基于STC89C52单片机的水温控制系统设计方案.docx

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 [2]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 [2] 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 。 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。 当采集到温度信息时， 通过一系列处理后从单片机输出来实现声光报警及温度控制。总体框图如下图 1-1 ，本设计方案的优点是结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉并且智能化。 温度检测 温度检测 18B20 1602 液晶显 示 STC89C52 继电器 按键模块 抽水泵、 加热器 发光二极管报警 图 1-1 总体框图 第 2 章 主要元器件介绍 [1]STC52 单片机的介绍 [1] STC89C52是 STC公司生产的一种低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器 。STC89C52使用经典的 MCS-51核，但做了很多的改进使得芯片具有传统 51 单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU和在系统可编程 Flash ， 使得 STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解 决方案。 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash ，512 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器，置 4KB EEPRO，MMAX810复位电路， 3 个 16 位、计数器， 4 个外部中断，一个 7 向量 4 级中断结构（兼容传统 51 的 5 向量 2 级中断结构），全双工串行口。 另外 STC89C52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下， CPU停止工作，允许 RAM、定时器 / 计数器、串口、中断继续工作。 掉电保护方式下， RAM容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率 35MHZ。其特性有： 8K 字节程序存储空间； 512 字节数据存储空间； 带 2K 字节 EEPROM存储空间 ;可 直 接 使 用 串 口 下 载 ； STC89C52单片机 : 8K 字节程序存储空间； 256 字节数据存储空间； STC89C52的引脚图如下： 数字化温度传感器 DS18B20 DS18B20是 DSLLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有 3 引脚 TO－ 92 小体积封装形式；温度测量围为－ 55℃～＋ 125℃ , 可编程为 9 位～ 12 位 A/D 转换精度，测温分辨率可达 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，也可采用寄生电源方式产生； 多个 DS18B20可以并联到 3 根或2 根线上， CPU只需一根端口线就能与诸多 DS18B20通信，占用微处 理器的端口较少，可节省大量的引