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单片机温度测控系统设计

发布时间:2023-04-22 04:09:24

A. 基于单片机的温度控制系统设计

第一章 绪论 1. 1 选题背景 防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要内容,是衡量仓库管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行,首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。但传统的方法是用与湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材,通过人工进行检测,对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低,且测试的温度及湿度误差大,随机性大。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪。1.2 设计过程及工艺要求 一、基本功能~ 检测温度、湿度~ 显示温度、湿度~ 过限报警 二、主要技术参数 ~ 温度检测范围 : -30℃-+50℃~ 测量精度 : 0.5℃~ 湿度检测范围 : 10%-100%RH~ 检测精度 : 1%RH~ 显示方式 : 温度:四位显示 湿度:四位显示~ 报警方式 : 三极管驱动的蜂鸣音报警 第二章 方案的比较和论证 当将单片机用作测控系统时,系统总要有被测信号懂得输入通道,由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言,如何准确获得被测信号是其核心任务;而对测控系统来讲,对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。传感器是实现测量与控制的首要环节,是测控系统的关键部件,如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换,一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制,几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量,使设备和系统正常运行在最佳状态,从而保证生产的高效率和高质量。2. 1温度传感器的选择 方案一:采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。铂的物理、化学性能极稳定,耐氧化能力强,易提纯,复制性好,工业性好,电阻率较高,因此,铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵,温度系数小,受到磁场影响大,在还原介质中易被玷污变脆。按IEC标准测温范围-200~650℃,网络电阻比W(100)=1.3850时,R0为100Ω和10Ω,其允许的测量误差A级为±(0.15℃+0.002 |t|),B级为±(0.3℃+0.005 |t|)。铜电阻的温度系数比铂电阻大,价格低,也易于提纯和加工;但其电阻率小,在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50~180℃测温。 方案二:采用AD590,它的测温范围在-55℃~+150℃之间,而且精度高。M档在测温范围内非线形误差为±0.3℃。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压,因而器件反接也不会损坏。使用可靠。它只需直流电源就能工作,而且,无需进行线性校正,所以使用也非常方便,借口也很简单。作为电流输出型传感器的一个特点是,和电压输出型相比,它有很强的抗外界干扰能力。AD590的测量信号可远传百余米。综合比较方案一与方案二,方案二更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。 2. 2 湿度传感器的选择 测量空气湿度的方式很多,其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化,间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。方案一:采用HOS-201湿敏传感器。HOS-201湿敏传感器为高湿度开关传感器,它的工作电压为交流1V以下,频率为50HZ~1KHZ,测量湿度范围为0~100%RH,工作温度范围为0~50℃,阻抗在75%RH(25℃)时为1MΩ。这种传感器原是用于开关的传感器,不能在宽频带范围内检测湿度,因此,主要用于判断规定值以上或以下的湿度电平。然而,这种传感器只限于一定范围内使用时具有良好的线性,可有效地利用其线性特性。方案二:采用HS1100/HS1101湿度传感器。HS1100/HS1101电容传感器,在电路构成中等效于一个电容器件,其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。不需校准的完全互换性,高可靠性和长期稳定性,快速响应时间,专利设计的固态聚合物结构,由顶端接触(HS1100)和侧面接触(HS1101)两种封装产品,适用于线性电压输出和频率输出两种电路,适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。相对湿度在1%---100%RH范围内;电容量由16pF变到200pF,其误差不大于±2%RH;响应时间小于5S;温度系数为0.04 pF/℃。可见精度是较高的。综合比较方案一与方案二,方案一虽然满足精度及测量湿度范围的要求,但其只限于一定范围内使用时具有良好的线性,可有效地利用其线性特性。而且还不具备在本设计系统中对温度-30~50℃的要求,因此,我们选择方案二来作为本设计的湿度传感器。2. 3 信号采集通道的选择 在本设计系统中,温度输入信号为8路的模拟信号,这就需要多通道结构。方案一、采用多路并行模拟量输入通道。这种结构的模拟量通道特点为:(1) 可以根据各输入量测量的饿要求选择不同性能档次的器件。总体成本可以作得较低。(2) 硬件复杂,故障率高。(3) 软件简单,各通道可以独立编程。方案二、采用多路分时的模拟量输入通道。 这种结构的模拟量通道特点为:(1) 对ADC、S/H要求高。(2) 处理速度慢。(3) 硬件简单,成本低。(4) 软件比较复杂。综合比较方案一与方案二,方案二更为适合于本设计系统对于模拟量输入的要求,比较其框图,方案二更具备硬件简单的突出优点,所以选择方案二作为信号的输入通道。本文来源于: http://www.waibaowang.net/dianzi/

