基于单片机STC89C52的智能温度控制器的硬件设计
基于STC89C52的温度控制系统的硬件设计论文
计算机控制技术课程设计论文题目：基于STC89C52的温度控制系统的硬件设计院系：电子电气工程学院学号：姓名：授课教师：完成时间：2015.6.15摘要本次课程设计内容是检测温度，进行显示，并利用当前的温度值实现相应的控制功能。
为了实现温度控制功能，该设计以STC89C52为主要控制器，通过DALLAS 公司的DS18S20温度传感器测温的新型数字温度计。
本数字温度计设计采用美国DALLAS半导体公司推出的一种智能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温范围为-55～125℃，最大分辨率可达0.0625℃。
主控制器采用单片机STC89C52，其集成度高，片内资源丰富，接口模块包括SPI、SCI、A/D、PWM 等。
显示电路采用3位共阳极LED数码管，从P0口输出段码，列扫描用P1口来实现。
由于采用了改进型智能温度传感器DS18B20 作为检测元件，与传统的温度计相比，本数字温度计减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。
DS18B20 温度计还可以在高温报警、远距离多点测温控制等方面进行应用开发，具有很好的发展前景。
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。
因此本次设计内容的思想符合了市场的主潮流，有很好的应用前景，同时对设计人员也是很好的一次锻炼。
关键词：STC89C52，DS18B20，温度控制，数码管显示目录一引言 (1)（一）课题研究的背景 (1)（二）课题研究的目的和意义 (1)二硬件电路的设计 (2)（一）系统设计的框架 (2)（二）单片机最小系统电路 (3)1.STC89C52单片机的特性及引脚介绍 (4)2.STC89C52单片机的时序介绍 (7)（三）温度检测系统电路 (8)1.温度检测电路 (8)2.DS18B20的介绍 (8)3.DS18B20的引脚及其功能 (9)4.DS18B20的使用方法 (10)（四）系统电源电路设计 (10)（五）系统按键电路设计 (11)（六）直流电机控制电路设计 (12)（七）温度显示电路设计 (14)三系统的调试与软件设计 (17)（一）串口通讯工具 (18)（二）系统软件设计 (20)1.系统程序总流程图 (21)2.温度采集子程序流程图 (22)3.标度变换子程序流程图 (24)4.数码管显示子程序流程图 (25)5.电机控制子程序流程图 (26)四总结与体会 (27)参考文献 (28)致谢 (30)附录Ⅰ (31)附录Ⅱ (33)基于STC89C52的温度控制系统的硬件设计一引言（一）课题研究的背景随着大规模集成电路的发展，微型计算机的应用愈加广泛、日益深入。
基于STC89C52的智能温度控制系统硬件设计_张蓉蓉
ｈｅｊｉ ｙｕ Ｆｅｎｘｉ１３０ 基于ＳＴＣ８９Ｃ５２的智能温度控制系统硬件设计张蓉蓉（江苏财经职业技术学院机械与电子工程系，江苏淮安２２３００１）摘 要：以农植物在生长过程中所要求的环境温度为控制对象，以ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机为核心，对大棚智能温度控制系统进行深入研究，设计完成了一套温室大棚室温智能调控系统。
首先分析了大棚温控系统的功能要求，进而确定系统的硬件结构，选择ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机作为控制核心，选用可编程温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０对温度信号进行检测，设计了温度采集、显示、按键、存储及温度控制等硬件电路，测试结果证明，该系统达到了设计要求。
关键词：ＳＴＣ８９Ｃ５２；ＤＳ１８Ｂ２０；智能温度控制系统；硬件；设计０ 引言近年来，随着民众对反季节农产品需求量的逐步增大，越来越多的农户开始采用温室栽培的方法进行农作物栽培。
温室栽培技术的核心是控温，传统的方法多为手工作业，不仅工作量大，且实时性、精确度和有效性都很差。
本文研究了一种基于ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机的温控系统设计方法。
系统采用ＳＴＣ８９Ｃ５２作为处理器，借助智能温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０采集大棚内温度信号，并转变成数字信号输入单片机内，实现单片机对温室大棚内温度的控制。
