文档介绍：专业课程实习应用单片机设计智能温度采集与控制系统一、目标分析以及系统总体方案的确定题目要求是应用单片机设计智能温度采集和控制,以及温度每变化一度,显示数据要更新一次。由此可知设计的内容是温度采集显示控制系统,控制对象是温度。温度控制在日常生活及工业领域应用相当广泛,比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制。而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视。其实在很多场所温度都需要实时监控以防止发生意外, 针对此问题,本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统,它应用广泛,功能强大, 小巧美观,便于携带,是一款既实用又廉价的控制系统。本设计是对温度进行实时监测与控制,设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能:当温度低于设定下限温度时,系统自动启动加热继电器加温, 使温度上升,同时绿灯亮。当温度上升到下限温度以上时,停止加温;当温度高于设定上限温度时,系统自动启动风扇降温,使温度下降,同时红灯亮。当温度下降到上限温度以下时,停止降温。温度在上下限温度之间时,执行机构不执行。一个四位数码管即时显示温度,温度每变化一度数码管数据就更新一次。经过分析根据测温电路的不同可以得到以下两种设计方案: 方案一:测温电路使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,将被测温度变化的电压或电流采集过来, 进行 A/D 转换后,就可以用单片机进行数据的处理,然后在显示电路上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。方案二: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,之后进行转换,依次完成设计要求。比较以上两种方案,很容易看出,采用方案二,电路比较简单,软件设计容易实现。所以本设计采用方案二。系统的总体控制方案如下图所示:它由三部分组成: 1 )控制部分主芯片采用单片机 AT89S52 ;2) 显示部分采用 4位LED 数码管以动态扫描方式实现温度显示; 3 )温度采集部分采用 DS18B20 温度传感器。 1-1 系统的总体控制方案二、温度采集部分的选择温度采集部分选用 DS18B20 。DS18B20 温度传感器是美国 DALLS 半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器,与传统的热敏电阻测温元件相比,它能直接读出被测温度。这一部分主要完成对温度信号的采集和转换工作,由 DS18B20 数字温度传感器及其单片机的接口部分组成。数字温度传感器 DS18B2 0 把采集到的温度通过数据引脚传到单片机的 口,单片机接受温度并存储。(1) DS18B20 的性能特点如下: 1)独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信; 2)多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上,实现多点组网功能; 3)无须外部器件; 4)可通过数据线供电,电压范围为 - ; 5)零待机功耗; 6)温度以 3位数字显示; 7)用户可定义报警设置; 8)报警搜索命令识别并标志超过限定温度(温度报警条件)的器件; 9)负电压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作。(2) DS18B20 的内部结构 DS18B20 采用 3脚PR-35 封装,如图 2-1 所示; DS18B20 的内部结构,如图 2-2 所示。 2-1 DS18B20 封装 2-2 DS18B20 的内部结构 2-1DS18B20 封装的引脚定义: 1)DQ为数字信号输入/输出端 2)GND 为电源地 3)VDD 为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地) 2-2DS18B20 内部结构主要由四部分组成: 1)64位光刻 ROM 。开始 8位的是产品类型的编码,接着是每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 DS18B20 可以采用一线进行通信的原因。 2)非挥发的温度报警触发器 TH和TL, 可通过软件写入用户报警上下限值。 3)高速暂存存储,可以设置 DS18B20 温度转换的精度。 4)CRC 的产生(3) DS18B20 的工作原理①DS18B20 工作时序根据 DS18B20 的通讯协议,主机控制 DS18B20 完成温度转换必须经过三个步骤: (1)每次读写之前都必须要对 DS18B20 进行复位; (2)复位成功后发送一条 ROM 指令; (3)最后发送 RAM 指令,这样才能对 DS18B20 进行预定的操作。复位要求主机 CPU 将数据线下拉 500 微秒,然后释放, DS18B20 收到信号后等待 15-60 微秒左右后发出 60-240 微秒的存在低脉冲,主 CPU 收到此信号表示复位成功,其工作时序包括初始时序、写时序和读时序,具体工作方法如图 2-3 、2-4 、2-5 所示。 1)初始化时序图2-3 初始化时序总