B. 基于单片机的温度控制系统的设计

利用温度传感器DS18B20检测环境温度并直接输出数字温度信号给单片机AT89C52进行处理。

在LCD液晶上显示当前环境温度值、预设温度值、使用者设定的温度差以及目前风扇所处的档位。其中预设温度值只能为整数形式,检测到的当前环境温度可精确到小数点后一位。

同时采用PWM脉宽调制方式来改变直流风扇电机的转速。

并通过两个按键改变预设温度值,一个提高预设温度,另一个降低预设温度值。通过另一个按键控制温度差的大小。

设有红外热释传感器检测环境范围内是否有人,如果有人确定出风方向,如果无人,降低转速或一定时间内自动关闭。

回答

正如你所说的,一共用了DS18B20模块,LCD模块,红外传感模块,按键,直流电机模块,程序方面只有一个PWM。现在一一为你分析:

DS18B20模块:

下图是它的原理图,采用单总线来进行开发,不像电赛的哪个温度传感器需要AD转换,它是可以直接传出数字信号的。

C. 用单片机430做 温度测量系统设计

单片机430做 温度测量系统设计
同学,你好 学哥之前做过的,可以给你参考

D. 基于单片机的热水器温度控制系统

东华理工大学毕业设计(论文)

基于单片机的热水器温度控制

摘 要

温度是日常生活中不可缺少的物理量,温度在各个领域都有积极的意义。很多行业中以及日常生活中都有大量的用电加热设备,如用于加热处理的加热热水器,用于洗浴的电热水器及各种不同用途的温度箱等,采用单片机对它们进行控制具有控制方便、简单、灵活性大等特点,而且还可以大幅提高被控系统的性能,从而能被大大提高产品的质量。因此,智能化温度控制技术正被广泛地应用。

本温度设计采用现在流行的AT89C51单片机为控制器,用PID控制方法,再配以其他电路对热水器的水温进行控制。

关键词:89C51; PID; 温度控制

I

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东华理工大学毕业设计(论文)

ABSTRACT

Temperature is essential physical in daily life ,and in various fields has positive implications.A lot of businesses and daily lives have a lot of electric heating equipment.Such as electric water heater for bathing and variety of different uses of the temperature boxes. MCU to control them with easy to control,simple,flexibility and other characteristics,also can significantly improve the performance of the controlled system,which can be greatly improved proct quality. Therefore,intelligent temperature control technology is being widely used.

The temperature control design uses the now popular AT89C51 MCU controller,with PID control method, which together with

E. 用单片机做温度检测系统 论文,

用DS18B20做的电子温度计,非常简单。

#include <reg51.h>
#include\"AscLed.h\"
#include <intrins.h>
#include <stdio.h>
//********************************************************
#define Seck (500/TK) //1秒中的主程序的系数
#define OffLed (Seck*5*60) //自动关机的时间5分钟!
//********************************************************
#if (FHz==0)
#define NOP_2uS_nop_()
#else
#define NOP_2uS_nop_();_nop_()
#endif
//**************************************
#define SkipK 0xcc //跳过命令
#define ConvertK 0x44 //转化命令
#define RdDs18b20K 0xbe //读温度命令
//*******************************************
extern LedOut(void);
//*************************************************
sbit PNP1=P3^4;
sbit PNP2=P3^5;
sbit BEEP=P3^2;
//***********************************
#defineDQ PNP2 //原来的PNP2 BEEP
//***********************************
static unsigned char Power=0;
//************************************
union{
unsigned char Temp[2]; //单字节温度
unsigned int Tt; //2字节温度
}T;
//***********************************************
typedef struct{
unsigned char Flag; //正数标志 0;1==》负数
unsigned char WenDu; //温度整数
unsigned int WenDuDot; //温度小数放大了10000

}WENDU;
//***********************************************
WENDU WenDu;
unsigned char LedBuf[3];
//----------------------------------
//功能:10us 级别延时
// n=1===> 6Mhz=14uS 12MHz=7uS
//----------------------------------
void Delay10us(unsigned char n){