调试结果表明，本设计方案可以满足系统控温速度快、实时性强和精确度高的要求。
１ 系统工作原理本系统用于实现对大棚内环境温度的智能调节，各种植物要求有不同的生长环境，因此，本系统需要有一定的设置范围。
如基于某种植物，其生长环境的室温范围为２０～３０℃。
要求控制系统在温度越出设定的范围时，蜂鸣器启动并发出警报声，且令相应继电器动作，开启设备，调控棚内温度，使室温保持在设定的范围内不变。
系统硬件结构框图如图１所示。
系统上电工作后，首先由微处理将命令写入温度传感器，随后温图１ 温控系统硬件结构框图度传感器开始转换数据，数据转换后再通过ＣＰＵ来进行处理，处理后的数据结果将显示到数码管上，与此同时，系统还将完成对温度范围的判断，并针对判断结果作出相应的动作。
基于STC89C52单片机的恒温控制系统
（2） ，温度传感器实时数据采集
设计中选用数字传感器 DS18B20，其内部可自动完成对温度模拟量到数字量的转换和 放大， 通过一根信号即可将实时温度参数读入主控单片机进行控制处理。 本设计中通过 P2.2 口进行信号传输，控制程序中只要对 DS18B20 初始化完毕就可以实时读取采集温度信号。
（3） ，LCD 液晶集成模块 TJDM1602 初始化
二、系统硬件原理设计
1．系统总体框图
温度传感器 DS18B20
LCD 显示 STC 89C52 单片机基本 控制系统 双向可控硅
采集
电炉加热 器
键盘
1
2． 系统功能实现的设计
（1）温度采集
本设计采用数字传感器 DS18B20，DS18B20 是一种可组网的单线数字温度传感器，它采 用单线总线结构，集温度测量和 A/D 转换于一体，直接输出数字量，用一根 I/O 线就可以 传送数据与命令，其温度测量范围为-55oC~+125oC，精度为+/-0.5oC，使用中无需外部器件， 可利用数据线或外部电源提供电能，供电电压范围为 3.3~5.5V，通过编程实现 9~12 位分 辨率读出温度数据。 使用时，将 DS18B20 的数据 DQ 与单片机的一位具有三态功能的双向口连接就可以实现 数据传输，为保证在有效的时钟周期内提供足够电流，采用外部电源单独供电，在数据线 上加一个 6.8KΩ 的上拉电阻。 具体接线如下：
o
四、 主控程序
在控制算法中采用比例和比例积分相结合的方法，温度设定值与实际水温相小于 20oC 就开始介入比例控制，这样可以很好的抑制住水温上升的惯性，并在相差 10~5oC 时采用不 同参数的比例控制，最大限度的达到控制系统的快速性，小于 5oC 时采用比例积分控制， 使得水温逐渐向设定值稳定地逼近。 设计中采用位置式 PID 模型，将微分项置为 0 即可实现 PI 控制。参考 PID 算法如下：
基于STC89C52单片机无刷直流电动机智能控制器系统硬件电路控制软件的设计
基于STC89C52单片机无刷直流电动机智能控制器系统硬件电路控制软件的设计1 引言随着人们生活水平的提高，产品质量、精度、性能、自动化程度、功能以及功耗、价格问题已经是选择家用电器的主要因素。
就电动机而言，传统的直流电动机均采用电刷, 以机械方法进行换向, 存在着相对的机械摩擦, 由此带来了噪声、火花、无线电干扰以及寿命短等致命弱点, 制造成本高及维修困难等缺点,因而大大地限制了它的应用范围。
永磁无刷直流电动机是近年随着电力电子器件及新型永磁材料发展而迅速成熟起来的一种新型机电一体化电机，既具有交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具备直流电机那样固有的优越的起动性能和调速特性，而无机械式换向机构，现以广泛应用于各种调速驱动场合，其应用前景看好，尤其从当今的环保、能源、效率等综合因素出发，水磁无刷直流电机可望在未来的电动车及冰箱或空调类永磁压缩机领域占有主导地位。
就目前而言，永磁无刷直流电动机控制器结构已有多种形式，由最初复杂的模拟式到近来以单片机为核心的数字式，但新型电机控制专用芯片的出现，给无刷直流电机调速装置设计带来了极大的便利，这种集成模拟控制芯片控制功能强、保护功能完善、工作性能稳定，组成的系统所需外围电路简单、抗干扰能力强、特别适用于对控制器体积、价格性能比要求较高的场合。
专用控制芯片优点固然多，但往往价格比较昂贵。
在一些控制要求精度不是很高的场合，就需要能有一种工作稳定、价格又比较低廉的控制器。
本设计就是基于此市场需求，详细介绍了一种利用普通的STC89C5X单片机作为主控芯片的无刷直流电动机控制器的设计。
