基于单片机的智能冰箱温度控制器的设计
摘要
随着生活水平的提高，科技的发展，电冰箱已经成为每个家庭必备的家用电器。同时，随着人们的不同需求，电冰箱的样式在多样化，功能也在智能化，给人们的生活带来了很多方便。
本文首先介绍了电冰箱的国内外发展情况，其次对设计的硬件部分和软件部分进行详细的描述。电冰箱温度控制系统是利用温度传感器DS18B20采集电冰箱冷藏室和冷冻室的温度以及蒸发器表面温度。通过INTEl公司的高效微控制器MCS-51单片机进行数字信号处理，从而达到智能控制的目的。本系统可实现电冰箱冷藏室和冷冻室的温度设置、电冰箱自动除霜、开门报警等功能。
通过对直冷式电冰箱制冷系统的改进和采用模糊控制技术，实现了电冰箱的双温双控，使电冰箱能根据使用条件的变化迅速合理地调节制冷量，且节能效果良好。
关键词：电冰箱，单片机，温度传感器，温度控制
DESIGN OF THE INTELLIGENT REFRIGERATOR TEMPERATURE CONTROLLER BASED ON
MICROCONTROLLER UNIT
ABSTRACT
With the improvement of living standards, technological development, refrigerators have become an essential household appliances .At the same time , as people’s different needs and refrigerators in the diversity of style, functionality is also intelligent, it has brought a lot of convenience to people’s life.
This paper describes the development of the temperature controller ,followed by the design of hardware and software parts described in detail.The electric refrigerator temperature control system is uses the temperature sensor DS18B20 gathering electric refrigerator cold-storageroom and the freezing room temperature with cvaporating surface temperature monolithic integrated circuit carries on the digital signal processing through INTEL corporation's highly effective micro controller MCS-C51,thus achieves the intelligent control the goal.This system may realize the electric refrigerator cold-storageroom and the freezing room temperature establishment,the electric refrigerator automatically defrosts,opens the gate to report to the police and so on the function .
By improving the refrigerating system of refrigerator and applying the vague-control technology the goal of double-temperature double-control has been realized;it makes possible for the refrigerator to regulate the amount of cold air in a speedy and rational way. Thus,power saving is available.
KEY WORDS: The temperature sensor ，The one-chip computer，The electric refrigerator,Temperature control
目录
前言 (1)
第1章绪论 (2)
1.1温度控制器的发展状况 (2)
1.2课题研究必要性 (3)
1.3现代控制系统相对传统控制系统的优势 (3)
1.4课题设计特点和应用领域 (4)
1.5智能温度控制器的课题主要内容 (4)
第2章智能冰箱控制器系统硬件设计 (6)
2.1系统的硬件设计方案 (6)
2.2高效微控制器MCS-51 (7)
