微机测控系统设计.doc

1引言

本课题以89C51单片机系统为核心，能对温度进行实时巡检。DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本文结合实际使用经验，介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程，并给出了软件流程图。

温度测控系统是一个闭环反应控制系统，它是用温度传感器将检测到的实际温度A/D转换，送入计算机中，与设定值进行比拟，得出偏差。对此偏差进行修正，从而实现对温度的控制。温度测控系统在现实生产、生活中有着广泛的应用，如仓库存储、家禽养殖以及许多工业生产，都需要对环境温度进行监视和控制。

有一种采用模糊控制来设计温控系统，模糊控制技术是基于模糊集合理论开展起来的一门前沿高新技术．具有精度高，响应快，过度过程超调量小适应性强，控制规律简单等特点，应用日益广泛。

目前大多数温度控制系统都具有温度时延、控制精度不够、智能程度低等缺点，而单片机温控系统可以很好的运用于实际的生活和生产中，同时投入也不大，本钱低，具有很好的实际运用价值，所以对于温度控制系统的研究单片机温控系统是个很好的典范，也是主要的开展方向，同时参加一些先进的控制整定技术可以使其控制的精度大大提高，对未来的开展有很大的意义。

2总体方案设计

2.1设计思路

本设计方案以DS18B20为传感器、89C51单片机为控制核心组成多点温度测试系统，该系统包括传感器电路、键盘与显示电路、串口通信电路组成。采用美国Dallas半导体公司推出的数字温度传感器DS18B20，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器。它具有独特的单总线接口，仅需要占用一个通用I/O端口即可完成与微处理器的通信。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。

89C51

89C51

显示电路

DS18B20

图2.1方案系统框图

DS18B20ROM命令：ROM命令通过每个器件64-bit的ROM码，使主机指定某一特定器件〔如果有多个器件挂在总线上〕与之进行通信。DS18B20的ROM如表2.1所示，每个ROM命令都是8bit长。

指令

协议

功能

读ROM

33H

读DS18B20中的编码(即64位地址)

符合ROM

55H

发出此命令后，接着发出64位ROM编码，访问单总线上与该编码相对应的DS18B20,使之作出响应，为下一步对该DS18B20的读写作准备

搜索ROM

0F0H

用于确定挂接在同一总线上DS18B20的个数和识别64位ROM地址，为操作各器件作好准备

跳过ROM

0CCH

忽略64位ROM地址，直接向DS18B20V温度转换命令，适用于单个DS18B20工作

告警搜索命令

0ECH

执行后，只有温度超过庙宇值上限或下限的片子才做出响应

温度转换

44H

启动DS18B20进行温度转换，转换时间最长为500ms(典型为200ms),结果丰入内部9字节RAM中

读暂存器

BEH

读内部RAM中9字节的内容

写暂存器

4EH

发出向内部RAM的第3、4字节写上、下温度数据命令，紧该温度命令之后，传达两字节的数据

复制暂存器

48H

将RAM中第3、4字内容复制到E2PROM中

重调E2PROM

0B8H

将E2PROM中内容恢复到RAM中的第3、4字节

读供电方式

0B4H

读DS18B20的供电模式，寄生供电时DS18B20发送“0〞，外部供电时DS18B20发送“1〞

表2.1DS18B20的ROM功能

采用DS19B20是因为有如下特点：

〔1〕独特的单线接口，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无需变换其他电路，直接输出被测温度值；

〔2〕多点能力使分布式温度检测应用得以简化；

〔3〕不需要外部元件；

〔4〕既可用数据线供电，也可采用外部电源供电；

〔5〕不需备份电源；

〔6〕测量范围为-55~125，固有测温分辨率为0.5；

〔7〕通过编程可实现9~12位的数字读数方式；

〔8〕用户可定义非易失性的温度告警设置；

〔9〕警告搜索命令能识别和寻址温度在编定的极限之外的器件〔温度警告情况〕；

〔10〕应用范围包括恒温控制、工业系统、消费类产品、温度计或任何热敏系统。

以上特性使得DS18B20非常适用于构建高精度、多点温度测量系统。根据DS18B20以上特点，此方案实现本课题较好。

3硬件设计

本课程设计的方案整个系统是由单片机、显示电路、、驱动电路、等构成。

3.1温度传感器设计

设计采用四个数字式温度传感器DS18B20与单片机89C51连接图如下：

图3.1温度传感器DS18B20的连线图

3.2