毕业论文_基于单片机的温度控制系统(编辑修改稿)

毕业论文_基于单片机的温度控制系统(编辑修改稿)内容摘要：

因为每个 DS1820 都有一个独特的片序列号，所以多只 DS1820 可以同时连在一根单线总线上，这样就可以把温度传感器放在许多不同的地方。 这 9 一特性在 HVAC 环境控制、探测建筑物、仪器或机器的温度以及过程监测和控制等方面非常有用。 DS1820 有三个主要数字部件 [8]： 1） 64 位激光 ROM， 2）温度传感器， 3）非易失性温度报警触发器 TH 和 TL。 器件用如下方式从单线通讯线上汲取能量：在信号线处于高电平期间把能量储存在内部电容里，在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源（电容）充电。 DS1820 也可用外部 5V 电源供电。 DS1820 依靠 一个单线端口通讯。 在单线端口条件下，必须先建立 ROM 操作协议，才能进行存储器和控制操作。 因此，控制器必须首先提供下面 5 个 ROM 操作命令之一： 1）读 ROM， 2）匹配 ROM， 3）搜索 ROM， 4）跳过 ROM， 5）报警搜索。 这些命令对每个器件的激光 ROM 部分进行操作，在单线总线上挂有多个器件时，可以区分出单个器件，同时可以向总线控制器指明有多少器件或是什么型号的器件。 成功执行完一条 ROM操作序列后，即可进行存储器和控制操作，控制器可以提供 6 条存储器和控制操作指令中的任一条。 一条控制操作命令指示 DS1820 完成一次温度测量。 测量结果放在 DS1820 的暂存器里，用一条读暂存器内容的存储器操作命令可以把暂存器中数据读出。 温度报警触发器 TH 和 TL 各由一个 EEPROM 字节构成。 如果没有对 DS1820 使用报警搜索命令，这些寄存器可以做为一般用途的用户存储器使用。 可以用一条存储器操作命令对 TH 和 TL 进行写入，对这些寄存器的读出需要通过暂存器。 所有数据都是以最低有效位在前的方式进行读写。 DS18B20 供电方式 图 供电方式图 10 DS1820 是这样测温的：用一个高温度系数的振荡器确定一个门周期，内部计数器在这个门周期内对一个低温度系数的振荡器的脉冲进行计数来得到温度值。 计数器被预置到对应于 55℃ 的一个值。 如果计数器在门周期结束前到达 0，则温度寄存器（同样被预置到 55℃ ）的值增加，表明所测温度大于 55℃。 同时，计数器被复位到一个值，这个值由斜坡式累加器电路确定，斜坡式累加器电路用来补偿感温振荡器的抛物线特性。 然后计数器又开始计 数直到 0，如果门周期仍未结束，将重复这一过程。 斜坡式累加器用来补偿感温振荡器的非线性，以期在测温时获得比较高的分辨力 [9]。 这是通过改变计数器对温度每增加一度所需计数的的值来实现的。 因此，要想获得所需的分辨力，必须同时知道在给定温度下计数器的值和每一度的计数值。 DS1820 内部对此计算的结果可提供 ℃ 的分辨力。 温度以 16bit 带符号位扩展的二进制补码形式读出，表 1 给出了温度值和输出数据的关系。 数据通过单线接口以串行方式传输。 DS1820 测温范围 55℃ ~+125℃ ，以 ℃ 递增。 如用于华氏温 度，必须要用一个转换因子查找表。 温度采样部分 温度采样单元，用于采集被控对象的温度参数，它由温度电压转换、小信号放大及 A/D 转换三部分组成。 其中，将温度转化为电量的温度电压转换由温度传感器 热敏电阻实现，小信号放大由桥式放大电路实现， A/D 转换选择模数转换器 ADC0809，将采集到的温度模拟信号转换为 AT89C51 能够处理的二进制数字信号。 图 32 温度采样单元 温度传感器： 广义来讲，一切随温度变化而物体性质亦发生变化的物质均可作为温度传感器。 例如，我们平常使用的各种材料、元件，其性质或 多或少地都会随其所处的环境温度变化而变化，因而它们几乎都能作为温度传感器使用。 但是，一般真正能作为实际中可使用的温度传感器的物体一般需要具备下述条件： 1．物体的特性随温度的变化有较大的变化，且该变化量易于测量。 2．对温度的变化有较好的一一对应关系，即对除温度外其他物理量的变化不敏感。 