2 无刷直流电动机概述2.1无刷直流电动机的特点传统的直流电机以其优良的转矩特性和调速性能在运动领域中有着广泛的应用，但机械电刷却是它的致命弱点。
电刷的存在带来了一系列的问题，如：存在机械摩擦、噪声、电火花无线电干扰及寿命短，再加上它制造成本高及维修困难等缺点，从而大大地限制了它的应用范围。
基于STC89C52单片机的数字温度计_单片机课程设计1 精品
通信***班，*** 基于STC89C52单片机的数字温度计单片机课程设计报告项目名称专业班级学生姓名指导教师年月日通信***班，*** 基于STC89C52单片机的数字温度计摘要随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于STC89C52单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。
实验结果表明，DS18B20与STC89C52结合可以实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。
关键词：温度检测；单片机；数字温度传感器；温度采集；I通信***班，*** 基于STC89C52单片机的数字温度计AbstractWith the progress and development of this epoch ,Single-chip Microcomputer (SCM ) technology has spread into various fields ---our lives ,work ,scientific researches and so on ,becoming a comparatively mature technology .This article was mainly written to introduce a temperature measurement system(TMS ) based on STC89C52 SCM .It’s with a detailed description of the development progress of TMS using digital temperature sensor ,putting emphasis on analyzing the hardware connection of the sensor under the SCM ,software programming and each module progress .This system can conveniently achieve the temperature data collection and display ,and can be arbitrarily set upper and lower alarm temperature .It’s quite easy to use ,with high accuracy ,wide range ,high sensitivity ,small size ,low power dissipation ,etc .Thus ,it’s suitable for our daily life and industrial and agricultural production’s temperature measurement ,and also can be used as temperature processing modules embedded in other systems ,as an auxiliary expansion of other main systems .Experimental results show that ,the integration of DS18B20 and STC89C52 can achieve the simplest TMS ，which has simple structure ,strong anti-jamming capability ,suitable for conducting in-situ temperature measurement ,all above leading this to have broad prospects of applications .Keywords:T emperature measurement ; Single-chip Microcomputer (SCM ) ; Digital Temperature sensor; Temperature data collectionII通信***班，*** 基于STC89C52单片机的数字温度计目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 背景 (1)1.2 数字温度计的设计目的 (1)1.3 本文研究的意义 (1)第2章系统硬件选择 (2)2.1 单片机的选择 (2)2.1.1 STC89C52单片机的性能介绍 (2)2.1.2 STC89C52单片机引脚图 (2)2.2. 