do{
#if (FHz==1)
NOP_2uS;NOP_2uS;
#endif
}while(--n);
}
//-----------------------------------
//功能:写18B20
//-----------------------------------
void Write_18B20(unsigned char n){
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++){
DQ=0;
Delay10us(1);//延时13us 左右
DQ=n & 0x01;
n=n>>1;
Delay10us(5);//延时50us 以上
DQ=1;
}
}
//------------------------------------
//功能:读取18B20
//------------------------------------
unsigned char Read_18B20(void){
unsigned char i;
unsigned char temp;
for(i=0;i<8;i++){
temp=temp>>1;
DQ=0;
NOP_2uS;//延时1us
DQ=1;
NOP_2uS;NOP_2uS;//延时5us
if(DQ==0){
temp=temp&0x7F;
}else{
temp=temp|0x80;
}
Delay10us(5);//延时40us
DQ=1;
}
return temp;
}
//-----------------------------------
void Init (void){
DQ=0;
Delay10us(45);//延时500us
DQ=1;
Delay10us(9);//延时90us
if(DQ){ //0001 1111b=1f
Power =0; //失败0
}else{
Power++;
DQ=1;
}
}
//----------------------------------
void Skip(void){
Write_18B20(SkipK);
Power++;
}
//----------------------------------
void Convert (void){
Write_18B20(ConvertK);
Power++;
}
//______________________________________
void Get_Ds18b20L (void){
T.Temp[1]=Read_18B20(); //读低位
Power++;
}
//______________________________________
void Get_Ds18b20H (void){
T.Temp[0]=Read_18B20(); //读高位
Power++;
}
//------------------------------------
//规范化成浮点数
// sssss111;11110000
// sssss111;1111(0.5,0.25,0.125,0.0625)
//------------------------------------
void ReadTemp (void){
unsigned char i;
unsigned intF1=0;
char j=1;
code int Code_F[]={6250,1250,2500,5000};

WenDu.Flag=0;

if (T.Temp[0] >0x80){ //负温度
T.Tt =~T.Tt+1; //取反+1=源吗 +符号S
WenDu.Flag=-1;
}
T.Tt <<= 4; //左移4位
WenDu.WenDu=T.Temp[0]; // 温度整数
//**************************************************
T.Temp[1]>>=4;
//---------------------------
for (i=0;i<4;i++){ //计算小数位
F1 +=(T.Temp[1] & 0x01)*Code_F;
T.Temp[1]>>=1;
}
WenDu.WenDuDot=F1; //温度的小数
Power=0;
}
//----------------------------------
void Delay1S (void){
static unsigned int i=0;

if (++i==Seck) {i=0ower++;}
}
//----------------------------------
void ReadDo (void){
Write_18B20(RdDs18b20K);
Power++;
}
/**********************************
函数指针定义
***********************************/
code void (code *SubTemp[])()={
Init,Skip,Convert,Delay1S,Init,Skip,ReadDo,Get_Ds18b20L,
Get_Ds18b20H,ReadTemp
};
//**************************************
void GetTemp(void){
(*SubTemp[Power])();
}
//---------------------------------------------------
//将温度显示,小数点放大了10000.
void GetBcd(void){
LedBuf[0]=WenDu.WenDu / 10;
LedBuf[1]=WenDu.WenDu % 10 +DotK;
LedBuf[2]=(WenDu.WenDuDot/1000)%10;

if(LedBuf[0]==0)LedBuf[0]=Black;

if(WenDu.Flag==0) return;
if(LedBuf[0] !=Black){
LedBuf[2]=LedBuf[1];
LedBuf[1]=LedBuf[0];
LedBuf[0]=Led_Pol; //'-'
}else{
LedBuf[0]=Led_Pol; //'-'
}
}
/*
//---------------------------------------------------
void JbDelay (void){
static long i;
if (++i>=OffLed){
P1=0xff;
P2=0xff;
PCON=0x02;
}
}
*/
/*****************************************************
主程序开始
1:2002_10_1 设计,采用DS18B20测量
2:采用函数数组读取DS18B20.LED数码管显示正常!
3:改变FHz可以用6,12MHz工作!
******************************************************/
code unsigned char Stop[3] _at_ 0x3b;
void main (void){
P1=0xff;
WenDu.WenDu=0;
while (1){
GetTemp();
GetBcd();
// JbDelay();
LedOut();
}
}
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20091012_[1].jpg (12 KB)

2009-10-21 23:21 上传
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F. 基于单片机的温湿度检测系统设计

<<pic单片机应用系统开发典型实例〉〉有差不多的例子,不过 是数码显示,不是液晶显示。液晶程序上网上找就行啊,www.pic16.com上有很多程序,或许有现成的。

G. 高分求单片机温度采集系统的课程设计

DS18B20数字温度计使用

1.DS18B20基本知识

DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1-Wire,即单总线器件,具有线路简单,体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统,具有线路简单,在一根通信线,可以挂很多这样的数字温度计,十分方便。

1、DS18B20产品的特点

(1)、只要求一个端口即可实现通信。

(2)、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。

(3)、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。

(4)、测量温度范围在-55。C到+125。C之间。

(5)、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。

(6)、内部有温度上、下限告警设置。

2、DS18B20的引脚介绍

TO-92封装的DS18B20的引脚排列见图1,其引脚功能描述见表1。

(底视图)图1

表1 DS18B20详细引脚功能描述 序号
名称
引脚功能描述

1
GND
地信号

2
DQ
数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下,也可以向器件提供电源。

3
VDD
可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时,此引脚必须接地。

3. DS18B20的使用方法

由于DS18B20采用的是1-Wire总线协议方式,即在一根数据线实现数据的双向传输,而对AT89S51单片机来说,硬件上并不支持单总线协议,因此,我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。

