基于单片机的恒温箱控制系统设计

基于单片机的恒温箱控制系统设计内容摘要：

526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10I C 1A T 8 9C 5 1R21 0KR31 0KR41 0KV C CP 1. 0Y1C13 3P FC23 3P FV C CF U Z A 1B E L LabfcgdeDPY109 7 5 4 2 1a b c d e f g6dpdpcom3com8D P 1abfcgdeDPY109 7 5 4 2 1a b c d e f g6dpdpcom3com8D P 2abfcgdeDPY109 7 5 4 2 1a b c d e f g6dpdpcom3com8D P 3L1L2K1K2K3A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9I C 37 4L S 16 4V C C1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9R P 1A1B2C3E14E25E36Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77I C 57 4L S 13 8V C CR51KV C C+ C31 0U 基于单片机的恒温箱控制系统设计 5 R1VC C 3DQ 2GND 1IC2DS18B 20VC CI C 4M O C 3041V C CF U Z A 11 2JPA C 220VR627R7330R839Q2C6RL BELLBELLQ1VC C 图 2 基本硬件电路图 功能模块 根据上面对工作流程的分析，系统软件可以分为以下几个功能模块： (1) 键盘管理：监测键盘输入，接收温度预置 ，启动系统工作。 (2) 显示：显示设置温度及当前温度。 (3) 温度检测及温度值变换：完成 A/D 转换及数字滤波。 (4) 温度控制：根据检测到的温度控制电炉工作。 (5) 报警：当预置温度或当前炉温越限时报警。 系统硬件设计 DS18B20 测温电路 DS18B20 数字温度计是 Dallas 公司生产的 1－ Wire 器件 ， 即单总线器件。 与传统的热敏电阻有所不同， DS18B20 可直接将被测温度转化成串行数字信号，以供单片机处理，具有连线简单、微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、精度高等特点。 因此用它来组成一个测温系统，具有电路简单，在一根通信线上可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。 目前已被众多行业进行广泛的运用（锅炉、温控表粮库、冷库、基于单片机的恒温箱控制系统设计 6 工业现场温度监控、仪器仪表温度监控、农业大棚温度监控等）。 通过编程， DS18B20 可以实现 9～ 12 位的温度读数。 信息经过单线接口送入DS18B20或从 DS18B20送出，因此从微处理器到 DS18B20仅需连接一条信号线和地线。 读 、 写和执行温度变换所需的电源可以由数据线本身提供，而不需要 外部电源。 每片 DS18B20 在出厂时都设有唯一的产品序列号，因此多个 DS18B20 可以挂接于同一条单线总线上，这允许在许多不同的地方放置温度传感器，特别适合于构成多点温度测控系统。 DS18B20 的特点介绍 （ 1）独特的单线接口方式，与单片机通信只需一个引脚， DS18B20 与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。 （ 2）在使用中不需要任何外围元件。 （ 3）可用数据线供电，电压范围： +～ + V。 （ 4）测温范围为 55 ～ +125 ℃。 在 10～ +85℃范围内误差为 ℃。 （ 5）通过编程可实现 9～ 12位的数字读数方式。 （ 6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。 （ 7）支持多点组网功能，通过识别芯片各自唯一的产品序列号从而实现单线多挂接，多个 DS18B20 可以并联在唯一的线上，简化了分布式温度检测的应用，实现多点测温。 （ 8）负压特性，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。 （ 9）告警寻找命令可以识别和寻址那些温度超出预设告警界限的器件。 单线（ 1wire）技术 目前常用的微机和外 设之间数据传输的串行总线有 I2C总线、 SPI总线等，其中，I2C 总线采用同步串行两线（一根时钟线、一根数据线）方式，而 SPI 总线采用同步串行三线（一根时钟线、一根输入线和一根数据出线）方式。 这两种总线需要至少两根或两根以上的信号线。 美国达拉斯半导体公司推出了一项特有的单线（ 1wire）技术。 该技术与上述总线不同，它采用单根信号线，即可传输时钟，又能传输数据，而且数据传输是双向的，因而这种单线技术具有线路简单、硬件开销少、成本低廉、便于扩展的优点。 单线技术适用于单主机系统，单主机能够控制一个或多个从机设备。 主机可以是微控制器，从机可以是单线器件，它们之间的数据交换、控制都由这根线完成。 主机或从机通过一个漏极开路或三态端口连至数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放该线，而让其他设备使用。 单线通常要外接一个约 5KΩ的上拉电阻，这样，当该线闲置时，其状态为高电平。 主机和从机之间的通信主要分 3个步骤：初始化单线器件、识别单线器件和单线基于单片机的恒温箱控制系统设计 7 数据传输。 由于只有一根线通信，所以它们必须是严格的主从结构，只有主机呼叫从机时，从机才能应答，主机访问每个单线器件必须严格遵循单线命令序列，即遵守上述 3 个步骤的顺序。 如果命令序列混 乱，单线器件将不会响应主机。 所有的单线器件都要遵循严格的协议，以保证数据的完整性。 1wire 协议由复位脉冲、应答脉冲、写 0、写 读 0 和读 1这几种信号类型组成。 这些信号中，除了应答脉冲，其他均由主机发起，并且所有命令和数据都是字节的地位在前。 DS18B20 的引脚及功能介绍 DS18B20 的外形及 TO－ 92 封装引脚排列见左图，其引脚功能描述见表 1，实测温度和数字输出的对应关系见表 2. 表 1 DS18B20详细引脚功能描述 表 2 温度值分辨率配置表 温度 数字输出（二进制） 数字输出（十六进制） +125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0H +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550H +℃ 0000 0001 1001 0001 0191H +℃ 0000 0000 1010 0010 00A2h +℃ 0000 0000 0000 1000 0008H 0℃ 0000 0000 0000 0000 000H 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。 基于单片机的恒温箱控制系统设计 8 ℃ 1111 1111 1111 0000 FFF8H ℃ 1111 1111 0101 1110 FF5EH ℃ 1111 1110 0110 1111 FF6FH 55℃ 1111 1100 1001 0000 FC90H 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，。