2.2.1 MCS-51单片机 (7)
2.2.2 MCS-51系列单片机引脚介绍 (8)
2.2.3 MCS-51单片机的复位方式和复位电路 (11)
2.3数字温度传感器DS18B20 (13)
2.3.1 DS18B20简介 (13)
2.3.2 DS18B20的测温原理 (15)
2.3.3 DS18B20的操作指令 (17)
2.3.4 DS18B20接线说明 (19)
2.4部分硬件电路 (19)
2.4.1显示电路 (20)
2.4.2键盘电路 (21)
2.4.3时钟振荡电路 (22)
2.4.4报警电路 (23)
2.4.5过欠电压检测电路 (23)
第3章系统的软件设计 (24)
3.1主程序 (24)
3.2初始化子程序 (25)
3.3 定时器T0中断程序 (25)
3.4 T1中断服务程序 (27)
3.5 DS18B20测温子程序 (29)
第4章调试与分析 (31)
4.1系统调试 (31)
4.2性能分析 (31)
结论 (32)
谢辞 (33)
参考文献 (34)
附录 (35)
外文资料翻译 (40)
前言
在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。
温度控制系统在国内各行各业的应用虽然己经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。随着我国经济的发展及加入WTO，我国政府及企业对此都非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家，企业的研发中心，开展创新性研究，使我国仪表工业得到了迅速的发展。
目前，温度控制器产品从模拟、集成温度控制器发展到智能数码温度控制器。智能温控器（数字温控器）是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结合，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种控制器，并且它是在硬件的基础上通过软件来实现控制功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平，现阶段正朝着高精度高质量的方向发展,相信以我国的实力，温控技术在不久的将来一定会为于世界前列！
第1章绪论
1.1温度控制器的发展状况
温度是表征物体冷热程度的物理量，是工业生产和日常生活中经常测量的物理量，也是人类研究最早测量方法最多的物理量之一。因而温度检测仪应用领域之广，使用数量之多，一直高居各类测量仪之首。近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段：传统的分立式温度传感器（含敏感元件）；模拟集成温度传感器/控制器；智能温度传感器（即数字温度传感器）。
1. 分立式温度传感器
传统的热电偶、热电阻、热敏电阻及半导体温度传感器，均属于分立式温度传感器，传感器本身就是一个完整的、独立的感温元件。此类传感器通常要配温度变送器，以获得标准的模拟量（电压或电流）输出信号。
2. 模拟集成温度传感器/控制器
集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成传感器。可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC，它属于一种简单的集成温度传感器，适合远距离测量、控温，不需要进行非线性校准，典型产品有AD590、AD592等。
模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。
3. 智能温度传感器
智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。智能温度传感器是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶，它也是集成温度传感器领域中最具活力和发展前途的一种新产品。目前，国际上许多著名的集成电路生产厂已经开发出上百种智能温度传感器产品。
1.2课题研究必要性
随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。温度是工业生产中常见并且十分重要的参数之一，特别是在冶金、石油、食品、印染等工厂中。由于不同的工艺所需的温度变化曲线各不相同，而现有的温度控制仪大多只能进行恒温控制。因此许多生产过程中加热、保温、降温以及自然降温等操作都是由人工操作的，这就不可避免地产生各种误差，进而影响产品质量，个别采用的温度自动控制系统由于造价较高、操作复杂等原因又限制了在中小企业的应用，因此研究和开发一种实用的温度控制系统成为当务之急。在工业生产过程中需要实时测量控制温度，尤其是在高危生产行业，如花炮生产，煤矿行业等。但依靠人工检测控制既浪费时间，物力，人力，又有一定的危险性，且数据也不准确，因此研究自动的温度测量控制方法和装置具有重要的意义。
