51單片機簡易溫度控制器設計與制作

ID:573686 · 發表于 2019-6-27 20:07

1.基于AT89C52單片機和DS18B02溫度測量接口的溫度控制調節完整電路；
2.采用4位共陽極數碼管顯示設定溫度值與實際溫度值（℃）；
3.利用蜂鳴器實現達到預設溫度的報警

2 總體方案設計

2.1 硬件方案

圖1.1系統結構框圖

圖1.1為簡易溫度控制器的系統結構框圖，由鍵盤，DS18B20溫度采集接口，數碼管，蜂鳴器，繼電器連接加熱設備組成。。

2.1.1．溫度檢測部分

采用美國DALLAS半導體公司的DS18B20智能型溫度傳感器，使用方便、接口簡單，與CPU通信采用并口通信方式。

測量范圍：-55℃~125℃（在-10℃~85℃范圍內測量誤差為±0.5℃；12位分辨率時，最多750ms完成溫度值的數字轉換，溫度分辨率為0.0625）

結構：該器件有3個引腳：輸入/輸出引腳及電源和地；內部有三個主要器件：64位ROM、溫度傳感器和報警觸發器。

電源連接：該器件可由外部5V電源VDD供電，也可以從單總線上取得電源。

圖1.2 DS18B20內部結構

圖1.3 DS18B20封裝圖

2.1.2．顯示部分

顯示模塊電路采用4個共陽極八位數碼管顯示。位選口為單片機 P1.0~P1.3 I/O口，四個數碼管共用一組段選口為單片機 P0~P7 I/O口。采用動態顯示方法。電路如圖1.4所示：

圖1.4 數碼管電路圖

2.1.3．鍵盤部分

鍵盤部分采用單一按鍵形式，設置兩個鍵：加1鍵、減1鍵用來調節溫度顯示。

圖1.5 鍵盤電路圖

2.1.4．溫度控制部分

繼電器

2.2 軟件方案

2.2.1．主程序

主要功能是完成DS18的初始化工作，并進行讀溫度，將溫度轉化為壓縮BCD碼并在顯示器上顯示傳感器實際溫度。

2.2.2．讀出溫度子程序

讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節，在讀出時需要進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數據的改寫，其程序框圖如下圖所示：

圖2.1系統程序框圖

3 硬件設計與實踐
3.1 測量電路

本系統由主控模塊、信號顯示模塊、溫度檢測模塊、報警模塊、設定報警溫度和自動調溫6個模塊。

3.2 硬件連接

圖3.2硬件連接

3.2.1溫度檢測

模數轉換器ADC0808引腳圖

電壓信號模擬溫度信號，通過ADC0808的轉換，將模擬信號變成數字信號傳輸給AT89C52單片機.單片機根據程序做出反應，控制各個引腳輸出相應高低電平信號使外圍模塊做出相應的反應，從而達到當溫度超出或低于溫度上限時蜂鳴器報警，且指示燈點亮，繼電器閉合。

4 軟件設計與實踐

4.1 主程序

void main(void)
{
unsigned char c=0;
unsigned char c0=0;
unsigned long ldata=2500; //作為顯示的數據
while(1)
{ //循環掃描按鍵及顯示
c0=c;
c=ReadTemperature();
c=(c/7);
ldata=(ldata-c0+c);
switch(ReadKey())
{ //讀取鍵值做以下相應處理
case 1:ldata=ldata+100; //1鍵顯示內容加1
break;
case 2:ldata=ldata-100; //2鍵顯示內容減1
break;
case 3:ldata=c; //3鍵顯示內容清0
break;
}
display(ldata); //顯示相應的數值，這里用函數的形式調用顯示
delay(10);
if(c>30)
Warning();
else if(c<(ldata/100))
{
JDQ=0;
EJG=1;
FMQ=1;
}
else
{
JDQ=1;
EJG=1;
FMQ=1;
}
}
}