温度传感器的选择 (4)2.2.1 DS18B20 介绍 (4)第3章原理分析 (6)3.1原理框图 (6)3.2原理分析 (6)第4章系统的硬件电路设计 (7)4.1 显示电路 (7)4.2报警电路 (7)4.3 数字温度传感器 (7)4.4单片机最小系统电路 (8)4.5数字温度计的实物图 (8)4.6系统板上硬件连线 (9)第5章系统的软件设计 (10)5.1 程序流程图 (10)5.2元件清单及程序代码 (11)第6章实验数据分析 (14)6.1 proteus仿真图 (14)6.2系统调试与分析 (14)结论 (15)参考文献 (16)附录1 (17)附录2 (18)致谢 (26)项目创新及特色 (27)III通信***班，*** 基于STC89C52单片机的数字温度计第1章绪论1.1 背景在日常生活及工农业生产中，经常要用到温度的检测及控制，传统的测温元件有热电偶和热电阻。
基于STC89C52单片机的温度控制电路设计
2.7系统整体硬件电路系统整体硬件电路包括，传感器数据采集电路，温度显示电路，单片机主控电路等，通过Protel99se 可画出如图2-9所示的电路图[9][10][11]图2-9 温度控制电路原理三系统软件设计3.1 温度控制系统原理框图主控制程序的主要是用来实时控制当前所要测控的环境温度，并读出由DS18B20测量的经过处理的当前环境的温度值，同时检查温度是否在限度之内，否则报警，同时调整温度值。
其主控制程序流程图如3-1所示。
图3-1 主程序流程图图3-2读温度流程图温度控制系统C语言程序#include <reg51.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit p34=P2^4;sbit p35=P2^5;sbit p36=P2^6;sbit dp=P0^7;sbit p37=P2^7;sbit DQ=P2^2; //定义DS18B20总线I/Osbit SET=P3^1; //定义选择报调整警温度上限和下限（1为上限，0为下限）sbit LING=P2^0; //定义闪烁signed char m; //温度值全局变量bit sign=0; //外部中断状态标志signed char shangxian=38; //上限报警温度，默认值为38signed char xiaxian=5; //下限报警温度，默认值为5ucharcode LEDData[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff,0xbf}; /*****延时子程序*****/void Delay(uint i){while( i-- );}/*****初始化DS18B20*****/void Init_DS18B20(void){unsigned char x=0;DQ=1;Delay(8); //稍做延时DQ=0; //单片机将DQ拉低Delay(80); //精确延时，大于480usDQ=1; //拉高总线Delay(14);x=DQ; //稍做延时后，如果x=0则初始化成功，x=1则初始化失败Delay(20);}/*****读一个字节*****/unsigned char ReadOneChar(void){unsigned char i=0;unsigned char dat=0;for (i=8;i>0;i--){DQ=0; // 给脉冲信号dat>>=1;DQ=1; // 给脉冲信号if(DQ)dat|=0x80;Delay(4);}return(dat);}/*****写一个字节*****/void WriteOneChar(unsigned char dat){unsigned char i=0;for (i=8; i>0; i--){DQ=0;DQ=dat&0x01;Delay(5);DQ=1;dat>>=1;}}void