1.3现代控制系统相对传统控制系统的优势
传统的控制系统主要由测量电路和控制电路组成，所具备的功能较少，也比较弱，而且结构很复杂。计算机技术的迅速发展，使得传统的控制系统发生了根本性的变革，即采用微机作为控制系统的核心，代替传统的控制系统的传统的电子线路，从而成为新一代的微机化控制系统。将微机技术引入控制系统中，不仅可以解决传统控制系统不能解决的问题，而且还能简化电路、增加或增强功能、提高控制精度和可靠性，显著增强测控系统的自动化、智能化程度，而且可以缩短系统研制周期、降低成本、易于升级和维护。因此，现代控制系统设计，特别是高精度、高性能的控制系统，目前已很少不采用计算机技术的了。计算机技术的引入，可以为控制系统带来以下一些新特点和新功能：
1. 自动调零功能在每次采样前对传感器的输出值自动清零，从而大大降低因控制系统漂移变化造成的误差。
2. 数字滤波功能利用已算机软件对测量数据进行处理，可以抑制各种干扰和脉冲信号。
3. 数据处理功能利用计算机技术可以实现传统仪器无法实现的各种复杂的处理和运算功能。
4. 复杂控制规律利用计算机技术不仅可以实现经典的PID控制，还可以实现各种复杂的控制规律，例如，自适应控制、模糊控制等。
5. 自我诊断功能采用计算机技术后，可对控制系统进行监测，一旦发现故障则立即进行报警，并可显示故障部位或可能的故障原因，对排除故障的方法进行提示。微机化的控制系统是以微机为核心、测量控制一体化的系统，这种系统对被控对象的控制是依据对被控对象的测量结果决定的。
1.4课题设计特点和应用领域
课题采用的是单总线数字温度传感器DS18B20，可直接将温度转换值以16位数字码的方式串行输出：将温度转化为数字编码只需1秒左右。而且它具有独特单线接口方式，即与微处理器接口时仅需占用1个I/O口；支持多节点；测温时无需任何外部元件，可以通过数据线直接供电，具有超低功耗工作方式。测温范围为—55℃～+125℃，测温度精度可达到0.0625℃。由于传送的是串行放大器和A/D转换器可以统统被省却，因而这种测温方式大大提高了各种温度测控系统的可靠性，降低了成本，缩小了体积。其测温系统结构简单，硬件少，成本低，测温精度高，转换速度快，实用性高，应用范围广泛，市场前景好，经济效益可观。
系统可以应用于温度要求在—55℃～+125.9℃之间的任何领域。比如：铁路，粮库，水果，蔬菜存储仓库的温度控制，以及多路温度测控仪，各种养殖场的温度控制监测。由于本系统的测温精度可达0.0625℃，因而对于温度要求特别严格的环境来说，本系统是一个较为理想的监控系统。
1.5智能温度控制器的课题主要内容
课题的任务是应用单片机及DS18B20单总线器件设计一套温度检测系
统，实现对温度的测量及显示，并通过按键人为设定温度上下限！而且在温度超上限价或下限量有控制功能，系统以高性能/价格比的89S52为核心，完成对数据的分析、处理、显示、温度上下限设置、超限自动控制，采用单线数字温度传感器DS18B20来完成对温度的采样和转换。
由于课题是完成对温度的实时监测，因而系统的核心部分就是如何实现温度采集。系统采用的是美国DALLAS公司继DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20来完成这一任务的。DS18B20与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度并且可根据实际要去通过简单的编程实现9-12位的数字值读数方式，可分别在93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅从一根口线，温度变换功率来源于数据总线，总线本身可以为所接的DS18B20供电，而无需外电源。
DS18B20需在严格的时序控制下才能进行正常操作。对DS18B20的操作包括初始化操作、读/写时间片。总线上的所有操作均从初始化开始，初始化或对RAM、ROM操作。主CPU通过“时间片”来写入或读出DS18B20中的数据。概括说，主CPU经过单线接口访问DS18B20的工作流程为：对DS18B20进行初始化→ROM操作命令→存储器（包括RAM和EERAM）操作命令→数据处理。主CPU对ROM操作完毕，即发出控制操作命令，使DS18B20完成温度测量并将测量结果存入高速暂存器中，然后单片机可读出此温度转换值，并随之进行数据处理、送显示等操作。
第2章智能冰箱控制器系统硬件设计
2.1系统的硬件设计方案
系统硬件结构如图所示。系统的硬件电路有89C51单片机、温度传感器DS18B20、复位电路、直流电源供电电路、键盘、显示电路、电压检测和报警电路组成的。
图2-1 89C51单片机控制电冰箱的原理框图
