基于DS18B20的溫度繼電控制系統(tǒng)

1、基于DS18B20的溫度繼電控制系統(tǒng)設(shè)計報告設(shè)計者班級學號武旭飛0801212姚 磊0891202陸 蒙0891201完成時間：2014年6月4日星期三目錄一、 實驗題目3二、 實現(xiàn)功能3三、總體工作原理3四、硬件設(shè)備3五、系統(tǒng)框圖3六、硬件設(shè)計41.單片機最小系統(tǒng)42.溫度傳感器53.鍵盤液晶顯示74.繼電器控制執(zhí)行電路95.總電路連接圖10七、心得體會10一、 實驗題目設(shè)計一個溫度測量與控制系統(tǒng)，溫度測量范圍50-100，控溫精度±0.5，采用繼電控制水浴加熱。1、選擇合適的溫度傳感器。2、畫出系統(tǒng)原理框圖，并分析工作原理。3、畫出系統(tǒng)電原理圖。二、 實現(xiàn)功能本設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)通過繼

2、電器對液體進行水浴加熱的控制 ，當溫度低于50時，繼電器控制開始水浴加熱，當溫度高于100時停止加熱，從而實現(xiàn)對溫度的控制。三、 總體工作原理本設(shè)計中溫度測量采用的是DS18B20溫度傳感器，溫度控制系統(tǒng)采用AT89S51作為微處理單元通過繼電系統(tǒng)進行控制，同時采用4*4鍵盤把設(shè)定溫度的最高值和最低值鍵入單片機的數(shù)據(jù)存儲器，通過溫度傳感器把測得的溫度信號傳給單片機，與單片機里的數(shù)據(jù)相比較，通過繼電控制來判斷是否進行水浴加熱。四、 硬件設(shè)備繼電器 1個DS18B20 1個AT89S51芯片 1個MAX232芯片 1個LCD1602液晶顯示器 1個五、 系統(tǒng)框圖經(jīng)過反復思索設(shè)計，整個系統(tǒng)可以分成以

3、下幾個部分：AT89S51構(gòu)成的控制電路、顯示電路、溫度傳感器、鍵盤設(shè)定、繼電控制、水浴加熱溫度傳感器DS18B20把所測得的溫度送到AT89S51單片機上，經(jīng)過單片機的處理，把溫度在電路上顯示，本系統(tǒng)顯示器為液晶顯示器LCD1602。通過鍵盤設(shè)定溫度范圍，將測得的實際溫度與設(shè)定溫度相比較，由繼電器控制是否加熱。控制電路采用單片機最小系統(tǒng)同時完成控制、顯示、鍵盤采集溫度等功能。六、硬件設(shè)計整個系統(tǒng)以單片機AT89S51為核心部件，在51最小系統(tǒng)外圍添加了溫度測量、鍵盤輸入、液晶顯示部分以及繼電器構(gòu)成的執(zhí)行部件。1. 單片機最小系統(tǒng)本設(shè)計選擇的芯片是AT89S51，其主要特點如下：4KB片內(nèi)程序

4、存儲器，128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。單片機接口使用情況如下：P1.3作為繼電器控制端口；P3.5作為溫度檢測元件輸入端口；P2口鍵盤掃描端口；P0口作為LCD液晶顯示數(shù)據(jù)輸入端口；P3口作為上位通信串口輸入端。單片機最小系統(tǒng)工作電路如圖：最小系統(tǒng)2. 溫度傳感器由于DS18B20芯片將溫度傳感器、信號放大調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、接口全部集成于一芯片，與單片機連接簡單、方便，與AD590相比是更新一代的溫度傳感器，所以溫度傳感

5、器采用DS18B20。DS18B20為單線數(shù)字溫度傳感器，支持“一線總線”接口，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，應(yīng)用于溫控控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費品、溫度計或任何熱感測系統(tǒng)。DS18B20具有以下特性：（1）、零待機功耗； （2）、無需外部器件；（3）、可通過數(shù)據(jù)線供電；（4）、溫度以9位數(shù)字量讀出；（5）、獨特的單線接口僅需一個端口引腳進行通訊；（6）、測溫范圍-55+125，在-10+85內(nèi)，精度為±0.5。CPU對DS18B20的訪問流程是：先對DS18B20初始化，再進行ROM操作命令，最后才能對存儲器操作，數(shù)據(jù)操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協(xié)議。如主機控制

6、DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位，復位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令。電路采用溫度傳感器DS18B20，可直接輸出數(shù)字量，單線器件和單片機的接口只需一根信號線，所以本設(shè)計的硬件電路十分簡單，容易實現(xiàn)。能達到0.5ºC的固有分辨率，使用讀取溫度暫存寄存器的方法能達到0.2ºC以上的精度。DS18B20連接電路圖如圖所示:3. 鍵盤液晶顯示本設(shè)計在鍵盤輸入方面，選擇常用的4*4掃描鍵盤，分別用作PID模式選擇、溫度設(shè)定值輸入、確定或取消設(shè)置。在顯示方面，選用了常用的顯示容量為

7、16*2個字符的液晶顯示模塊LCD1602。鍵盤及顯示部分的連接圖如圖所示：4. 繼電器控制執(zhí)行電路電磁式繼電器介紹：電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成。只要在線圈兩端加上一定電壓，線圈中就會流過電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點吸合，從而接通原來斷開的電路；當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力下返回原來的位置，使動觸點與靜觸點斷開。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。繼電器電路如圖所示：通過給I/O端口高低電位來控制繼電器的通斷，繼而控制水浴加熱是否執(zhí)行，以達到控制水溫的目的。其中三極管為控制開關(guān)作用，當接口為高電平，三極管截止，5V加不到繼電器的線圈，繼電器不吸合，此時不執(zhí)行加熱操作；當端口為低電平，三極管導通，5V通過三極管加到繼電器線圈，繼電器吸合，此