Tmpchange(void) //发送温度转换命令{Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0x44); //启动温度转换}/*****读取温度*****/unsigned int ReadTemperature(void){unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned int t=0;float tt=0;Tmpchange();Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0xBE); //读取温度寄存器a=ReadOneChar(); //读低8位b=ReadOneChar(); //读高8位t=b;t<<=8;t=t|a;tt=t*0.0625;t= tt*100+0.5; //放大100倍输出并四舍五入return(t);}/*****显示开机初始化等待画面*****/Disp_init(){P0 = 0x80; //显示-p34=1;p35=0;p36=0;p37=0;Delay(200);P0 = 0x80;p34=0;p35=1;p36=0;p37=0;Delay(200);P0 = 0x80;p34=0;p35=0;p36=1;p37=0;Delay(200);P0 = 0x80;p34=0;p35=0;p36=0;p37=1;Delay(200);P0 = 0x80;}/*****显示温度子程序*****/Disp_Temperature() //显示温度{uint a,b,c,d,e;e=ReadTemperature(); //获取温度值a=e/1000; //计算得到十位数字b=e/100-a*10; //计算得到个位数字d=e%10; //计算得到小数点后两位c=(e%100)/10; //计算得到小数点后一位m=e/100;if(m>shangxian || m<xiaxian) LING=1; //温度不在范围内报警else LING=0;p34=0;p35=0;p36=0;p37=0;P0 =LEDData[d]; //显示小数点后两位p34=1;p35=0;p36=0;p37=0;Delay(300);p34=0;p35=0;p36=0;p37=0;P0 =LEDData[c]; //显示小数点后一位p34=0;p35=1;p36=0;p37=0;Delay(300);p34=0;p35=0;p36=0;p37=0;P0 =LEDData[b]; //显示个位dp=0;p34=0;p35=0;p36=1;p37=0;Delay(300);p34=0;p35=0;p36=0;p37=0;P0 =LEDData[a]; //显示十位p34=0;p35=0;p36=0;p37=1;Delay(300);p34=0;p35=0;p36=0;p37=0; //关闭显示}disptiaozheng(){uchar f,g,j,k;f=shangxian/10;g=shangxian%10;j=xiaxian/10;k=xiaxian%10;p34=0;p35=0;p36=0;p37=0;P0 =0xc0; //显示0p34=1;p35=0;p36=0;p37=0;Delay(200);p34=0;p35=0;p36=0;p37=0;P0 =0xc0; //显示0p34=0;p35=1;p36=0;p37=0;Delay(200);p34=0;p35=0;p36=0;p37=0;if(SET==1){P0 =LEDData[g];dp=0; //显示上限温度个位}else{P0 =LEDData[k];dp=0;}p34=0;p35=0;p36=1;p37=0;Delay(200);p34=0;p35=0;p36=0;p37=0;if(SET==1) P0 =LEDData[f]; //显示上限温度十位else{if(f==0) P0=0x00; //不显示下限温度十位else P0 =LEDData[j]; //显示下限温度十位}p34=0;p35=0;p36=0;p37=1;Delay(200);p34=0;p35=0;p36=0;p37=0; //关闭显示Delay(20);}/*****外部中断0服务程序*****/void int0(void) interrupt 0{EX0=0; //关外部中断0 sign=1;if(SET==1) shangxian++;else xiaxian++;Delay(500);EX0=1;}/*****外部中断1服务程序*****/void int1(void) interrupt 2{EX1=0; //关外部中断0 sign=1;if(SET==1) shangxian--;else xiaxian--;Delay(500);EX1=1;}/*****主函数*****/void main(void){uint z;IT0=1;IT1=1;EX0=1;EX1=1;EA=1;ReadTemperature();LING=0;for(z=0;z<100;z++){Disp_init();}while(1){Disp_Temperature();if(sign==1){for(z=0;z<300;z++)disptiaozheng();sign=0;}}}。