由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据,因此,对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序:初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备,单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始,如果要求单总线器件回送数据,在进行写命令后,主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。

DS18B20的复位时序

DS18B20的读时序

对于DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。

对于DS18B20的读时隙是从主机把单总线拉低之后,在15秒之内就得释放单总线,以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在完成一个读时序过程,至少需要60us才能完成。

DS18B20的写时序

对于DS18B20的写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程。

对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同,当要写0时序时,单总线要被拉低至少60us,保证DS18B20能够在15us到45us之间能够正确地采样IO总线上的“0”电平,当要写1时序时,单总线被拉低之后,在15us之内就得释放单总线。

4. 实验任务

用一片DS18B20构成测温系统,测量的温度精度达到0.1度,测量的温度的范围在-20度到+100度之间,用8位数码管显示出来。

5. 电路原理图

6. 系统板上硬件连线

(1). 把“单片机系统”区域中的P0.0-P0.7用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的ABCDEFGH端子上。

(2). 把“单片机系统”区域中的P2.0-P2.7用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的S1S2S3S4S5S6S7S8端子上。

(3). 把DS18B20芯片插入“四路单总线”区域中的任一个插座中,注意电源与地信号不要接反。

(4). 把“四路单总线”区域中的对应的DQ端子连接到“单片机系统”区域中的P3.7/RD端子上。

7. C语言源程序
#i nclude <AT89X52.H>
#i nclude <INTRINS.h>

unsigned char code displaybit[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,
0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
unsigned char code displaycode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00,0x40};
unsigned char code dotcode[32]={0,3,6,9,12,16,19,22,
25,28,31,34,38,41,44,48,
50,53,56,59,63,66,69,72,
75,78,81,84,88,91,94,97};
unsigned char displaycount;
unsigned char displaybuf[8]={16,16,16,16,16,16,16,16};
unsigned char timecount;
unsigned char readdata[8];
sbit DQ=P3^7;
bit sflag;

bit resetpulse(void)
{
unsigned char i;

DQ=0;
for(i=255;i>0;i--);
DQ=1;
for(i=60;i>0;i--);
return(DQ);
for(i=200;i>0;i--);
}

void writecommandtods18b20(unsigned char command)
{
unsigned char i;
unsigned char j;

for(i=0;i<8;i++)
{
if((command & 0x01)==0)
{
DQ=0;
for(j=35;j>0;j--);
DQ=1;
}
else
{
DQ=0;
for(j=2;j>0;j--);
DQ=1;
for(j=33;j>0;j--);
}
command=_cror_(command,1);
}
}

unsigned char readdatafromds18b20(void)
{
unsigned char i;
unsigned char j;
unsigned char temp;

temp=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
temp=_cror_(temp,1);
DQ=0;
_nop_();
_nop_();
DQ=1;
for(j=10;j>0;j--);
if(DQ==1)
{
temp=temp | 0x80;
}
else
{
temp=temp | 0x00;
}
for(j=200;j>0;j--);
}
return(temp);
}

void main(void)
{
TMOD=0x01;
TH0=(65536-4000)/256;
TL0=(65536-4000)%256;
ET0=1;
EA=1;

while(resetpulse());
writecommandtods18b20(0xcc);
writecommandtods18b20(0x44);
TR0=1;
while(1)
{
;
}
}

void t0(void) interrupt 1 using 0
{
unsigned char x;
unsigned int result;

TH0=(65536-4000)/256;
TL0=(65536-4000)%256;
if(displaycount==2)
{
P0=displaycode[displaybuf[displaycount]] | 0x80;
}
else
{
P0=displaycode[displaybuf[displaycount]];
}
P2=displaybit[displaycount];
displaycount++;
if(displaycount==8)
{
displaycount=0;
}

timecount++;
if(timecount==150)
{
timecount=0;
while(resetpulse());
writecommandtods18b20(0xcc);
writecommandtods18b20(0xbe);
readdata[0]=readdatafromds18b20();
readdata[1]=readdatafromds18b20();
for(x=0;x<8;x++)
{
displaybuf[x]=16;
}
sflag=0;
if((readdata[1] & 0xf8)!=0x00)
{
sflag=1;
readdata[1]=~readdata[1];
readdata[0]=~readdata[0];
result=readdata[0]+1;
readdata[0]=result;
if(result>255)
{
readdata[1]++;
}
}
readdata[1]=readdata[1]<<4;
readdata[1]=readdata[1] & 0x70;
x=readdata[0];
x=x>>4;
x=x & 0x0f;
readdata[1]=readdata[1] | x;
x=2;
result=readdata[1];
while(result/10)
{
displaybuf[x]=result%10;
result=result/10;
x++;
}
displaybuf[x]=result;
if(sflag==1)
{
displaybuf[x+1]=17;
}
x=readdata[0] & 0x0f;
x=x<<1;
displaybuf[0]=(dotcode[x])%10;
displaybuf[1]=(dotcode[x])/10;
while(resetpulse());
writecommandtods18b20(0xcc);
writecommandtods18b20(0x44);
}
}