应用89C51单片机控制电冰箱的原理框图如图2-1，MCS-51单片机的典型芯片是89C51，其内部基本组成为：一个8位的中央处理器（CPU），256byte片内RAM单元，4Kbyte掩膜式ROM,2个16位的定时器/计数器，四个8位的并行I/O口（P0,P1,P2,P3），一个全双工串行口，5个中断源，一个片内振荡器和时钟发生电路。其中2路温度输入P1.0和，一路状态电平输入，三路键盘输入；其中故障报警和冷藏室温度公用一个端口。
采用温度传感器测得冷冻室温度，通过单线与单片机通信，单片机将此温度值进行保存后，通过控制版面的按键输入某一冷冻温度设定值（电冰箱出厂时候，已经输入了一个比较合适的温度值，或叫做隐含值），这个
设定的温度值由单片机送往右边四位数码显示的同时，还不断与实测的冷冻室温度进行比较，如下：T1≥T设+8?即冷冻室温是否比设定的温度高8度,若是的话,单片机2.0口输出高电平,使得VT1饱和导通,继电器K1吸合,压缩机运转,电冰箱开始制冷过程.若比较结果是否定的,则压缩机保持原来状态不变,这里会有两种情况:一种是压缩机在开机后使冷冻室温度T1降下来，使得T1不再大于T设+8的情况，这也需要保持压缩机继续停机。程序设计必须考虑对于非变频式压缩机（即活塞式、玄片式等开停式温控制器型）,为避免压缩机的频繁启动/停止，而规定的大约8℃范围内，是上升还是下降进入两种不同情形时压缩机应有的状态。
压缩机运行后，冷冻室温度不断下降，控温程序将对T1≤T设继续进行比较，当冷冻室温度T1降至设定温度以下时，单片机P2.0口输出低电平，继电器K1释放，控制压缩机停机，若比较结果是否定的则保持压缩机开机状态不变。
只要压缩机一运转，单片机就对压缩机开机进行及时，当压缩机开机时间达到10小时后，主程序使P2.0口变成低电平，压缩机停机，同时P1.2口送出高电平，使得VT2饱和导通，继电器K2吸合，化霜加热器接通电源220V，化霜开始。化霜过程的结束时由蒸发器便面的温度T3来决定的，当结霜融化，蒸发器表面温度T3 。DS18B20的单线输入单片机的P1.0口，温度存入单片机，该温度值与化霜结束温度值13度进行比较，T3≥13℃？若结果是肯定的，则执行两个动作，一是P2.0口恢复低电平，使化霜继电器K2释放，化霜电热器断电。二是将压缩机开机累计时间清零，为下一个化霜控制周期做好准备。
2.2高效微控制器MCS-51
2.2.1 MCS-51单片机
MCS-51系列单片机研制于1980年，由Intel公司所开发，其结构是8048的延伸，改进了8048的缺点，其ROM、RAM都可扩充至64KB，也增添了如乘（MUL）、除（DIV）、减（SUBB）、比较（CJNE）、栈入（PUSH）、栈出（POP）、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个
中断源。8052有6个中断源。MCS-51系列单片机特点如下：
1. 专为控制应用所设计的八位CPU ；
2. 具有布尔代数的运算能力；
3. 32条双项且可被独立寻址的I\O口；
4. 芯片内有128字节可供存储数据的RAM（8052：256字节）；
5. 内部有两组16位定时器（8052有3个）；
6. 具有全多工传输信号UART；
7. 5个中断源，且具有两级（高／低）优先权顺序的中断结构；
8. 芯片内有4KB（8KB/8052）的程序存储器（ROM）；
9. 芯片内有时钟（CLOCK）振荡器电路；
10. 程序存储器可扩展至64KB（ROM）；
11. 数据存储器可扩展至64KB（RAM）。
2.2.2 MCS-51系列单片机引脚介绍
1.时钟电路引脚MCS－51单片机的时钟可以由内部方式和外部方式产生，XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）即为单片机的两个时钟引脚。
图2-2 89C51引脚图
（1）内时钟引脚8051单片机片内有振荡电路，只需在XTAL1和
XTAL2间外接石英晶体和电容组成的并联振荡电路（晶振器），晶体可以在固有频率1.2～12MHz的晶振器之间任选晶体，电容可以在20～60pF的电容之间任选，通常选择30pF的瓷片电容。在单片机控制的数字显示温度计电路设计的这个部分，就是采用内时钟引脚，其中晶振器为6MHz，两个电容均为30pF。
（2）外时钟方式，XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器。由于XTAL2端的电平不是TTL电平，故接一个上拉电阻。外部振荡器的频率应低于12MHz。
2. 制信号引脚,包括RST/Vpd、ALE/PROG非、PSEN非、EA非／Vpp。下面分别对其进行介绍：
（1）RST/Vpd（9脚）：复位信号／备用电源引脚当输入的复位信号延续２个机器周期以上，高电平即为有效，用以完成单片机的复位操作。复位后影响片内特殊功能寄存器的状态，但不影响片内RAM状态。同一引脚的Ｖpd是备用电源输入端（Vpd接＋5V备用电源）。在Vcc断电时，为保证RAM中的信息不丢失，可使此引脚完成掉电保护功能。