基于STC89C52单片机的水温控制系统设计方案
基于STC89C52单片机的水温控制系统设计方案第1章方案论证本设计中的芯片可以采用二种方案。
方案一：采用热电偶温度传感器，放大器，A/D转换器作为测量温度的电路。
热电偶通过电位差的数值与不加热部位测量点的温度来测温，和这两种导体的材质有关。
热电偶传感器有自己的优点和缺陷，它灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前置放大器温度漂移的影响，因此不适合测量微小的温度变化。
由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关，用非常细的材料也能够做成温度传感器。
也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性，这种细微的测温元件有极高的响应速度，可以测量快速变化的过程。
硬件电路复杂，需要设计A/D转换电路，以及与其相关的编程，总体设计起来较困难，软件、硬件调试复杂，硬件成本较高。
而且器传感器有以下缺点：它灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前置放大器温度漂移的影响[]。
所以总体来说，在硬件、软件上的成本都比较高，而且易受外部环境的影响，系统工作不稳定。
方案二：采用数字可编程温度传感器作为温度检测元件。
数字可编程温度传感器可以直接读出被测温度值。
不需要将温度传感器的输出信号接到A/D转换器上，减少了系统的硬件电路的成本和整个系统的体积同时具有极强的抗干扰纠错能力；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。
由于采用的是具有一总线特点的温度传感器，所以电路连接简单；而且该传感器拥有强大的通信协议，同过几个简单的操作就可以实现传感器与单片机的交互，包括复位传感器、对传感器读写数据、对传感器写命令[2]。
软件、硬件易于调试，制作成本较低。
也使得系统所测结果精度大大提高。
通过以上二种方案的论证和比较，从设计的实用性、方便性和成本等诸多方面考虑，最终选择了以DS18B20为温度测量和传输元件的设计，这样设计在本次毕业设计中能够在经费有限的情况下，进行最优的实现方法。
具体方案：采用STC89C52作为整个电路的核心控制器件，用DS18B20传感器采集温度信息。
基于STC89C52单片机智能温度控制系统硬件设计
●超过报警限值的DS18B20可以通过报警搜索命令定位识别
●多个DS18B20可以并联在同一线上也可以达到测温的目的
●电源极性接反时，DS18B20不会因发热而烧毁但不能正常工作
综合以上两种方案可以清晰的看出。方案二中的数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化是其主要的特点，这种特点有效的避免了外接运放放大器转换等电路原因引起的误差。此外DS18B20相对热敏电阻对温度的敏感度较高，符合本实验要求的≤ ±2℃的误差要求。在工作过程中，DS18B20将温度值直接转换为数字信号量直接输出，使得系统的程序设计得以简化。因此，方案二更适合本方案。
基本方案：本方案是基于单片机进行温度数据的采集及处理，由于数字温度传感器DS18B20内部集成有模数转换部件，芯片可将采集到的温度模拟数据进行数字化并通过单总线传输给单片机。所以单片机将接收到的数据进行分析和处理，并将数据显示在液晶屏幕上。通过按键输入预设温度，如果不在温度范围内，便驱动蜂鸣器报警，同时驱动电炉进行加热，以达到控制温度的效果。
以上两个方案相比较，再根据方案要求：需要同时对检测温度和设定温度同时进行显示。考虑到显示的效果和质量高和功耗低等特性。再此方案中采用方案一中的1602LCD液晶显示。
第二章各单元模块的硬件设计
2.1 系统主要器件的介绍
