基于单片机的温度控制

1、编号：099050241009本 科 毕 业 论 文题 目: 基于单片机的温度检测器设计 学 院: 物理与电子信息学院 专 业: 电子信息科学与技术 年级： 09电子 姓 名： 翟 昆 指导教师： 张 红 霞 完成日期： 2013年5月10日 目 录摘 要3abstract4引 言51 分析与设计61.1 分析61.2 设计思路62 硬件设计72.1 电路设计72.2 单片机模块82.3 数码管模块82.4 温度传感器92.5 按键模块和二极管模块103 软件设计113.1 软件流程113.2 温度传感器的流程123.3 按键和二极管流程124 仿真和调试124.1 仿真124.2 软件调试1

2、35 结束语15参考文献16致 谢17摘 要温度测量与控制在社会上的各个领域中发挥着越来越重要的作用，越来越多的公司和企业对温度可控性、可靠性和稳定性等有了更准确的要求，使得温度检测器有了一定的市场。 本系统是以单片机为控制核心，通过ds18b20测量温度。四位共阳极数码管用来显示所测的温度值。用按键来设定所需要的温度，通过不同的发光二极管的状况来表示需要采取的措施如降温、升温或不加改变。本系统大部分的功能通过编程实现的。关键字：单片机；ds18b20；检测温度abstractplay an increasingly important role in temperature measurem

3、ent and control in the society in various fields, more and more companies and enterprises have a more accurate requirements for temperature control, reliability and stability, the temperature detector has a certain market. the microcontroller is the core of controller for this system, and ds18b20 me

4、asure the temperature. four common anode digital tubes that the system has display this temperature. we need to set the temperature through the key. by different light-emitting diode, express the need of measure as cooling, heating or without change. most of the functionality of the system need to p

5、rogram.key words : microcontroller; ds18b20; measure temperature引 言随着社会的发展，电子类产品在社会上的需求越来越大，在市场上所占的份额越来越多，人们越来越离不开电子产品了。电子产品的需求和发展，使得生产电子产品的企业和厂家对它的生产环境越来越重视，以达到较高的生产量。温度的检测在整个生产中是占有重要比例的存在，因为需要适应市场需求的变化。所以企业和工厂对温度的要求越来越准确，甚至要求到具体的一个数值，而不是原来的一个范围。 在一些企业、工厂和大型公共场合对于温度检测器的应用非常广泛的。在这种社会背景下设计一款温度检测器就非常有

6、必要了，它的设计应该从实用的角度出发。此次设计一个以单片机为核心的温度检测器，它可以实现对于温度的检测。这个用单片机作为核心的温度检测器，它是由温度的采集、处理、显示和控制设定值组成的闭环控制系统。用一个温度传感器（ds18b20）来测量我们所需要测定物体的温度值，在温度传感器中可以把测定的温度转换成数字的形式，然后把数字存储起来，然后传输到单片机中为数码管的显示提供数字量。温度检测器可以作为一种对所需的温度进行一定设置的装置，然后经过简单的运算后发出对应的控制命令，显示出当前所测的物体的温度值，改变设定值的大小。此次设计的温度检测器具有实用性高、成本低、性能可靠和操作便利等优点。它可以实现对

7、不同温度进行高精度的测量，还可以对温度实现监测。该温度检测器的大部分工作都是通过软件编程来实现。在当今社会上，温度测量与控制在社会上的各个领域中发挥着越来越重要的作用，越来越多的公司和企业对温度可控性、可靠性和稳定性等有了更准确的要求，使得温度检测器有了一定的市场。因为有需求，所以设计一款温度检测器的就非常有必要了。1 分析与设计 1.1 分析温度检测器使用的是电子技术。随着电子技术在生产、生活和工作中的广泛应用，温度控制器的应用得到了充分的发展，使得人们在一定程度上离不开它。大量的温度检测器被应用于人们的周围，使得人们在一定范围内依赖它。它在实际应用方面具有很强的适用性，它使得温度得到了很好