（2）ALE/PROG非（30脚）；地址锁存允许信号／编程脉冲输入端在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的分时传送。此外由于ALE是以1/6晶振频率的固定频率输出的正脉冲，因此可作为外边时钟或外部定时脉冲使用。对片内带有４kbyteEPROM的8751编写固化程序时，PROG非作为编程脉冲输入端。
（3）PSEN非（29引脚）：外边程序存储器读选通信号为低电平有效，8051在访问片外程序存储器时，此引脚端输出负脉冲作为读片外程序存储器的选通信号，以实现外部ROM单元的读操作。要检查8051上电平后CPU能否正常到程序存储器中读取指令码，可以用示波器观察引脚PSEN 非有无脉冲输出，若有说明正常。
（4）EA非／Vpp（31脚）：内部和外部程序存储器选择信号当引脚接高电平时，CPU只访问片内4kbyte的EPROM/ROM，执行内部程序存储器中的指令，但在程序计数器计数超过OFFFH时（即地址大于4kbyte 时），将自动转向执行片外大于4kbyte程序存储器内的程序。若EA非引
脚接低电平时，CPU只访问外部程序存储器，而不管片内是否有程序存储器。对于8031单片机（片内无ROM）需外扩EPROM，故必须将EA非引脚接地。在对EPROM编写固化程序时，需对此引脚施加21V的编程电压。
MCS-51有4个8位并行I/O接口P0～P3，他们都是双向端口，可以进行输入或者输出操作，每个口都有口锁存器和口驱动器两部分组成。此外，它还有一个全双工串行通信口。这4个端口为MCS-51与外围器件或外围设备进行信息(数据、地址、控制信号)交换提供了多功能的输入/输出通道，也为MCS-51扩展外部功能、构成应用系统提供了必要的条件。它们的特点如下：1. 4个并行I/O接口都是双向的。P0口为漏极开路，P1、P2、P3口均具有内部上拉电阻，它们有时被称为准双向口。2. 4个并行口的32条I/O接口线都可以独立地用于输入或输出操作。3. 当4个并行口的I/O接口线有作输入操作时，必须对该口的锁存器进行写1操作，以保证从I/O接口线输入数据的正确性，这也是4个并行接口有时被称为“准”双向的含义。
MCS-51单片机内部属单总线结构，因此使系统在结构上增加了灵活性。通过总线，用户可根据应用需要进行多功能的系统扩展，构成用户的实际应用系统。MCS-51系列中的8031单片机，因其内部在结构上无程序存储器，所以它的应用系统必定为一个扩展的系统。因此，MCS-51的4个并行I/O接口中的P0、P1、P2、P3口基本上都具备有这两项功能：1. P0口：P0口是一个多功能口除可以作为通用的输入/输出口外，还具备用于系统扩展的第二功能。在MCS-51的进行系统扩展时，它作为地址/数据总线口。通过外接地址锁存器，MCS-51的内部单总线可从P0口被扩展成8位的数据总线和16位地址总线的低8位。在实际应用中，P0口先送出外部存储器16位地址中的低8位至地址锁存器锁存，然后再由P0口进行8位数据的输入或输出；2. P1口：P1口作为通用I/O接口，它的每一位都可以别编程为通用I/O接口线；3. P2口：P2口也是一个多功能口，与P0口相似，它除可被用作I/O接口外，在进行系统扩展时，还可以输16位地址总线中的高8位，和P0口共同构成16位的地址总线。当然，在P0口和P2口用作地址/数据总线时，它们都不能再作为通用I/O接口；4. P3口：
P3口也是一个多功能口，除可以作为通用I/O接口外，还具有多种控制功能，为通用I/O接口时和MCS-51其他具有控制功能的输入/输出引线在一起，共同形成MCS-51的控制总线。P3口在作为第二功能（控制功能）使用时，它的每一位功能定义如表2.1所示。
表2-1 P3口各引脚定义
一个信号引脚，既是第一功能又是第二功能，在使用时也不会引起混乱和造成错误，理由如下：1. 对于各种型号的芯片，其功能的第一功能信号是相同的，所不同的只在引脚的的第二功能信号上；2. 对于9、30和31各个引脚，由于第一功能信号与第二功能信号是单片机在不同工作方式下的信号，因此不会发生使用上的矛盾；3. P3口线的情况却有所不同，它的第二功能信号都是单片机的重要控制信号。因此在实际使用时，总是先按需要优先选用它的二功能，剩下不用的才作为口线使用。
2.2.3 MCS-51单片机的复位方式和复位电路
复位操作:复位是单片机的初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或者操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键以重新启动。
89C51的RST脚为复位信号输入端，低电平复位，在每次开机时进行
复位，然后在+5V的高电平进入工作状态。10uS电容用于使芯片在反复上电的情况下得到可靠复位。