关键词:单总线; 数字温度传感器; 多点温度测控

1 前言
随着科学技术的发展,特别是现代仪器的发展,微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向[1]。美国Dallas半导体公司推出的数字化温度传感器DS1820采用单总线协议,即与微机接口仅需占用一个I/O端口,无需任何外部元件,直接将温度转化成数字信号,以9位数字码方式串行输出,从而大大简化了传感器与微处理器的接口。
2 工作原理
目前大多数传感器系统都采用放大--传输--数模转换这种处理模式。这种模式一般要占用数条数
据/控制线,限制了单片机功能的扩展。而一线总线技术则很好地解决了这个问题。
一线总线技术就是在一条总线上仅有一个主系统和若干个从系统组成的计算机应用系统。由于总线上的所有器件都通过一条信号线传输信息,总线上的每个器件在不同的时间段驱动总线,这相当于把数据总线、地址总线和控制总线合在了一起。所以整个系统要按单总线协议规定的时序进行工作。为了使其它设备也能使用这条总线,一线总线协议采用了一个三态门,使得每一个设备在不传送数据时空出该数据线给
其它设备。一线总线在外部需要一个上拉电阻器,所以在总线空闲时是高电平。
挂在单总线上的器件称为单总线器件,为了区分总线上的不同器件,生产单总线器件时,厂家都刻录了一个64位的二进制ROM代码作为芯片的唯一序列号。这样通过寻址就可以把每个器件识别出来。64位ROM的结构如下:开始8位是产品类型的编号(DS1820为10H),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,这也是多个DS1820可以采用一线进行通信的原因。 3 DS1820介绍
DS1820是美国Dallas半导体公司推出的第一片支持"一线总线"接口的温度传感器。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点,可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理[2]。
DS1820的工作原理是:DS1820采用3脚PR-35封装或8脚SOIC封装,其中 GND为地;I/O为数据输入/输出端(即单线总线),该脚为漏极开路输出,常态下呈高电平;VDD是外部+5V电源端,不用时应接地;NC为空脚。图1 所示为DS1820的内部框图,它主要包括寄生电源、温度传感器、64位激光ROM单线接口、存放中间数据的高速暂存器(内含便笺式RAM),用于存储用户设定的温度上下限值的TH和TL解发器存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码(CRC)发生器等七部分。

DS1820 特点如下:硬件接口简单,性能稳定,单线接口,仅需一根口线与MCU连接无需外围元件;由总线提供电源;测温范围为-55~75℃;精度为0.5℃;9位温度读数;A/D变换时间为200ms;用户自设定温度报警上下限,其值是非易失性的;报警搜索命令可识别那片DS1820超温度限。
DS1820的温度测量原理如下[3]:DS1820测量温度时使用特有的温度测量技术,其测量电路框图如图2所示。内部计数器对一个受温度影响的振荡器的脉冲计数,低温时振荡器的脉冲可以通过门电路,而当到达某一设置高温时,振荡器的脉冲无法通过门电路。计数器设置为-55℃时的值,如果计数器到达0之前,门电路未关闭,则温度寄存器的值将增加,这表示当前温度高于-55℃。同时,计数器复位在当前温度值上,电路对振荡器的温度系数进行补偿,计数器重新开始计数直到回零。如果门电路仍然未关闭,则重复以上过程。温度表示值为9bit,高位为符号位。

4 温度检测系统设计
由于每片DS1820含有唯一的硅串行数,所以在一条总线上可挂接多个DS1820芯片。从DS1820读出的信息或写入DS1820的信息,仅需要一根口线(单线接口)。读写及温度变换功率来源于数据总线,总线本身也可以向所挂接的DS1820供电,而无需额外电源。DS1820提供9位温度读数,构成多点温度检测系统而无需任何外围硬件。对DS1820的使用,多采用单片机实现数据采集。处理时,将DS1820信号线与单片机一位口线相连,单片机可挂接多片DS1820,从而实现多点温度检测系统。由于DS1820只有三个引脚,其中两根是电源线VDD和GND,另外两根用作总线DQ(Data In/Out),由于其输出和输入均是数字信号且与TTL电平兼容,因此其可以与微处理器直接进行接口,从而省去了一般传感器所必需的中间转换环节。
本设计中以DS1820为传感器、AT89C52单片机为控制核心组成的多点温度测试系统如图3所示[4]。用6只DS1820同时测控6路温度(视实际需要还可扩展通道数)。89C52单片机P1.1口接单线总线。DS1820采用寄生电源供电方式。为保证在有效的DS1820时钟周期内能提供足够的电流,图3中采用一个MOSFET管和89C52的H.0口来完成对DS1820的总线上拉。键盘扫描和动态扫描的显示共用一片可编程接口芯片8279,显示采用8位共阴极LED数码管,它可用来显示通道数、温度测量值以及TH、TL的值。

