基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

蒙琴?彭森

摘 要：溫度控制系統(tǒng)可以說(shuō)是無(wú)所不在，熱水器系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、冰箱、電飯煲、電風(fēng)扇等家電產(chǎn)品以至手持式高速高效的計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備，均需要提供溫度控制功能。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以用于熱水器溫度控制系統(tǒng)和飲水機(jī)等各種電器電路中。它以單片機(jī)AT80C52為核心，通過(guò)3個(gè)數(shù)碼管顯示溫度和4個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)，使用單總線(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換芯片DS18B20實(shí)時(shí)采集溫度并通過(guò)數(shù)碼管顯示，并提供各種運(yùn)行指示燈用來(lái)指示系統(tǒng)現(xiàn)在所處狀態(tài)，如：溫度設(shè)置、加熱、停止加熱等，整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)四個(gè)按鍵來(lái)設(shè)置加熱溫度和控制運(yùn)行模式。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；數(shù)碼管顯示；單總線(xiàn)；DS18B20

1 引言

及時(shí)準(zhǔn)確地得到溫度信息并對(duì)其進(jìn)行適時(shí)的控制，在許多工業(yè)場(chǎng)合中都是重要的環(huán)節(jié).水溫的變化影響各種系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)作，例如冶金、機(jī)械、食品、化工各類(lèi)工業(yè)中，廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等，對(duì)工件的水處理溫度要求嚴(yán)格控制。對(duì)于不同控制系統(tǒng)，其適宜的水質(zhì)溫度總是在一個(gè)范圍。超過(guò)這個(gè)范圍，系統(tǒng)或許會(huì)停止運(yùn)行或遭受破壞，所以我們必須能實(shí)時(shí)獲取水溫變化。對(duì)于，超過(guò)適宜范圍的溫度能夠報(bào)警。

傳統(tǒng)的溫度采集電路相當(dāng)復(fù)雜，需要經(jīng)過(guò)溫度采集、信號(hào)放大、濾波、AD轉(zhuǎn)換等一系列工作才能得到溫度的數(shù)字量，并且這種方式不僅電路復(fù)雜，元器件個(gè)數(shù)多，而且線(xiàn)性度和準(zhǔn)確度都不理想，抗干擾能力弱?，F(xiàn)在常用的溫度傳感器芯片不但功率消耗低、準(zhǔn)確率高，而且比傳統(tǒng)的溫度傳感器有更好的線(xiàn)性表現(xiàn)，最重要的一點(diǎn)是使用起來(lái)方便。

2. 硬件電路設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)主要思路是通過(guò)對(duì)單片機(jī)編程將由溫度傳感器DS18B20采集的溫度外加驅(qū)動(dòng)電路顯示出來(lái)，包括對(duì)繼電器的控制，進(jìn)行升溫，當(dāng)溫度達(dá)到上下限蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。圖1為單片機(jī)AT89C52引腳圖。第一位到第八位地址會(huì)被P1采取是在對(duì)快速只讀存儲(chǔ)器進(jìn)行編譯和程序檢驗(yàn)的情況下。數(shù)字32到39處：都屬于P0接口，一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的集電極開(kāi)路的8位標(biāo)準(zhǔn)雙極晶體管電平的I/O口。任意的一個(gè)管腳能發(fā)動(dòng)8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)雙極晶體管電平，如果輸出端接連的是TTL數(shù)字電路，為T(mén)TL負(fù)載，把“1”付給端口P0時(shí)，能夠成為高電阻等效電阻。若是P0口要供給DB7到DB0的數(shù)據(jù)地址復(fù)用總線(xiàn)，就需要在詢(xún)問(wèn)鏈接主程序的一個(gè)子程序和有有名隨機(jī)存儲(chǔ)器情形下，一個(gè)電阻就可以使P0口內(nèi)部不確定的信號(hào)鉗位在高電平，并且有限制電流的功效。發(fā)送指令字節(jié)是為了研究程序按正確性，測(cè)試時(shí)需要連接一個(gè)能夠使其處在高電平的電阻；指令字節(jié)讓P0端口采納時(shí)實(shí)在快速擦寫(xiě)只讀編程器編寫(xiě)數(shù)字計(jì)算機(jī)的編碼指令的次序。

同時(shí)可以在系統(tǒng)里設(shè)定溫度上限值，由于加熱停止后，加熱管還有余熱當(dāng)采集到的外界溫度高于當(dāng)前所設(shè)定溫度上限值時(shí)，程序就會(huì)進(jìn)入報(bào)警子程序，觸發(fā)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，電路原理圖如圖2所示。

發(fā)生溫度變換時(shí)，在 DQ 線(xiàn)上提供一強(qiáng)的上拉，這期間單總線(xiàn)上不能有其它的動(dòng)作發(fā)生。如圖3所示，通過(guò)使用一個(gè) MOSFET 把 DQ 線(xiàn)直接接到電源可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，這時(shí)DS18B20 工作在寄生電源工作方式，在該方式下 VDD 引腳必須連接到地。

3 結(jié)論

通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使我們不僅對(duì)單片機(jī)這門(mén)課程有了更深刻的認(rèn)識(shí)，懂得了如何運(yùn)用課本知識(shí)結(jié)合實(shí)際來(lái)完成定時(shí)器的顯示和編程方法以及數(shù)碼顯示電路的驅(qū)動(dòng)方法，使我們能夠很快的適應(yīng)現(xiàn)代控制技術(shù)發(fā)展的需求，同時(shí)也提高了我們的思維能力和實(shí)際操作能力，為以后更好的走上工作崗位奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外，還讓我更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)了關(guān)于AT80C52等芯片的引腳功能以及使用方法，使我學(xué)會(huì)了應(yīng)用不同的芯片來(lái)配合完成整個(gè)設(shè)計(jì)的操作。

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作者簡(jiǎn)介

蒙琴，邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生。

通訊作者（指導(dǎo)老師）

彭森，邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系教師。