3．性能误差及老化小、重复性好，尺寸小。 4．有较强的耐机械、化学及热作用等的特点。 5．与被检测的温度范围和精度相适应。 6．价格适宜，适合于批量生产。 符合上述条件的常用温度传感器有热电偶、热电阻、光辐射温度计、玻璃 温度计、 11 半导体集成温度传感器等。 模数转换部分 模数转换是将模拟输入信号转换为 N位二进制数字输出信号的技术。 采用数字信号处理能够方便地实现各种先进的自适应算法，完成模拟电路无法实现的功能，因此，越来越多的模拟信号处理正在被数字技术所取代。 与之相应的是，作为模拟系统和数字系统之间桥梁的模数转换的应用日趋广泛。 为了满足市场的需求，各芯片制造公司不断推出性能更加先进的新产品、新技术，令人目不暇接。 一、 模数转换技术 本次设计还涉及到数模转换技术，而模数转换技术包括采样、保持、量化和编码四个过程。 1．采样就是将一个连续变化的模拟信号 x(t)转换成时间上离散的采样信号 x(n)。 根据奈奎斯特采样定理，对于采样信号 x(t)，如果采样频率 fs 大于或等于 2fmax(fmax为 x(t)最高频率成分 )，则可以无失真地重建恢复原始信号 x(t)。 实际上，由于模数转换器器件的非线性失真、量化噪声及接收机噪声等因素的影响采样速率一般取fs=。 通常采样脉冲的宽度 tw 是很短的，故采样输出是断续的窄脉冲。 2．要把一 个采样输出信号数字化，需要将采样输出所得的瞬时模拟信号保持一段时间，这就是保持过程。 3．量化是将连续幅度的抽样信号转换成离散时间、离散幅度的数字信号，量化的主要问题就是量化误差。 假设噪声信号在量化电平中是均匀分布的，则量化噪声均方值与量化间隔和模数转换器的输入阻抗值有关。 4．编码是将量化后的信号编码成二进制代码输出。 这些过程有些是合并进行的，例如，采样和保持就利用一个电路连续完成，量化和编码也是在转换过程中同时实现的，且所用时间又是保持时间的一部分。 二、 积分型模数转换器 积分型模数转换器称双斜率或 多斜率数据转换器，是应用最为广泛的转换器类型。 双斜率转换器包括两个主要部分：一部分电路采样并量化输人电压，产生一个时域间隔或脉冲序列，再由一个计数器将其转换为数字量输出。 双斜率转换器由 1 个带有输人切换开关的模拟积分器、 1 个比较器和 1个计数单元构成。 积分器对输入电压在固定的时间间隔内积分，该时间间隔通常对应于内部计数单元的最大计数。 时间到达后将计数器复位并将积分器输入连接到反极性 (负 )参考电压。 在这个反极性信号作用下，积分器被 “ 反向积分 ” 直到输出回到零，并使计数器终止，积分器复位。 积分型模数转换器的采样 速度和带宽都非常低，但它们的精度可以做得很高，并且 12 抑制高频噪声和固定的低频干扰 (如 50 Hz 或 60 Hz)的能力，使其对于嘈杂的工业环境以及不要求高转换速率的应用非常有效。 系统电路图 图 系统电路图 系统的总体连接电路图如图。 图中，四位数码管采用动态扫描显示。 13 第 4 章 程序 的设计 程序流程图 图 程序流程图 程序简要说明： DS18B20 温度计，温度测量范围 0~ 摄氏度， 可设置上限报警温度、下限报警温度，即高于上限值或者低于下限值时蜂鸣器报警，默 认上限报警温度为 32℃ 、默认下限报警温度为 10℃ ，报警值可设置范围：最低上限报警值等于当前下限报警值，最高下限报警值等于当前上限报警值，将下限报警值调为 0时为关闭下限报警功能 [10]。 具体应用程序设计 include include 14 define uint unsigned int define uchar unsigned char //宏定义 define SET P3_1 //定义调整键 define DEC P3_2 //定义减少键 define ADD P3_3 //定义增加键 define BEEP P3_7 //定义蜂鸣器 define JDQ P3_5 bit shanshuo_st。 //闪烁间隔标志 bit beep_st。 //蜂鸣器间隔标志 sbit DIAN = P2^7。 //小数点 uchar x=0。 //计数器 signed ch。