根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电自动复位和按键手动复位。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。通常用的上电复位电路如图2-3所示。图中电容C和电阻R对电源Vcc来说构成微分电路。上电后，保持RST一段高电平时间，由于单片机内的等效电阻的作用，不用图中电阻R也能达到上电复位的操作功能。
所谓手动复位，是指通过接通一按钮开关，使单片机进入复位状态。系统上电运行后，若需要复位，一般是通过手动复位来实现的。通常采用手动复位和上电复位结合，其电路如图2-3所示。
复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间持续24个振荡脉冲周期（即2个机器周期）以上，若使用频率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。整个复位电路包括芯片内外两部分。外部电路产生的复位信号（RST）送施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5时刻对施密特触发器的输出进行采样。然后才得到内部复位操作所需要的信号。
2.3数字温度传感器DS18B20
2.3.1 DS18B20简介
DS18B20是美国DALLAS半导体公司生产的可组网数字式温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。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。与其它温度传感器相比，DS18B20具有以下特性：
1. 独特的单线接口方式：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：+3.0 V～+5.5 V。
4. 测温范围：-55 ℃～125 ℃。固有测温分辨率为0.1℃。
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，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。
DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如下：
图2-4 DS18B20引脚图
引脚定义：DQ为数字信号输入/输出端;GND为电源接地;VDD为外接电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
DS18B20主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非易失性的温度报警触发器TH和TL、高速暂存器。64位ROM用于存储DS18B20序列号，其首字节固定为28H，表示产品类型码，后6个字节是每个器件的编码，最后1个字节是CRC校验码。温度报警触发器TH和TL存储用户通过软件写入的报警上下极限。高速暂存器由9个字节组成，其中有2个字节RAM单元用来存放温度值，前1个字节为温度值的补码低8位，后1个字节为字符号位和温度值的补码高3位。内部结构如图2-4所示。
图2-5 DS18B20的内部结构
2.3.2 DS18B20的测温原理
DS18B20测量温度采用了特有的温度测量技术，其温度测量电路如图2-6所示。冷藏室温度T2.冷冻室温度T1温度蒸发器表面温度T3均由DS18B20温度传感器获得。采用DS18B20较普通传感器有诸多优点，最主要的是它省去了大量的硬件电路，避免了太多的调试问题，而且精度高，响应迅速，实在是上上之举。它通过单数据线DQ与单片机进行数据通讯，简单、可靠、易行。
图2-6中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟
图2-6温度检测电路
脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 ℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图2-6中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。
温度控制器的设计与制作 一、功能要求 设计并制作一个温度控制器，用于自动接通或断开室内的电加热设备，从而使室内温度达到设定温度要求，并能实时显示室内温度。当室内温度大于等于设定温度时，控制器断 ?时，控制器接通电加热设备。 开电加热设备；当室内温度比设定温度小2C 控温范围：0~51C? 控温精度：≤1C? 二、硬件系统设计 1．硬件系统由七部分组成，即单片机及看门狗电路、温度检测电路、控制输出电路、键盘电路、显示电路、设置温度储存电路及电源电路。 （1）单片机及看门狗电路 根据设计所需的单片机的内部资源（程序存储器的容量、数据存储器的容量及I/O口数量），选择AT89C51-24PC较合适。