程序处理是整个系统的关键,即简洁的硬件结构是靠复杂的软件来支持的。多个器件挂在一条总线上为了识别不同的器件,在程序设计过程中一般有四个步骤:初始化命令;传送ROM命令;传送RAM命令;数据交换命令。
需要注意的是,无论是单点还是多点温度检测,在系统安装及工作之前,应将主机逐个与DS1820挂接,读出其序列号。其工作过程为:主机发出一个脉冲,待 "0"电平大于480μs后,复位DA1820,在DS1820所发响应脉冲由主机接收后,主机再发读ROM命令代码33H,然后发一个脉冲(15μs),并接着读取DS1820序列号的一位。用同样方法读取序列号的56位。另外,由于DS1820单线通信功能是分时完成的,遵循严格的时隙概念,因此,系统对DS1820和各种操作必须按协议进行,即初始化DS1820(发复位脉冲)→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。系统对 DS1820操作的总体流程图如图4所示。

在正常测温情况下,DS1820的测温分辨力为0.5℃。采用下述方法可获得高分辨率的温度测量结果:首先用DS1820提供的读暂存器指令(BEH)读出以0.5℃为分辨率的温度测量结果,然后切去测量结果中的最低有效位(LSB),得到所测实际温度的整数部分Tz,然后再用BEH指令取计数器1的计数剩余值Cs和每度计数值CD。考虑到DS1820测量温度的整数部分以0.25和0.75℃为进位界限的关系.

结束语
对应于传统概念,这一粒三极管一样的传感器相当于传统的温度传感器+ 数字化+ CPU+ 总线协议及接口。一线器件采用单条连线,解决了控制、通信和供电等问题,降低了系统成本,并简化了设计,为未来传感器的发展和应用开辟了新的领域。

http://www.mcublog.com/blog/blog2007/shuizhongzehui/archives/2007/22353.html
http://blog.21ic.com/user1/422/archives/2006/12900.html
有流程图,电路图和资料,不过网络上传不了

H. 基于单片机的自动温控系统的设计.毕业论文开题报告

热电致冷器件特别适合于小热量和受空间限制的温控领域。改变加在器件上的直流电的极性即可变致冷为加热,而吸热或放热率则正比于所加直流电流的大小。Pe1tier 温控器的设定温度可以在一个较宽的范围内任意选择,可选择低于或高于环境温度。
在本系统中我们选用了天津蓝天高科电源有限公司生产的半导体致冷器件 TES1-12739,其最大温差电压 14.7V,最大温差电流3.9A最大致冷功率33.7W。
1.5 其它部分
系统采用Samsung(三星)公司生产的真空荧光数码显示屏 VFD用来实时显示当前温度,以观察控制效果。键盘和串行通信接口用来设定控制温度和调整PID参数。系统电路原理图如图3所示。

2 系统软件设计
系统开始工作时,首先由单片机控制软件发出温度读取指令,通过数字温度传感器 DS18B20 采样被控对象的当前温度值T1并送显示屏实时显示。然后,将该温度测量值与设定值T比较,其差值送 PID控制器。PID 控制器处理后输出一定数值的控制量,经DA 转换为模拟电压量,该电压信号再经大电流驱动电路,提高电流驱动能力后加载到半导体致冷器件上,对温控对象进行加热或制冷。加热或制冷取决于致冷器上所加电压的正负,若温控对象当前温度测量值与设定值差值为正,则输出负电压信号,致冷器上加载负电压温控对象温度降低;反之,致冷器上加载正向电压,温控对象温度升高。上述过程:温度采样-计算温差-PID调节-信号放大输出周而复始,最后将温控对象的温度控制在设定值附近上下波动,随着循环次数的增加,波动幅度会逐渐减小到某一很小的量,直至达到控制要求。为了加快控制,在进入PID控制前加入了一段温差判断程序。当温度差值大于设定阈值Δt时,系统进行全功率加热或制冷,直到温差小于Δt才进入PID控制环节。图4为系统工作主程序的软件流程图.