8、地控制，具有较高的可行性、良好的稳定性等优点。在一些企业、工厂和大型公共场合它得到了广泛应用。因为社会的需要，所以就需要设计。它的功能是：（1） 可以进行复位工作。（2） 可以对单片机芯片进行程序下载。（3） 能显示所测物体的温度。（4） 可以改变设定温度的大小。（5）能够通过不同的发光二极管的状况来采取不同的措施。1.2 设计思路过网上查找大量的相关资料，询问周围的同学，通过自己所知道的、所掌握的知识来确定设计温度控制所需要的器件，并且通过各种途径学会如何正确的使用它们、掌握它们的用法，为下一次使用这些器件打通下良好的基础。通过掌握本次设计所需器件的资料和设计的过程，使得我的知识得到积累，让

9、我需要在厚积薄发的地方体现它的价值。在此次设计过程中会发现不止一种方法能够设计出温度检测器，结合实际情况，从实际的角度出发来设计温度检测器。设计思路如下：数码管温度传感器单片机发光二极管按键模块图1 温度检测器的组成框图fig. 1 the block diagram of temperature detector2 硬件设计2.1 电路设计硬件电路主要由单片机，温度传感器，按键模块，显示模块，发光二极管模块组成。按照本次设计的原理图来焊接器件，通过总体框图来熟悉各个模块间的联系，加深对整个硬件设计的印象。熟悉不同的器件，能够正确的焊接它们，在焊接时，应注意是否有虚焊的现象。焊接时最好按照由低

10、到高的顺序来，这样会使得整体实物看起来比较好。焊好后应仔细检查是否还有其他错误。熟悉各个模块的工作原理。原理图的具体连接状况如下：图2 温度监测器原理图fig. 2 schematic diagram of the temperature monitor该电路图具有温度的采集和显示的功能，可以对设定温度和实际温度进行对比，能通过按键来改变设定温度的功能。图中p1器件是温度传感器，它测量温度并把它转换成数字，然后通过i/o口传输进单片机中。通过p0口在数码管上显示。把对比结果通过p3.1、p3.2、p3.0口输送到不同的二极管d1、d2、d3中。温度的设定可以通过按键s1、s2来改变。因为数码管

11、正常工作需要一定的电流，但是单片机工作时电流较小，所以要在单片机p2.1、p2.2、p2.3、p2.4口和数码管位控制端中间加上三极管npn。2.2 单片机模块在这个温度检测器中单片机是核心，大部分器件都是围绕它工作的。在本次设计中单片机的p1.0口接温度传感器ds18b20实现对要测物体的温度测量值的传输， p0口外接数码管和排阻，控制着数码管的段。p2.1-p2.4用于控制数码管的位，p3.0-p3.2外接反光二极管。p3.4和p3.5外接按键。单片机是stc公司生产的stc系列的单片机。2.3 数码管模块此数码管为四位共阴极数码管，所以它的编码为0x8e, 0x86, 0xa1, 0xc

12、6, 0x83, 0x88,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0xc0分别对应数为f, e, d, c, b, a, 1,2,3,4,5,6,7,8,9, 0。由于单片机的输出电流较小，会使数码管显示的数值不清楚或者显示不出来，所以不能使用单片机直接连接数码管。需要在单片机和数码管之间加上三极管以提高单片机的驱动能力，使得数码管可以正常工作。此三极管为npn型。 图3 温度监测器数码管显示模块fig. 3 temperature monitor digital tube display module2.4 温度传感器在温度传感器中使用的

13、是ds18b20，ds18b20内部结构主要由四部分组成：64位光刻rom、温度传感器、非挥发的温度报警触发器th和tl、配置寄存器。该装置信号线高的时候，内部电容器 储存能量通由1线通信线路给片子供电，而且在低电平期间为片子供电直至下一个高电平的到来重新充电。 ds18b20的电源也可以从外部3v-5 .5v的电压得到。ds18b20采用一线通信接口。因为一线通信接口，必须在先完成rom设定，否则记忆和控制功能将无法使用。主要首先提供以下功能命令之一： 1 ）读rom， 2 ）rom匹配， 3 ）搜索rom， 4 ）跳过rom， 5 ）报警检查。这些指令操作作用在没有一个器件的64位光刻ro