为了防止程序跑飞，导致温度失控，进而引起可怕的后果，本设计加入了硬件看门狗电路IMP813L，如果它的WDI脚不处于浮空状态，在1.6秒内WDI不被触发（即没有检测到上什沿或下降沿），就说明程序已经跑飞，看门狗输出端WDO将输出低电平到手动复位端，使复位输出端RST发出复位信号，使单片机可靠复位，即程序重新开始执行。（注：如果选用AT89S51，由于其内部已具有看门狗电路，就不需外加IMP813L） （2）温度检测电路 温度传感器采用AD590，它实际上是一个与绝对温度成正比的电流源，它的工作电压为4~30V，感测的温度范围为-550C~+1500C，具有良好的线性输出，其输出电流与温度成正比，即1μA/K。因此在00C时的输出电流为273.2μA，在1000C时输出电流为373.2μA。温度传感器将温度的变化转变为电流信号，通过电阻后转变电压信号，经过运算放大器JRC4558运算处理，处理后得到的模拟电压信号传输给A/D转换部分。A/D转换器选用ADC0804，它是用CMOS集成工艺制成的逐次逼近型模数转换芯片，分辨率8位，转换时间100μs，基准电压0~5V，输入模拟电压0～5V。 （3）控制输出电路 控制信号由单片机的P1.4引脚输出，经过光耦TLP521-1隔离后，经三极管C8550直接驱动继电器WJ108-1C-05VDC，如果所接的电加热设备的功率≤2KW，则可利用继电器的常开触点直接控制加热设备，如果加热设备的功率>2KW，可以继电器控制接触器，由接触器直接控制加热设备。 （4）键盘电路 键盘共有四个按键，分别是S1（设置）、S2（+）、S3（-）、S4（储存）。通过键盘来设置室内应达到的温度，键盘采用中断方式控制。 （5）显示电路 显示电路由两位E10501_AR数码管组成，由两片74LS164驱动，实现静态显示，74LS164所需的串行数据和时钟由单片机的P3.0和P3.1提供。对于学过“串行口”知识的班级，实习时，可以采用串行口工作于方式0，即同步移位寄存器的输出方式，通过串行口输出显示数据（实时温度值或设置温度值）；对于没学过“串行口”知识的班级，实习时，可以采用模拟串行口的输出方式，实现显示数据的串行输出。 （6）设置温度存储电路 为了防止设定温度在电源断电后丢失，此设计加入了储存电路，储存器选用具有I2C总线功能的AT24C01或FM24C01均可。每次通过键盘设置的室内设定温度都通过储存器储存起来，即使是电源断电，储存器存储的设定温度也不丢失，在电源来电后，单片机自动将设
目录 摘要 (1) 1 引言 (1) 2 设计思路 (2) 2.1 设计任务 (2) 2.2 设计的理论基础 (2) 2.3 冰箱的系统组成 (2) 2.3.1 蒸汽式压缩机电冰箱 (2) 2.3.2 直冷式电冰箱 (3) 2.4 总体设计方案选择 (3) 2.5 方案总体介绍 (4) 3 硬件系统设计 (4) 3.1 系统总体结构 (4) 3.2 温度采集模块 (5) 3.2.1 温度采集模块的选择 (5) 3.2.2 DS18B20测温电路 (6) 3.2.3 测量数据的比较 (7) 3.3 单片机系统及液晶模块 (7) 3.3.1 微处理器（单片机） (7) 3.3.2 显示电路的设计 (8) 3.4 输出控制模块 (9) 4 软件设计 (9) 4.1 主程序流程框图 (10) 4.2 DS18B20工作的流程图 (12) 5 调试与实验 (12) 5.1 使用说明 (12) 5.1.1 Keil单片机模拟仿真 (12) 5.2 功能测试 (14) 5.2.1 温度测量分辨率 (14) 5.3 晶振的选择 (14) 附录1 硬件原理图 (15)
冰箱冷藏室温度智能控制系统 摘要：本智能温度控制主要由温度采集模块、液晶显示模块、单片机智能控制模块和输出控制模块组成。此次设计相比于传统的冰箱温度控制器，温度信号更加精确，利用单片机控制冷藏室温度在1℃~5℃之间，当温度低于1℃，继电器不工作；当温度高于5℃，继电器开始工作，并且利用液晶显示冷藏室温度的变化。 关键词：温度采集；液晶显示；温度控制 1 引言 随着集成电路的发展，单片机的功能也越发的多样。单片机因为他本是的诸多优点，比如功能强、体积小、可靠性高、开发的周期短，成为各种检测控制方面被广泛应用的元器件，在电子工业生产中变为不可缺少的存在，特别是在我们日常的生活生产中也发挥了很多的作用[1]。而在日常生活中，冰箱已经成了家庭生活中不可缺少的一部分，就此对于冰箱的性能要求也越来越高。在这其中冰箱的智能温度控制是现今市场上冰箱重要选择。 现在市面上的冰箱大多都包含着两部分，分别是冷藏室和冷冻室。其中冷藏室用于冷藏食物，要求有一定的保鲜作用，不可冻伤食物；冷冻室一般用于对食物的冷冻作用。 现代信息技术的三大基础是信息采集(即传感器技术)、信息传输(通用技术)和信息处理(计算机技术)。目前信息技术中前端的产品就是传感器，而其中被广泛应用在工业生产、科学研究方面的传感器就是温度传感器，在这些领域中温度传感器的应用是位于各种传感器的第一位[2]。 智能温度传感器最早是出现在20世纪90年代的中期，在其内部就应用了A/D转换器，但他测量的温度范围比较低，而且也只有1℃的分辨率。到了21世纪以后，智能温度传感器正在迅速的朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向发展[3]。 传统电冰箱的温度一般是由冷藏室控制。冷藏室、冷冻室之间不同的温度是通过调节蒸发器在两室的面积大小来实现的，温度的调节完全是依靠压缩机的开停来控制。但是影响冰箱内部温度的因素有很多种：如放到冰箱内的食物