硬件系统中包括：AT89C52单片机、DS18B20温度传感器、1602LCD液晶显示等。
（5）对升温和降温过程的时间不作要求。
要求采用单片机控制实现。
1.3 方案总体设计框图
温度传感器将检测温度信息转变为模拟电压信号之后，将电压信号放大并且传输到单片机可以接受的处理能力范围内，然后经过低通滤波，去除掉杂乱信号并送入单片机。单片机将检测到的待测温度的信息与设定的值进行比较之后，如果检测的值相比较设定的要高，单片机输出的低电平驱动了报警的系统自动的报警提示温度过高，同时散热电路开始工作，实现散热功能；当温度较设定的值低时，单片机输出高电平，同时加热电路开始工作，实现加热的功能。从而实现对温度的一个动态平衡的控制，自动控制一个温室的温度，功能要求如下：
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基于单片机STC89C52的智能温度控制器的硬件设计作者：关朴芳来源：《甘肃科技纵横》2020年第10期摘要：基于现代社会智能发展迅速，智能温度现在普遍广泛在仪器仪表或家用电器中使用，特殊是在实验教学和科技研发上运用。
智能温度控制器比普通温度控制器具有一定的优势，使用起来方便快捷，测温精度和分辨率相比普通控制器较高。
所以本文设计控制器的硬件采用单片机STC89C52作为核心元件，满足了温度控制器的硬件要求，具有体积小、成本低、功耗低等优点，使控制器的硬件更加有效的灵活使用。
采用温度传感器AD590采集温度数据当做高阻抗、恒流调节器，通过测量并转变成微安级的电流信号，之后经过电路硬件的设计改造实现了控制报警及加热功能，达到不同的需求。
整个控制器硬件的设计智能读取环境温度、连接简捷方便、使用安全。
所以使用单片机控制电器的工作状态，可以将温度值稳定在预设温度，是一种具有实时显示温度并控温的智能温度控制器。
关键词：温度传感器;A/D转换;运算放大器;单片机中图分类号：TP273.5引言：智能温度控制器让人们可以拥有一个舒适的生活环境，本设计是基于单片机STC89C52的温度控制[1]，它不仅实现温度的监测和控制功能还有功耗低、准确性高一些優点，还可根据降温与升温设置报警温度，很好的运用到我们现实生活中[2]。
温度控制在工业控制领域也具极其重要的作用，温度通常也是比较常见的被控参数之一[3]。
文中运用A/D转换电路、数码管显示电路、温度传感器AD590和使用单片机控制报警及加热功能。
AD590温度传感器使用运算放大电路将温度传感器输出的小信号进行放大，并转变成微安级的电流信号，它不容易接触电阻、引线电阻、电压噪音的干扰[4]。
温度传感器现在使用研究特别推广比如参考文献[5]中ARM的智能温度控制器的设计与研究，对于不同产品运行环境的需求和不同生产车间工作温度的需求等，所需要的温度高低范围不同，控温精度不同，数据采集的精度不同，需要针对性的选用测温元件，测温方法以及控制算法[6]。
1智能温度控制器设计智能温度控制器由控制执行、温度采集、显示、键盘、主电路等几种模块构成。
图1为系统结构规律框图：1.1主电路中单片机的运用单片机型号品类相对较多，每款型号都有较独特的运用情况，如果想要采用以往性价比最好的型号，就要多加对照，合理选择。
通常选取单片机需要从性能、串行接口、运行速度、功耗、定时/计数器、存储器、模拟电路功能、工作电压、I/O、口封装形式、工作温度范围、抗干扰性、保密性，中断源的数量和优先级、有无上电复位功能、单片机内有无时钟振荡器、有没有低电压检测功能等考虑[7]。
结合上文要素本文选用单片机STC89C52作为重要元件，采用单片机生动的编程设计和充足的I/O端口，控制单片机的精确性，完成单片机的解码掌握编码及编码。
1.2温度采集的重要作用当前检测温度的传感器测量范围、运用地方等不完全相同，品类较多。
温度检测是温控系统的重要部分，整个系统的测量和控制精度直接受其影响。
其精度高，同时可以经受44V正向电压和20V反向电压，器件反接也不会轻易损坏，极大减少了因错接线而造成的经济损失。
本文选用美国模拟器件公司生产的AD590温度传感器[8]，是一款可以将温度量转变为电流量的传感器，非线性误差在±0.3℃、测温范围为-55℃～+150℃。
由于以上特点，AD590温度传感器常用于工业和农业的温控环节上。
通过运算放大电路将温度传感器输出的小信号进行放大，放大后的信号输入到A/D转换器（ADC0804）转变成数字信号输入单片机，系统温度信息可由温度传感器AD590测量并转变成微安级的电流信号[9]。
1.3显示的实测数据及温度文章中关于显示模块的设计要求为4位数据显示，即前2位显示设定温度值，后2位显示实测温度值，故采用共阳四位LED数码管。