復制代碼

4.2 子程序

1.鍵盤部分

unsigned char ReadKey(void)
{
unsigned char lkey=0;
if((P3&0xe0)!=0xe0){ //檢測所有按鍵是否有按鍵按下
FMQ=0; //按鍵按下則蜂鳴器發聲
delay(10); //有按鍵按下則延時一段時間，以消除按鍵拌動
if(oldkey!=(P3&0xe0)){//檢測按鍵未松開而且不是之前按下的按健就進入讀鍵值，否則不作處理
oldkey=P3&0xe0; //保存當前狀態，為下一次掃描做判斷，請看上一行
if(key1==0)
lkey=1; //第一個鍵按下復值1
else if(key2==0)
lkey=2; //第二個鍵按下復值2
else if(key3==0)
lkey=3; //第三個鍵按下復值3
}
}
else{
oldkey=0xe0; //如果都沒有按鍵按下，將復值初始狀態
FMQ=1; //無按鍵按下則退出蜂鳴
}
return lkey;
}
2. 顯示部分
void display(unsigned int da)
{
P0=0XFF; //
da=da%10000;
switch(l_posit){
case 0: //選擇千位數碼管，關閉其它位
SMG_q=1;
SMG_b=0;
SMG_s=0;
SMG_g=0;
P0=table[da/1000]; //輸出顯示內容
break;
case 1: //選擇百位數碼管，關閉其它位
SMG_q=0;
SMG_b=1;
SMG_s=0;
SMG_g=0;
P0=table[da%1000/100];
break;
case 2: //選擇十位數碼管，關閉其它位
SMG_q=0;
SMG_b=0;
SMG_s=1;
SMG_g=0;
P0=table[da%100/10];
break;
case 3: //選擇個位數碼管，關閉其它位
SMG_q=0;
SMG_b=0;
SMG_s=0;
SMG_g=1;
P0=table[da%10];
break;
}
l_posit++; //每調用一次將輪流顯示一位
if(l_posit>3)
l_posit=0; }

復制代碼

5 調試及性能分析
5.1調試分析

本次設計溫度控制器根據溫度傳感器測得的溫度值，由軟件查詢判斷是否達到編程設定的值，如果超過溫度上限，即預置溫度小于當前溫度，蜂鳴器響報警，啟動風扇以溫度值返回到閾值以下；如果溫度達到下線閾值，則同樣使溫度返回。

5.2性能分析

1、對于設計采用89C52單片機作為溫度控制的主CPU芯片，系統硬件設備結構簡單合理，成本低，實時性好。

2、采用DS18B20作為溫度測量接口，它是具有單總線接口的數字溫度傳感器。該器件具有接線簡單，功耗低，體積小等特點。

3、針對采用數碼管顯示溫度值，直觀、穩定，易于實現。

4、溫度控制器的功能還有待進一步擴充，如高溫斷電；電路布局、和抗干擾方面。

結論

本文給出了一種單片機實現簡易溫度控制系統,克服了傳統方法的不足,可以達到低溫加熱，高溫報警的效果。該溫度控制系統具有測量溫度準，調節溫度快的優點。主要通過學習了DS18B02溫度測量接口、89C52單片機、數碼管顯示等知識，查閱了相關資料，簡易溫度控制器的基本要求，低溫上電，高溫報警，對溫度上下限進行合理地設置，實時顯示溫度。所設計的系統具有以下功能：

1、對于設計采用89C52單片機作為溫度控制的主CPU芯片，系統硬件設備結構簡單合理，成本低，實時性好。

2、采用DS18B20作為溫度測量接口，它是具有單總線接口的數字溫度傳感器。該器件具有接線簡單，功耗低，體積小等特點。

3、針對采用數碼管顯示溫度值，直觀、穩定，易于實現。

4、溫度控制器的功能還有待進一步擴充，如高溫斷電；電路布局、和抗干擾方面。

還有很大的提升空間。

調試系統照片

附錄3 程序全文