DS18B20单片机水温自动控制系统-毕业论文（设计）.doc

吉林师范大学应用工程学院 毕业设计（论文）纸 摘 要 本设计采用一块单片机（AT89S52）作为水温闭环控制系统的控制核心，实现人工设定温度，自动控制温度，显示水的实时温度等功能。水温测试方式采用数字温度传感器DS18B20感知器皿中水的温度，通过单片机AT89S52与数字温度传感器DS18B20通讯获得实时温度，并通过程序实现闭环控制。采用键盘扫描方式对目标温度（0℃~80℃或20~60℃）进行人工设定，并用LCD1602显示水的实时温度、给定温度及温度范围。同时系统还通过继电器电路控制加热器件的导通与关闭，达到保持设定温度基本不变的目的，并起到强弱点隔离作用，安全可靠。水温控制算法通过程序对给定温度与实时温度的判断，实现温度调节，其精确度可达1℃。并设有一定的保护措施，当实时温度不在设定的安全温度范围时系统将报警。 关键词：单片机（AT89S52 ），自动控制，闭环控制 Abstract 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 第1章 系统设计 1 1.1设计要求 1 1.1.1基本要求 1 1.1.2发挥部分 1 1.2系统基本方案 2 1.2.1各模块的方案选择和论证 2 第2章 单元电路设计 5 2.1 水温测量电路的设计 5 2.1.1 DS18B20单线数字温度传感器 5 2.1.2 DS18B20的使用方法 6 2.1.2 DS18B20单线数字温度传感器电路 9 2.2 AT89S52控制电路 10 2.2.1AT89S52单片机管脚图 10 2.2.2 AT89S52单片机最小系统及外围电路接口图 10 2.3 AT89S52 主要性能 11 2.3.1功能特性描述 11 2.4LCD1602液晶显示屏电路 14 2.4.1管脚功能 14 2.4.2字符集 15 2.4.3指令集 15 第3章LCD1602液晶显示屏 16 3.1 LCD1602液晶显示屏主要技术参数 17 3.2 LCD1602液晶显示屏指令表 18 3.3 LCD1602液晶显示屏显示电路图 19 第4章 继电器电路 20 4.1 继电器（relay）的工作原理和特性 20 4.2继电器主要产品技术参数 20 4.3继电器的选用 21 4.4继电器技术的发展 22 4.5继电器的作用 24 4.6 HK4100F继电器驱动电路原理 25 第5章 键盘电路 27 5.1按键介绍 27 5.2键盘电路图 28 5.3按键说明 28 第6章 蜂鸣器报警电路 29 6.1蜂鸣器报警电路图 29 6.2软件框图 30 附录一 程 序 31 第 PAGE 18页 共 51页 第1章 系统设计 1.1设计要求 1.1.1基本要求 （1）要求采用直接数字控制（DDC）对锅炉水温进行控制，使其温度稳定在给定的值上； （2）具有键盘输入温度给定值，能显示当前温度值； （3）温度达到极限时提醒操作人员注意的功能。 1.1.2发挥部分 （1）具有设定温度范围的功能，并显示给定值、当前值及温度范围； （2）温度控制精度达到1℃； （3）采用软件实现闭环控制，降低成本； （4）通过继电器实现对加热器件的控制，起到隔离保护作用。 1.2系统基本方案 根据题目要求，系统可以划分为控制器模块，温度测量模块，水温加热模块，显示模块。最终选定的如图所示。为了实现各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案并进行了论证。 图1.1系统基本方案 1.2.1各模块的方案选择和论证 （1） 控制器模块 采用STC公司的AT89S52作为系统的控制器。单片机算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种算法，并且具有功耗低，体积小，技术成熟，成本低廉等有点，使其在各个领域应用广泛。 （2）水温探测模块 水温探测模块用于测量器皿中水的温度。系统需要利用测温传感器检测出水的实时温度，是控制模块做出正确的反应，控制水的温度。 采用单总线可编程温度传感器测温度。DS18B20数字可编程温度传感器可测温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为 0.5℃。可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。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，具有极强的抗干扰纠错