14、m序列号，可以在挂在一线上多个器件选定某一个器件，同时，总线也可以知道总线上挂有有多少，什么样的设备。ds18b20可以把温度信号转换成数字信号的作用。它的管脚如图： 图4 温度传感器ds18b20的管脚pin 4 ds18b20 temperature sensor(1)gnd：具有接地的功能。(2)i/o：实现信号的输入或输出。(3)vdd：连接电源端，提供电信号。2.5 按键模块和二极管模块通过软件keilc51的编程来设定一个初始目标温度值，把温度传感器所检测物体的温度与设定温度相比较，再通过不同的二极管的实际状况来确定要采取的措施。通过两个不同的按键按钮来改变这个设定值大小，按键s1

15、表示减小设定的温度值，按键s2表示增大设定的温度值。二极管d1表示测试的温度低于设定的温度，二极管d2表示测量的温度与设定的温度基本相等，二极管d3表示测量的温度高于设定的温度。这三个二极管为发光二极管。按键是四角按键。 图5 按键和二极管电路模块fig. 5 keys and a diode circuit module 3 软件设计3.1 软件流程完整的温度检测器程序主要包含了由温度传感器读取温度、把温度转换成数值的程序、四位共阴极数码管用来显示检测温度的程序、检测的温度和设定温度的对比程序和按键控制设定温度值的大小的程序。接通电源后，实现端口和ds18b20的初始化，采用的是循环方式进行

16、查询。对比检测的温度与设定温度的大小，通过不同的二极管来实现对温度大小是否是需要的、应采取怎样的措施使它达到所需的温度值的掌控，使得在生产过程中达到高效、便捷的目的。在软件来设定初始温度，通过两个按键来改变设定的温度。y开始 按键扫描、初始化n改变设定温度n检测温度等于设定温度检测温度大于设定温度温度的检测转换和传输y二极管d1亮y显示温度二极管d2亮n二极管d3亮图6 温度监测器的软件流程图fig. 6 the software flow chart of temperature monitor3.2 温度传感器的流程可以通过对ds18b20的初始化，检查是否有应答脉冲。有则将温度进行转换；

17、否则再对温度传感器进行初始化。然后再次对ds18b20进行初始化设置，判断是否有应答脉冲，有则读取温度寄存器，先读的是温度值低位，接着读的是温度值高位，在四位共阴极数码管中显示测出的温度值；否则继续检测是否有应答脉冲的存在，直到有应答脉冲为止。3.3 按键和二极管流程通过不同的二极管的实际状况，来判定需要检测物体的温度与设定的目标温度值之间大小的关系。使用两个按键来改变设定的温度大小。一个按键表示增大设定的温度，另一个按键表示减小设定的温度。二极管的不同实际状况表示测量的物体需要进行不同的操作：增温，降温或不加改变。4 仿真和调试4.1 仿真在keilc51软件中使用c语言将各个模块的程序编写

18、出来，并且使它们能够正确的结合在一起，形成一个完整的温度控制器的源代码，在proteus中按照设计的原理图画出仿真图形并进行仿真。如仿真不正确，则检查仿真图和源程序的设计是否正确。4.2 软件调试按照实验原理图把源程序编好后进行编译工作，查看是否存在错误，有的话找出错误并改正， 仿真结果如下： 图7 仿真结果fig. 7 the simulation results调节一下温度传感器，运行后如下图：图8 调解温度传感器后运行结果fig. 8 the operation results after mediation temperature sensor再次调解一下温度传感器，运行后结果如下：图

19、9 再次调节温度传感器后运行结果fig. 9 to regulate the temperature sensor after running results说明：仿真图是理想的状况，实际操作可能存在误差但与理想结果相差不大。5 结束语本次设计是基于单片机的温度检测器设计，它用一个四位八段共阴极的数码管来显示温度值，用温度传感器来测量温度。用三个二极管来表示设定温度与检测温度的对比结果。用两个按键来改变设定的温度值。本次实验的结果与理想状况基本相同，所以本次实验实成功的。在此次毕业设计中遇到了很多问题，有的时候是平时不注意的细节，有的时候是对课本相关知识的遗忘，有的时候是不知道从什么地方下手。虽然在张红霞老师的指导和同学的帮助下，我之后还是完成了此次设计，但是还是显示出自己的不足之处，那就是动手实践能力薄弱，知识掌握不牢固，以后我会在这些方面加以改进，完善自我。参考文献1张毅刚，彭喜元，彭宇。单片机原理及应用m.2版。北京：高等教育出版社，2010.2郭天祥.新概念51单片机c语言教程m.北京：