3 结论
本文设计的基于单片机数字PID控制的精密温度控制系统,在实际应用中取得了良好的控制效果,温度控制精度达到±0.1℃。经48小时连续运行考验,系统工作稳定,有效地降低了辐亮度标准探测器的温度系数,使辐亮度标准探测器在温度变化较大的环境中也能保持其高精度,为实现基于探测器的高精度辐射定标的广泛应用奠定了基础。

本文作者创新点:在原来基于PC的PID温控系统的基础上,设计了由单片机、数字式温传感器DS18B20和半导体致冷器组成的精密温度控制系统。该温控系统的应用为高精度光辐射测量仪器-辐亮度标准探测器的小型化、智能化提供了有利条件。

I. 单片机温度控制系统设计方案

#include<reg52.H>

externGetTemp(); //声明引用外部函数

; //声明引用外部变量

voiddelay(unsignedinti);

//elseIO

sbitLS138A=P2^2;//管脚定义

sbitLS138B=P2^3;

sbitLS138C=P2^4;

//此表为LED的字模,共阴数码管0-9-

unsignedcharcodeDisp_Tab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40};

unsignedlongLedOut[5],LedNumVal;

voidsystem_Ini()

{

TMOD|=0x11;

TH1=0xD8;//10

TL1=0xF0;

IE=0x8A;

TR1=1;

}

main()

{unsignedchari;

system_Ini();

while(1)

{

GetTemp();

/********以下将读18b20的数据送到LED数码管显示*************/

LedNumVal=Temperature;//把实际温度送到LedNumVal变量中

LedOut[0]=Disp_Tab[LedNumVal%10000/1000];

LedOut[1]=Disp_Tab[LedNumVal%1000/100];

LedOut[2]=Disp_Tab[LedNumVal%100/10]; //十位

LedOut[3]=Disp_Tab[LedNumVal%10];//个位

for(i=0;i<4;i++)

{

P0=LedOut[i];

switch(i)

{ //138译码

case0:LS138A=0;LS138B=0;LS138C=0;break;

case1:LS138A=1;LS138B=0;LS138C=0;break;

case2:LS138A=0;LS138B=1;LS138C=0;break;

case3:LS138A=1;LS138B=1;LS138C=0;break;

}

delay(100);

}

P0=0;

}

}

//延时程序

voiddelay(unsignedinti)

{

charj;

for(i;i>0;i--)

for(j=200;j>0;j--);

}

/*************************此部分为18B20的驱动程序*************************************/

#include<reg52.H>

#include<intrins.h>

sbitD18B20=P3^7;

#defineNOP()_nop_()/*定义空指令*/

#define_Nop()_nop_()/*定义空指令*/

voidTempDelay(unsignedcharidataus);

voidInit18b20(void);

voidWriteByte(unsignedcharidatawr);//单字节写入

voidread_bytes(unsignedcharidataj);

unsignedcharCRC(unsignedcharj);

voidGemTemp(void);

voidConfig18b20(void);

voidReadID(void);

voidTemperatuerResult(void);

bitflag;

unsignedintidataTemperature;

unsignedcharidatatemp_buff[9];//存储读取的字节,readscratchpad为9字节,readromID为8字节

unsignedcharidataid_buff[8];

unsignedcharidata*p,TIM;

unsignedcharidatacrc_data;

unsignedcharcodeCrcTable[256]={

0,94,188,226,97,63,221,131,194,156,126,32,163,253,31,65,

157,195,33,127,252,162,64,30,95,1,227,189,62,96,130,220,

35,125,159,193,66,28,254,160,225,191,93,3,128,222,60,98,

190,224,2,92,223,129,99,61,124,34,192,158,29,67,161,255,

70,24,250,164,39,121,155,197,132,218,56,102,229,187,89,7,

219,133,103,57,186,228,6,88,25,71,165,251,120,38,196,154,

101,59,217,135,4,90,184,230,167,249,27,69,198,152,122,36,

248,166,68,26,153,199,37,123,58,100,134,216,91,5,231,185,

140,210,48,110,237,179,81,15,78,16,242,172,47,113,147,205,

17,79,173,243,112,46,204,146,211,141,111,49,178,236,14,80,

175,241,19,77,206,144,114,44,109,51,209,143,12,82,176,238,

50,108,142,208,83,13,239,177,240,174,76,18,145,207,45,115,

202,148,118,40,171,245,23,73,8,86,180,234,105,55,213,139,

87,9,235,181,54,104,138,212,149,203,41,119,244,170,72,22,

233,183,85,11,136,214,52,106,43,117,151,201,74,20,246,168,

116,42,200,150,21,75,169,247,182,232,10,84,215,137,107,53};

//

/************************************************************

*Function:延时处理

*parameter:

*Return:

*Modify:

*************************************************************/

voidTempDelay(unsignedcharidataus)

{

while(us--);

}

/************************************************************

*Function:18B20初始化

*parameter:

*Return:

*Modify:

*************************************************************/

voidInit18b20(void)

{

D18B20=1;

_nop_();

D18B20=0;

TempDelay(80);//delay530uS//80

_nop_();

D18B20=1;

TempDelay(14);//delay100uS//14

_nop_();

_nop_();

_nop_();

if(D18B20==0)

flag=1;//detect1820success!

else

flag=0;//detect1820fail!

