
当然，也有不足之处，如该传感器价格相对较贵，不利于工农业中大量广泛的使用。
传统温度检测多采用温度敏感元件，有热敏电阻NTC、PTC、铂热电阻PT100和热电偶等，需要提取电信号、经放大调理、A/D变换、将温度相关数字信号处理得到温度测试数据，实际应用麻烦，结构复杂、设备成本高、数据传输易受干扰 、测量精度低、系统误差大等缺点，难以达到较高的测量精度和足够的实时性。
综上所述，利用单片机数字化、智能化的应用功能，结合单总线的数字传感器来完成基于DS18B20的温室温度控制的设计，可实现多点温度检测，报警控制，抗干扰强，维护方便等功能，在工业生产、人民生活的利用中有较好的发展前景。
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第三章硬件设计
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3.1 AT89C51 单片机
主控制单元是单片机选用市场上常见的美国 ATMEL 公司的 AT89C51 作为控制元件，以下 是一些 AT89C51 的 介绍：AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器， 俗称单片机。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 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，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器，AT89C2051 是它的一种精简版本。AT89C51 单片机为很多 嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如下所示
第一章 引言
温度控制系统无论是工业生产过程，还是日常生活都起着非常重要的作用，过低或过高 的温度环境不仅是一种资源的浪费，同时也会对机器和工作人员的寿命产生严重影响，极有 可能造成严重的经济财产损失，给生活生产带来许多利的因素，基于 AT89C51 的单片机温度 控制系统与传统的温度控制相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高和开展容易等优点， 因此市场前景好。
《单片机原理及应用》
课程设计报告书
学院（系）： 年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 成 绩：
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制作日期 2012 年 11 月 16 日
目录
第一章 引言 .................................................................................................................... 1 第二章 系统设计 ............................................................................................................. 1 2.1 方案论证................................................................................................................... 1 2.1 系统的总设计 ........................................................................................................... 1 2.2 功能模块................................................................................................................... 2 第三章硬件设计 ............................................................................................................... 2 3.1 AT89C51 单片机......................................................................................................... 3 3.2 温度信号采集单元 ..................................................................................................... 6 3.3 液晶显示屏输出....................................................................................................... 11 3.4 蜂鸣器报警电路....................................................................................................... 15 第四章软件设计 ............................................................................................................. 16 4.1 主程序..................................................................................................................... 16 4.2 温度采集子程序....................................................................................................... 17 4.3 温度处理及显示子程序 ........................................................................................... 18 4.4 报警子程序.............................................................................................................. 20 4.5 升降温程序及 LED 显示子程序................................................................................. 20 第五章 系统调试 ........................................................................................................... 22 5.1 keil 调试................................................................................................................ 22 5.2 Ptotues 硬件仿真 ................................................................................................... 23 第六章 心得体会 ........................................................................................................... 25 致谢............................................................................................................................... 25 【参考文献】................................................................................................................. 26 附录............................................................................................................................... 26 附录 1 硬件电路图......................................................................................................... 36 附录 2 源程序................................................................................................................ 26 附录 3 元件清单 ............................................................................................................ 36
第二章 系统设计
2.1 方案论证
方案一：整个系统采用 LCD1602，该显示器原理简单，编程简单，对于我们这个系统显 示效果也可以了。
方案二：整个系统采用 LCD12864，该显示器的点阵的，编程相对有点难度，可以显示 汉字。
综上，对于我们初学者来说，对编程还不是很熟练我们采用了 LCD1602 作为显示器。
基于 DS18B20 的智能温度控制器设计
摘要：以 AT89C51 单片机和 DS18B20 温度传感器设计一个智能温度控制系统。该系统主
要包括以下几个部分温度采集及初步处理，该部分由 DS18B20 完成；温度处理及相应的控制， 该部分由 AT89C51 单片机完成；由 LCD1602 显示实时温度；以及温度的状态。该系统由 DS18B20 采集的温度通过单总线方式传输给单片机进行处理，当温度高于设定的最高温度时 报警，红灯亮同时启动散热风机，但温度低于设定的最低温度时报警，黄灯亮同时加热风机， 当温度在正常范围之内是绿灯亮。先在 keil 中进行了编译，调试,然后在画好的 proteus 中进行硬件仿真。结果表明该系统的硬件和软件能正常工作，可以实现相应的功能。 关 键 词 ：单片机AT89C51；DS18B20；传感器；温控