基于單片機的溫度控制系統設計分析

【摘要】 本研究主要是設計了一種基于單片機的控制系統，目的是提高溫度測量的精確度，在此基礎上盡量簡潔。首先對單片機進行選擇，系統的硬件包括與溫度測量、鍵盤、顯示、報警和指示燈的模塊，設計主控制電路與測溫控制電路，并使用Keil軟件編寫C51程序，通過仿真得出該系統基本符合了要求，并節省了硬件資源，系統穩定可靠。

【關鍵詞】 單片機 溫度控制系統 傳感器

單片機是基于超大規模集成電路的技術發展起來的，它是集CPU，RAM，ROM，I/0接口和中斷系統等多個部件于一體的器件，體積小，功能強，且性價比高，只需要外加電源和晶振就可以輕松實現對數字信息的處理和控制。基于單片機的溫度控制系統受到廣泛的應用和重視。

一、硬件系統設計

系統核心部分是STC89C52單片機，以8051為基核，8K字節Flash Rom存儲器，512字節的RAM存儲器，自帶EEPROM、看門狗，支持ISP，方便程序的下載和調試。

1、單片機的選擇。單片機AT89C52是INTEL公司生產的5l系列高性能8位單片機，是數字溫度計的核心器件，兼容標準的MCS-51指令系統；而內置的通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元則結合了HMOS的高速高密度特性及CHMOS的低功耗優勢。AT89C52具有兩種晶振方式，一種是片內時鐘振蕩，需要在XTAL1、XTAL2引腳外接石英晶體和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10到30pf；另一種是外部時鐘方式，即將XTAL1接外部時鐘，XTAL2懸空。對于復位電路，AT89C52有兩種復位方式，分別是上電復位和按鍵復位；本設計采用按鍵復位，即利用一個復位電容和按鍵的組合使復位變得更加直接和簡單。

2、溫度測量模塊。采用美國DALLAS半導體公司生產的DS18B20單總線溫度傳感器，能夠直接傳輸被測溫度，輸出數字量，其具有以下特點：單總線接口，可串行通訊；多個DS18B20可共接在一條總線，實現多點測溫；不需要任何外圍電路；測量范圍-55℃～125℃，固有測溫分辨率為0.5℃。DS18B20主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、溫度報警觸發器TH和TL以及配置寄存器。

3、鍵盤、顯示模塊。鍵盤有編碼和非編碼兩種方式。本系統選用非編碼3*4矩陣鍵盤控制。鍵盤的抖動可以通過軟件去抖動和硬件去抖動來解決。在按鍵不多的情況下，可以使用硬件去抖動，即加上RS觸發器。本系統采用軟件去抖動的方法，如果按鍵較多，常用軟件方法消抖，即檢測按鍵按下為低電平時，加一延時（5～10rns），等待下降沿的抖動消失后，再次確認是否為低電平，若是則有按鍵按下；按鍵松開時也用同樣方法消抖。采用六位LED數碼管顯示所測溫度值，數碼管為共陰極七段發光二極管構成。為了節省硬件資源，采用動態顯T方式，即使用兩個74HC573鎖存器控制數碼管的位和段，共同接到單片機的PO口。

4、報警及指示燈電路。當用戶設定的目標溫度達到時需用聲音的形式提醒用戶，此時蜂鳴器為三聲斷續的滴答的叫聲。在本系統中我們為用戶設計了越限報警，當溫度低于用戶設置的目標溫度10度或高于10度時蜂鳴器為連續不斷的滴答叫聲。當單片機輸出高電平時，三極管導通，蜂鳴器工作發出報警聲。

二、主控制電路和測溫控制電路設計

主控制電路由AT89C52及外圍元件構成，測溫電路由DS18B20、預置數電路和報警電路組成。AT89C52是此硬件電路設計的核心，通過AT89C52管腳P1.3與DS18B20相連，控制溫度的讀出和顯示。預置數電路由4個按鍵組成，4個按鍵分別與AT89C52管腳P3.0和P3.1和P3.2和P3.3相連。報警電路很簡單，2個發光二極管分別與AT89C52的P1.0和P1.1管腳相連，若實際測量溫度值大于預置溫度值，則發光二極管亮，還有一個蜂鳴器與AT89C52的P1.2管腳相連。

三、軟件系統設計

根據設計的硬件電路圖，進行軟件的設計，使用Keil軟件編寫C51程序。程序的流程如圖1所示。

四、結語

本系統經過檢測基本上達到了設計的要求，并且系統硬件、軟件設計總體較為簡單，采用DS18B20傳感器能能夠實現數字信號的有效傳輸，并且與AT89C52單片機進行通訊，實現了溫度測量的精準。

參 考 文 獻

[1]王麗娟.單片機在鍋爐溫度控制系統中的應用[J].微計算機信息，2013年02期

[2]文旭.單片機原理及應用[M].北京：機械工業出版社，2008.

[3]李曉穎.傳感器與測試技術[M].北京：高等教育出版社，2006.