基于单片机游泳池保温控制器设计﹒doc.docVIP

目 录 第1章 绪 论 1 1.1 温度控制系统设计的背景、发展历史及意义 1 1.2 本设计的应用及意义 1 1.3游泳池保温控制系统完成的功能 1 第2章 系统总体方案 3 2.1方案一：用热敏电阻采集温度数据 3 2.2方案二：采用DS18B20采集温度数据 3 第3章 DS18B20温度传感器简介 8 3.1 温度传感器的历史及简介 8 3.2 DS18B20的工作原理 8 3.2.1 DS18B20工作时序 8 3.3 DS18B20的测温原理 10 3.3.1 DS18B20的测温原理: 10 3.3.2 DS18B20的测温流程 12 第4章 单片机接口设计 13 4.1 设计原则 13 4.2 引脚连接 13 4.2.1 晶振电路 13 4.2.2 串口引脚 13 4.2.3 其它引脚 14 第5章 系统整体设计 15 5.1系统硬件电路设计 15 5.1.1主板电路设计 15 5.1.2各部分电路 15 参考文献 19 致谢 19 第1章 绪 论 温度控制系统设计的背景、发展历史及意义 随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。 温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测量和控制是非常重要的。 单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。 近年来，人类的生产和生活方式发生了巨大的变化，产生这一变化的重要原因就是计算机技术的飞速发展。第一台计算机诞生至今仅仅几十年的时间，计算机的性能已经大大提高，价格不断的下降，从而使之可以迅速而广泛地应用于人类的生产和生活的各个领域。然而游泳池的温度控制的发展无疑得益于计算机技术的发展。 1.2 本设计的应用及意义 本设计以保质、节能、安全和方便为基准设计了一控制，根据需要进行相应的数据分析和处理，由此完成对水温的采样和控制。以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。虽然这种用热敏电阻为主要测温元件的测温电路可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不适用的。而且使用热敏电阻，需要用到十分复杂的算法，一定程度上增加了软件实现的难度。所以本设计不使用该方案。 2.2方案二：采用DS18B20采集温度数据 考虑使用温度传感器，结合单片机电路设计，采用一只DS18B20温度传感器，直接读取被测温度值，并把温度信号转换成数字量，通过单片机AT89C2051读取处理送入七段数码管显示，AT89C2051单片机根据采集的温度数据，按程序要求控制继电器的关闭和开启，使热水器启动实现对游泳次进行保温的效果。使用DS18B20测温，测温电路简单，测温精度高，但DS18B20初始化程序比较复杂，可以说是以复杂的程序换来简单的电路。 比较上述两种方案，方案2改善了方案1的不足及缺点，并具有控制简单、控制温度精度高的特点所以我们采用方案二，单总线DS18B20，硬件简单，精度高，设计中容易实现。 在本系统的电路设计方框图如图2-1所示，它由三部分组成:A控制部分主芯片采用单片机AT89C2051；B显示部分采用两位共阳七段数码管以动态扫描方式实现温度显示；C温度采集部分采用DS18B20温度传感器。 图2－1总体设计方案 2.2.1控制部分 单片机AT89C2051提供以下标准功能：2k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM,15个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向两级中断结构，一个全双工串口通信口，内置一个精密比较器，片内