摘 要

随着现今社会科学技术的迅速发展，无论是在工业生产中还是现实生活中，都与温度息息相关。在这个自动化水平很高的时代，基本上所有的大型工业都离不开对温度的控制，并且对温度控制的精度要求也很高，我们现在的家用空调、冰箱等都是如此。因此严格控制温度的大小成为了一个当前研究的热门话题。

如今比较主流的方式是采用单片机来对被控对象进行温度控制，它的内部配线很少，对于制造调试也很方便，将其应用在温度控制系统中可以很明显地提高控制质量和自动化水平，应用的范围也很广，同时也具有不错的效果。温度传感器选择DS18B20，它采用单总线协议，无需借助任何外部元件，就可以直接将温度转化为数字信号供处理器处理。

论文分别从硬件和软件两部分对本次温度控制系统的设计进行了说明，硬件方面包括对控制芯片STC89S52、温度传感器DS18B20、显示器LCD1602以及AT24C02等主要部件的相关参数的介绍并对其外部电路进行了设计。软件方面则采用C语言，实现对温度的测量，显示，报警及控制。

关键词：单片机；DS18B20；温度控制；温度报警；

Abstract

With the rapid development of modern social science and technology, both in industrial production and real life, are closely related to temperature. In the era of the level of automation is high, basically all large industry is inseparable from the control of temperature, and the temperature control precision is very high, we now household air conditioners, refrigerators and other. So the strict control of temperature has become a hot topic in the current Research.

Now the mainstream is the use of single-chip microcomputer to the object temperature control, its internal wiring rarely, for manufacturing and debugging is also very convenient. The application of the can obviously improve the quality and level of automation control in the temperature control system, the scope of application is very broad, at the same time, it also has a good effect. Temperature sensor selection DS18B20, it uses a single bus protocol, without the use of any external components, you can directly convert the temperature to digital signal processor processing.

Paper from hardware and software two parts of the temperature control system design are described, hardware including the introduction of the relevant parameters for the main components of the control chip STC89S52, temperature sensor DS18B20, LCD1602 display and AT24C02 etc. and the external circuit design. Software uses C language, to achieve the temperature measurement, display, alarm and control.

Keywords: single chip microcomputer; DS18B20; temperature control; temperature alarm;

目录

第一章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2温度控制系统的国内外现状 1

1.2.1国外发展状况 1

1.2.2国内发展状况 1

1.3本文研究内容 2

第2章 系统总体设计 3

2.1系统方案选择 3

2.2 系统的组成 4

2.3 系统的工作原理 4

第3 章 系统的硬件设计 6

3.1 89C52单片机的介绍 6

3.1.1 89C52单片机的内部结构 6

3.1.2 89C52的引脚介绍 6

3.2 DS18B20的测温原理及温度检测电路 9

3.2.1 DS18B20温度传感器的介绍 9

3.2.2 DS18B20的连接电路图 12

3.3 温度上下限设置电路 13

3.4 上下限温度存储电路 13

3.4.1 AT24C02的介绍 13

3.4.2 AT24C02连接电路 15

3.5 温度显示电路 15

3.5.1 LCD1602的介绍 15

3.5.2 LCD1602连接电路图 16

3.6 温度报警及控制电路 17

3.6.1 温度报警电路 17

3.6.2 温度控制电路 17

3.7 小结 18

第4 章 系统的软件设计 19

4.1 软件的总体方案设计 19

4.2 温度采集测量模块 19

4.3 温度显示模块 22

4.4温度报警模块 23

4.4.1温度上下限的设定 23

4.4.2 按键程序的设计 24

4.5 温度控制模块 25

4.6主程序的设计 26

4.7小结 27

第5章 总结与展望 28

5.1总结 28

5.2展望 28

参考文献 30

致谢 31

第一章 绪论

1.1课题背景

温度的大小非常重要，物体的很多性质都与它有关，此外也影响着许多的物理以及化学反应，比如蒸发、凝固、焊接等，只要温度控制不到位，稍有偏差就有可能引起生产质量、产量和安全等一系列的问题^[1]。温度的测量和控制已经渗入到工业和生活的点点滴滴。传统的温控系统已经不能满足现在的需求，无论是在时力，还是精度，都需要较大的改进，相比之下，现在的系统多数选用的是单片机，它使温度数据的处理变得更加简单，而且对于数据的采集也有很大的帮助，尤其是在特定场合下，对于温度需要更为苛刻的条件，为满足工业生产的要求，比如说减少劳动力，降低成本，提高安全系数等，需要用到单片机为核心，设计出温度监控系统，显示实时温度并控制温度的升高或者降低^[2]。