TempDelay(20);//20

_nop_();

_nop_();

D18B20=1;

}

/************************************************************

*Function:向18B20写入一个字节

*parameter:

*Return:

*Modify:

*************************************************************/

voidWriteByte(unsignedcharidatawr)//单字节写入

{

unsignedcharidatai;

for(i=0;i<8;i++)

{

D18B20=0;

_nop_();

D18B20=wr&0x01;

TempDelay(3);//delay45uS//5

_nop_();

_nop_();

D18B20=1;

wr>>=1;

}

}

/************************************************************

*Function:读18B20的一个字节

*parameter:

*Return:

*Modify:

*************************************************************/

unsignedcharReadByte(void)//读取单字节

{

unsignedcharidatai,u=0;

for(i=0;i<8;i++)

{

D18B20=0;

u>>=1;

D18B20=1;

if(D18B20==1)

u|=0x80;

TempDelay(2);

_nop_();

}

return(u);

}

/************************************************************

*Function:读18B20

*parameter:

*Return:

*Modify:

*************************************************************/

voidread_bytes(unsignedcharidataj)

{

unsignedcharidatai;

for(i=0;i<j;i++)

{

*p=ReadByte();

p++;

}

}

/************************************************************

*Function:CRC校验

*parameter:

*Return:

*Modify:

*************************************************************/

unsignedcharCRC(unsignedcharj)

{

unsignedcharidatai,crc_data=0;

for(i=0;i<j;i++)//查表校验

crc_data=CrcTable[crc_data^temp_buff[i]];

return(crc_data);

}

/************************************************************

*Function:读取温度

*parameter:

*Return:

*Modify:

*************************************************************/

voidGemTemp(void)

{

read_bytes(9);

if(CRC(9)==0)//校验正确

{

Temperature=temp_buff[1]*0x100+temp_buff[0];

// Temperature*=0.625;

Temperature/=16;

TempDelay(1);

}

}

/************************************************************

*Function:内部配置

*parameter:

*Return:

*Modify:

*************************************************************/

voidConfig18b20(void)//重新配置报警限定值和分辨率

{

Init18b20();

WriteByte(0xcc);//skiprom

WriteByte(0x4e);//writescratchpad

WriteByte(0x19);//上限

WriteByte(0x1a);//下限

WriteByte(0x7f);//set11bit(0.125)

Init18b20();

WriteByte(0xcc);//skiprom

WriteByte(0x48);//保存设定值

Init18b20();

WriteByte(0xcc);//skiprom

WriteByte(0xb8);//回调设定值

}

/************************************************************

*Function:读18B20ID

*parameter:

*Return:

*Modify:

*************************************************************/

voidReadID(void)//读取器件id

{

Init18b20();

WriteByte(0x33);//readrom

read_bytes(8);

}

/************************************************************

*Function:18B20ID全处理

*parameter:

*Return:

*Modify:

*************************************************************/

voidTemperatuerResult(void)

{

p=id_buff;

ReadID();

Config18b20();

Init18b20();

WriteByte(0xcc);//skiprom

WriteByte(0x44);//Temperatureconvert

Init18b20();

WriteByte(0xcc);//skiprom

WriteByte(0xbe);//readTemperature

p=temp_buff;

GemTemp();

}

voidGetTemp()

{

if(TIM==100)//每隔1000ms读取温度

{TIM=0;

TemperatuerResult();

}

}

/*************************************

[t1(10ms)中断]中断

*************************************/

voidT1zd(void)interrupt3

{

TH1=0xD8;//10

TL1=0xF0;

TIM++;

}

/*************************此部分为74HC595的驱动程序使用SPI总线连接*************************************/

#include<reg52.h>

#include<intrins.h>

#defineNOP()_nop_()/*定义空指令*/

#define_Nop()_nop_()/*定义空指令*/

voidHC595SendData(unsignedintSendVal);

//SPIIO

sbitMOSIO=P1^5;

sbitR_CLK=P1^6;

sbitS_CLK=P1^7;

sbitIN_PL=P3^4;//74HC165shiftload把数据加载到锁存器中

sbitIN_Dat=P3^5;//74HC165output数据移出

sbitOE=P3^6;

/*********************************************************************************************************

**函数名称:HC595SendData

**功能描述:向SPI总线发送数据

*********************************************************************************************************/

voidHC595SendData(unsignedintSendVal)

{

unsignedchari;

for(i=0;i<16;i++)

{

if((SendVal<<i)&0x8000)MOSIO=1;//setdatalinehigh

elseMOSIO=0;

S_CLK=0;

NOP();

NOP();

S_CLK=1;

}

R_CLK=0;//setdatalinelow

NOP();

NOP();

R_CLK=1;//片选

OE=0;

}

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