基于DS18B20的水温控制系统.docVIP

. . 设计任务及要求 本设计以AT89C51单片机作为控制核心，智能温度传感器DS18B20作为控制对象。分别用3位数码管显示预设温度值和实测温度值。运用汇编语言实现系统各种功能。当水温低于预设温度值时系统开始加热，此时红色发光二极管点亮表示处于加热状态。当温度达到预设温度值时自动停止加热。数码管的显示范围为0~99℃。 设计背景简介 温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一，同时他也是一种最基本的环境参数。人民的生活与环境度息息相关，物理、化学、冶金、机械制造、大型仓储室、实验室、农场塑料大棚甚至人们的居室里经常需要对环境温度进行检测，并根据实际的要求对温度进行控制。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流才能得到汽油、柴油、煤油等产品；没有合适的温度环境。可见研究温度的测量具有重要的理论意义和推广价值。随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件，温度传感器的作用日益突出，成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。本设计就是为了满足人们在生活中对温度测量系统方面的需求。 电路设计 该水温控制系统大体可分为三大模块，74HC245与7SEG-MPX4-CA-BLUE数码管构成显示模块、AT89C51单片机构成主控模块、DS18B20为主体的温度模块。 单片机通过DS18B20传感器获得当前温度值并且发送给单片机，单片机接收到各个数据时，将数据按照一定的顺序发送给74HC245，74HC245通过移位到数码管，把实测温度值和预设温度值显示到对应数码管。 1. 74HC245芯片相关知识 （1）74HC245主要特性及应用领域。 采用CMOS工艺;宽电压工作范围：3.0V—5.0V;双向三态输出;八线双向收发器封装形式：SOP20、SOP20-2、TSSOP20、DIP20;适用于显示屏以及其他数字电路的驱动。 （2）74HC245的引脚及功能。 图1为其引脚图，图2是其逻辑框图。表1为引脚说明，表2为其功能真值表。 图1 74HC245的引脚图 图2 74HC245的逻辑框图 表1 74HC245的引脚说明 表2 74HC245功能真值表 2. DS18B20芯片相关知识 (1) DS18B20简介 DS18B20是由美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器芯片。与传统的热敏电阻有所不同，DS18B20可直接将被测温度转化为串行数字信号，以供单片机处理，它还具有微型化、低功率、高性能、抗干扰能力强等优点。通过编程，DS18B20可以实现9~12位的温度读数。信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从微处理器到DS18B20仅需连接一条信号线和地线。读、写和执行温度变换所需的电源可以由数据线本身提供，而不需要外部电源。 (2) DS18B20的引脚功能 DS18B20的引脚(图3)，其功能如表3所示。 图3 DS18B20的引脚 表 3 DS18B20的引脚说明 (3) DS18B20的主要特点： ①采用单线技术，与单片机通信只需一个引脚； ②通过识别芯片各自唯一的产品序列号从而实现单线多挂接，简化了分布式温度检测的应用； ③实际应用中不需要外部任何器件即可实现测温； ④可通过数据线供电，电压的范围在3～5.5V； ⑤不需要备份电源； ⑥测量范围为-55～+125℃，在-10～+85℃范围内误差为0.5℃； ⑦数字温度计的分辨率用户可以在9位到12位之间选择，可配置实现9～12位的温度读数； ⑧将12位的温度值转换为数字量所需时间不超过750ms； ⑨用户定义的，非易失性的温度告警设置，用用户可以自行设定告警的上下限温度。 (4) DS18B20的ROM及控制指令 DS18B20的64位ROM的结构如表4所示。开始8位是DS18B20的产品类型编号10H，接着是每一个器件的唯一的序号，共有48位，最后8位是前56位的CRC校验码，这也是多个DS18B20可以用一根线进行通信的原因。 表4 DS18B20的64位ROM结构表 机操作R