1.2温度控制系统的国内外现状

1.2.1国外发展状况

由于国外的工业化起步比较早，而且迫于当时的需求，早在20世纪70年代便对温度控制技术进行了研究^[3]。模拟式组合仪表最先被研发，用来对现场温度进行采集、显示以及记录，然后再对其做出相应的控制措施^[4]。随着技术的不断改进，随后便研究出了由传感器和控制装备（终端控制和中央控制）等组成的分布式控制系统。它的大致工作过程如下：首先，计算机从程序表中得到相应的温度参数，然后发送指令，传达给终端控制装置；随后，中央控制装置从终端控制设备获得指令信息，再发出相关指令并输出要执行的信号，由相应的设备来执行操作，从而实现对温度的调节。目前研究的热门是用计算机来进行控制，通过数据的采集和分析，从而对温度进行综合性的控制。如今，温度控制技术发展迅速，基本自动化的实现已经远远不能满足于世界各国的需求，现在更迫切的追求是实现完全自动化、无人化^[5，6]。

1.2.2国内发展状况

国内对于温控系统的研究开始的相对较晚，始于上个世纪80年代。刚开始我国相关技术人员比较匮乏，能力也比较有限，因此对国外一些发达国家的温度控制技术进行研究学习，才初步学会使用室内微机温度控制技术，该项技术的用途比较有限，只能对单项环境因子进行控制^[7，8]。我国在温控系统中运用计算机的能力还有所欠缺，总体看来，还处在一个过渡期，从单一过渡到综合，从学习过渡到实用。但是不得不说，与发达国家相比，在技术上还是有较大差距的，我国能实现的多数是一些以单片机为控制核心的单参数单回路系统，这已经远远不能满足需求。温度控制技术在近之年之内发展迅速，控制方法多种多样，已经从传统的单一的直接控制发展出神经网络控制、模糊控制、PID控制和遗传算法控制等控制方法。此外，还有测量温度的方法也越来越多，目前就国内外通用的测温仪器有电阻温度计、辐射式测温仪和膨胀式温度计等，使用较多的温度传感器有适用于中高温度测量的铂金属传感器和对于信号采集和处理比较简便的DS18B20传感器^[9，10]。就目前来看，我国温控系统的发展与达到工厂化程度还有着一段距离，在生产的实际过程中依旧被许许多多的问题困扰着，比如说环境控制水平比较落后、产业化程度低，装备配套能力不足，可靠性差和软件硬件资源不共享等^[11]。在今后，温度控制系统将会向自动化、集成一体化、高效稳定、准确可靠的方向迈进。在国内，温度控制系统早在不知不觉中广泛渗透于各个行业的各个方面，但就国内生产出的温度控制器来说，其技术水平仍同美国、英国、日本等先进国家差距很大。国内技术较为称成熟的温度控制器主要是PID控制器和“点位”控制器，它们的适用范围有限，使用在一般的温控系统中还比较合适，但是对于自适应控制仪表以及智能化水平较高的控制场所表等方面，技术方面还是比较欠缺^[12，13]。随着我国经济的不断发展，这个问题的弊端日益明显，因此我国政府和企业出资建立了一些研发中心，在温控方面进行创新性的研究，加快仪器仪表业的发展^[14]。在本设计中使用51系列单片机作为核心进行温度的控制。它不仅集成度和可靠性很高，而且功能强大，抗干扰能力强，操作简单方便，是一个很好的选择，温度传感器则是采用智能型温度传感器，它采用单总线技术，简化了外围电路，此外，它有着高性能，低功耗，抗干扰能力强等特点，还可以直接将所测得的温度作为数字码传送给单片机，节省了A/D转换^[15]。他们都可以应用于数字化、智能化等方面。

1.3本文研究内容

本次设计采用STC89C52单片机作为控制核心，传感器部分使用DS18B20，不需要进行A/D转换电路，采集到的温度可以直接以数字的形式用LCD1602进行实时显示，并由蜂鸣器报警装置和模拟装置进行控制的温控系统设计。硬件部分由单片机的主板电路，温度检测电路，温度上下限设置电路，温度上下限存储电路，温度显示电路以及温度报警和控制电路组成，软件部分则由温度采集测量模块，温度实时显示模块，温度超限报警模块以及温度控制模块组成。

第2章 系统总体设计

2.1系统方案选择

本次设计的系统主要包括温度的检测，温度的显示，温度值的存储以及温度的超限报警和控制等，由于可行方案较多，这里主要介绍两种常用的设计方案。

方案一