在一些溫控系統(tǒng)電路中，廣泛采用的是通過熱電偶、熱電阻或PN結(jié)測溫電路經(jīng)過相應(yīng)的信號調(diào)理電路，轉(zhuǎn)換成A／D轉(zhuǎn)換器能接收的模擬量，再經(jīng)過采樣／保持電路進行A／D轉(zhuǎn)換，最終送入單片機及其相應(yīng)的外圍電路，完成監(jiān)控。但是由于傳統(tǒng)的信號調(diào)理電路實現(xiàn)復(fù)雜、易受干擾、不易控制且精度不高。本文介紹單片機結(jié)合DS18B20水溫控制系統(tǒng)設(shè)計，因此，本系統(tǒng)用一種新型的可編程溫度傳感器（DS18B20），不需復(fù)雜的信號調(diào)理電路和A／D轉(zhuǎn)換電路能直接與單片機完成數(shù)據(jù)采集和處理，實現(xiàn)方便、精度高，可根據(jù)不同需要用于各種場合。

目錄

一．引言...

二．設(shè)計目的...

三．系統(tǒng)功能...

四．系統(tǒng)設(shè)備...

五．溫度控制總體方案與原理...

1．系統(tǒng)模塊圖...

2．系統(tǒng)模塊總關(guān)系圖...

六．溫度轉(zhuǎn)換核心及其算法...

1.溫度傳感器DS18B20原理與特性...

DSl8B20的管腳及特點...

DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)...

DS18B20的內(nèi)存結(jié)構(gòu)...

DS18B20的測溫功能...

DSl820工作過程中的協(xié)議...

溫度傳感器與單片機通訊時序...

2.溫度轉(zhuǎn)換算法及分析...

七．硬件設(shè)計說明...

1．系統(tǒng)總體電路圖...

2．各個模塊電路圖...

輸入系統(tǒng)...

輸出系統(tǒng)...

芯片系統(tǒng)...

八．軟件設(shè)計說明...

1．總模塊的流程圖...

2．各個模塊的流程圖...

讀取溫度DS18B20模塊的流程...

鍵盤掃描處理流程...

九．操作指引...

按鍵功能...

顯示溫度...

設(shè)定溫度...

十．參考文獻...

程序源代碼...

二．設(shè)計目的

設(shè)計并制作一個水溫自動控制系統(tǒng)，控制對象為1升凈水，容器為搪瓷器皿。水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并能在環(huán)境溫度降低時實現(xiàn)自動控制，以保持設(shè)定的溫度基本不變。

利用單片機AT89S52實現(xiàn)水溫的智能控制，使水溫能夠在40-90 度之間實現(xiàn)控制溫度調(diào)節(jié)。利用儀器讀出水溫，并在此基礎(chǔ)上將水溫調(diào)節(jié)到我們通過鍵盤輸入的溫度（其方式是加熱或降溫），而且能夠?qū)囟蕊@示在我們的七段發(fā)光二極管板上。

三．系統(tǒng)功能

1. 可以對溫度進行自由設(shè)定，到那時必須在0－100攝氏度單位內(nèi)，設(shè)定時可以適時的顯示說設(shè)定的溫度值，溫度是可以自由設(shè)置的，傳感器的檢測值與設(shè)定的溫度比較，可以顯示在七段發(fā)光二極管上。

2. 溫度由1臺1000w電爐來實現(xiàn)，如果溫度不在40－90度之間，則在LED上顯示“8888”,表示錯誤。

3. 能夠保持不間斷顯示水溫，顯示位數(shù)4位，分別為百位，個位，十位，和小數(shù)位。（但由于規(guī)定不超過90度，所以百位也就沒有實現(xiàn)，默認(rèn)的百位是不顯示的）

四．系統(tǒng)設(shè)備

ME300B 最小系統(tǒng)板
DS18B20 數(shù)字溫度傳感器（集成了A/D轉(zhuǎn)換功能）
1000W 電爐
溫度計
繼電器
風(fēng)扇
盛水器皿

溫度轉(zhuǎn)換核心及其算法 1.溫度傳感器DS18B20原理與特性本系統(tǒng)采用了DS18B20單總線可編程溫度傳感器,來實現(xiàn)對溫度的采集和轉(zhuǎn)換，大大簡化了電路的復(fù)雜度，以及算法的要求。首先先來介紹一下DS18B20這塊傳感器的特性及其功能: DSl8B20的管腳及特點 DS18B20可編程溫度傳感器有3個管腳。(如圖：1) GND為接地線，DQ為數(shù)據(jù)輸入輸出接口，通過一個較弱的上拉電阻與單片機相連。VDD為電源接口，既可由數(shù)據(jù)線提供電源，又可由外部提供電源，范圍3．O～5．5 V。本文使用外部電源供電。主要特點有： 1. 用戶可自設(shè)定報警上下限溫度值。 2. 不需要外部組件，能測量－55～+125℃ 范圍內(nèi)的溫度。 3. －10℃ ~ +85℃ 范圍內(nèi)的測溫準(zhǔn)確度為±0．5℃ 。 4. 通過編程可實現(xiàn)9～l2位的數(shù)字讀數(shù)方式，可在至多750 ms內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)換成12 位的數(shù)字，測溫分辨率可達(dá)0．0625℃ 。 5. 獨特的單總線接口方式，與微處理器連接時僅需要一條線即可實現(xiàn)與微處理器雙向通訊。 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20內(nèi)部功能模塊如圖2所示，主要由4部分組成：64位光刻R0M（圖3）、溫度傳感器、非易失性的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。R0M 中的64位序列號是出廠前被光刻好的，他可以看作是該DSISB20的地址序列碼，每個DSI8B20的64位序列號均不相同。高低溫報警觸發(fā)器TH 和TL，配置寄存器均由一個字節(jié)的E2PROM組成，使用一個存儲器功能命令可對 TH，TL或配置寄存器寫入。配置寄存器中R1，R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)：R1R0＝’00’,9位精度，*轉(zhuǎn)換時間為93.75 ms；R1R0 = ‘01’,10位精度，*轉(zhuǎn)換時間為187.5 ms；R1R0 = ‘10’,11位精度，*轉(zhuǎn)換時間為375 ms；R1R0 =’11’,12位精度，*轉(zhuǎn)換時間為750 ms；未編程時默認(rèn)為12位精度。本系統(tǒng)采用的也是12位的精度。 DS18B20的內(nèi)存結(jié)構(gòu) DSI8B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM （便箋式的內(nèi)部存儲器）和一個非易失性的可電擦除的EEPROM，后者存放高溫和低溫觸發(fā)器TH，TL和結(jié)構(gòu)寄存器。便箋存儲器包含了9個連續(xù)字節(jié)（0～8），前兩個字節(jié)是測得的溫度信息（圖4），字節(jié)0的內(nèi)容是溫度的低8位，字節(jié)1是溫度的高8位，字節(jié)2是TH（溫度上限報警），字節(jié)3是TL（溫度下限報警），字節(jié)4是配置寄存器（圖5），用于確定輸出分辨率9到12位。第5、6、7個字節(jié)是預(yù)留寄存器，用于內(nèi)部計算。字節(jié)8是冗余檢驗字節(jié)，校驗前面所有8個字節(jié)的CRC碼，可用來保證通信正確。 DS18B20的測溫功能當(dāng)DSI8B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的0，1字