上电时，数码管即刻显示当前温度，并实时进行采样。
在单片机的外围接上四位LED数码管，用来显示温度和我们所需的实际测量数据[10]。
1.4 键盘及控制执行键盘处理、加热控制及报警处理与单片机间进行数据的处理及控制。
根据设计要求，选用3个按键控制设定的温度值，选用继电器控制水泥电阻作为加热控制，报警处理选用蜂鸣器和LED灯。
2系统硬件设计2.1 A/D转换电路2.2 基准电压电路及温度采集电路基准电压电路及温度采集电路[12]，如图3、图4所示。
根据TL431稳压的原理，其输出的电压为VREF（1+R26/R39）（VREF=2.5V），因传感器AD590输出电压为基准电压加上实际温度值，所以通过调节可变电阻的阻值使其输出的电压为2.73V，通过使用硬件方式使AD590输出电压与摄氏温度值建立简易的线性关系，提高温度采集精度。
传感器AD590随温度升高电流也随之升高，其输出电流是以绝对温度（-273℃）为基准，即0℃时输出电流273uA。
而A/D转换的模拟量为电压，所以要在其串联一个10K的电阻，电路中使用10K的高精度滑动变阻器R40串联1个1K的电阻R29来使得电阻值精确为10K，电路中输入电源为直流+12V，则AD590输出的电压值为（273+T）uA×10K=（2.73+T/100）V。
当T=25℃时，输出电流为I=（273+25）uA=298uA，因（R29+R40）=10K，则输出电压为2.98V。
2.3 运算放大电路本文通过集成运算放大电路处理温度采集电路电压信号[13]，然后再输入到A/D转换电路。
如图5所示，集成运算放大电路依次对信号进行电压跟随、差动放大、电压比较、同相大处理。
电源供电过程中有杂波，为避免杂波干扰选用TL431作为稳压元件，调节电位器使得输出电压U1为2.73V，再利用电位器实行分压处理。
U2为AD590温度采集对应的电压值。
电压信号U1和U2输入差动放大器，则其输出电压U3=U2-U1，因U3信号较薄弱，则再对U3进行同相放大，放大倍数为6，最后输出电压值为Uo=6U3=6（U2-U1）。
举例说明：如果被测温度为28℃时，则输出电压Uo=（0.28×6）=1.68V，再将输出电压Uo输入到A/D转换电路，那么A/D转换电路输出的数字量与摄氏温度模拟量就会形成线性比例关系。
2.4 四位数码管显示电路本文使用四位一体数码管动态扫描显示温度值及设定值[14]，如图6所示。
数码管显示的内容，可以通过单片机来控制数码管的管脚a、b、c、d、e、f、g、dp的电平来实现。
数码管的显示工作方式有两种，一种是静态显示，另一种是动态显示：静态显示是指当显示某个字符时，数码管内部相应的发光二极管处于恒定地导通或截止状态。
动态显示是指轮流点亮各位显示器，每一位显示器每隔一段时间被点亮一次。
本文采用的是动态显示方式，该电路中使用限流电阻与NPN型三极管控制位选来保护数码管，防止数码管出现过流损坏。
2.5 报警电路及加热控制电路本文实现控制报警及加热功能是通过单片机的P20、P21、P22口，如图7所示。
加热控制单元选用的继电器额定电流范围为5A～10A，额定直流电压为+5V，允许通过的交流电压范围是120V～250V;水泥电阻是热源，使用传感器AD590进行测量其温度，通过控制继电器的通断，进而来控制电源是否对水泥电阻进行加热[15]。
水泥电阻规格为47Ω/5W，两端加上直流+12V的电压，使其快速升温到预设温度值。
由于，单片机输出电流过小无法驱动电路，所以采用三极管对信号进行放大，再控制蜂鸣器和LED灯。
3 结束语随着控制技术与温度测量的快速发展和使用广泛，通过单片机为重要核心的控制系统与温度采集的研究与使用有效提高了生产生活中对温度的控制程度，这个设计实现了智能控制方法，具有很好的社會效益。
因此本文设计的智能温度控制电路主要使用了STC89C52单片机有抗干扰、功耗低、性能高的作用，还运用了温度传感器AD590、数模转换器ADC0804，集成运放LM324和数码管等元件深入分析智能控制器硬件。
经过实践数据表明该硬件设计具有体积小、性价比高、对环境要求不高、易于推广应用、线路简单、分量较轻、安装比较灵活、可靠性强、抗干扰能力强等显著优点，而且还实现控制报警及加热功能，确保能稳定安全运行，具有一定的推广价值。
该设计在结构上可以进行一些灵活改变，比如：液晶显示，语音报警，科技研发软件等，以达到不同需求，在工业研究和生活环境中使用更加便捷。
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