编号：_______________ 商丘工学院 毕业论文（设计） 题目冰箱温度控制系统设计 系别机电工程学院 专业电气自动化 学生姓名梁子鹏 成绩 指导教师吴德刚 2012年04月
冰箱温度控制系统设计 摘要 单片机即单片微型计算机，是集CPU,RAM,ROM,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。其中51单片机是各种单片机中最为典型和最有代表性的一种,广泛应用于各个领域。 本课题设计的电冰箱的电控系统主要应用AT89C51单片机作为核心控制元件进行分析和设计，对各部分的软件编程、硬件电路设计、及调试进行了介绍。电冰箱温度控制系统是利用温度传感器DS18B20采集电冰箱冷藏室和冷冻室的温度，通过INTEL公司的高效微控制器MCS-C51单片机进行数字信号处理，从而达到智能控制的目的。本系统可实现电冰箱冷藏室和冷冻室的温度设置、电冰箱自动除霜、开门报警等功能。 本文在第一章介绍了电冰箱的系统组成及工作原理，第二章论述了本控制系统的硬件设计部分。第三章论述了系统的软件设计部分。 通过对直冷式电冰箱制冷系统的改进和采用模糊控制技术，实现了电冰箱的双温双控，使电冰箱能根据使用条件的变化迅速合理地调节制冷量，且节能效应明显。 关键词：AT89C51单片机A/DC0809智能仪器
目录 前言 (3) 第一章电冰箱的系统概述 (2) 1.1电冰箱的设计原理 (2) 1.2工作过程的设计.............................................................................错误！未定义书签。 1.3冷冻室冷藏室温度检测采样电路.................................................错误！未定义书签。第二章硬件部分设计 (4) 2.1系统结构 (4) 2.2冷冻室冷藏室温度检测采样原理 (4) 2.2.1主要特性 (4) 2.2.2管脚说明 (5) 2.2.3振荡特性 (6) 2.2.4计算器 (6) 2.3过欠压保护电路 (6) 2.4电压检测装置的设计....................................................................错误！未定义书签。 2.5功能按键的设计 (7) 2.6开门报警点路 (8) 第三章软件部分的设计 (9) 3.1主程序的设计 (9) 3.2始化程序的设计 (9) 3.3关闭压缩机的设计 (10) 结论 (11) 参考文献 (12)
课程设计报告 课程名称微机控制技术 设计题目智能窗自动控制系统设计 专业班级 姓名 学号 指导教师 起止时间 2013.12.23~2013.12.31 电气与信息学院
课程设计考核和成绩评定办法 1．课程设计的考核由指导教师根据设计表现、设计报告、设计成果、答辩等几个方面，给出各项权重，综合评定。该设计考核教研室主任审核，主管院长审批备案。 2．成绩评定采用五级分制，即优、良、中、及格、不及格。 3．参加本次设计时间不足三分之二或旷课四天以上者，不得参加本次考核，按不及格处理。 4．课程设计结束一周内，指导教师提交成绩和设计总结。 5．设计过程考核和成绩在教师手册中有记载。 课程设计报告内容 课程设计报告内容、格式各专业根据专业不同统一规范，经教研室主任审核、主管院长审批备案。 注： 1．课程设计任务书和指导书在课程设计前发给学生，设计任务书放置在设计报告封面后和正文目录前。 2．为了节省纸张，保护环境，便于保管实习报告，统一采用A4纸打印（正文采用宋体五号字）或手写。
13/14学年第一学期 微机控制技术课程设计任务书 指导教师：蔡长青刘文洲班级：自动1041.2 地点：PLC 实验室 课程设计题目：窗帘自动控制系统 一、课程设计目的 本课程设计的目的在于培养学生运用已学的微机控制技术的基础知识和基本理论，加以综合运用，进行微机控制系统设计的初等训练，掌握运用微机控制技术的原理、设计内容和设计步骤，为从事相关的毕业设计或今后的工作需要打下良好的基础。 二、课程设计内容（包括技术指标） 设计并制作一个窗自动控制系统，可以根据各种条件手动或自动控制窗及窗帘的开度。 1.系统包括遥控器，自选电光源、窗开闭机构。 遥控器由键盘和液晶显示器（显示窗和窗帘状态以及其它必要的信息）组成。 自制电光源由3个发光二极管组成，具有4种发光强度：灭、暗、较亮、亮。 窗帘高0.5米，宽1米，开闭用电机驱动，可以实现“全关、位置1、位置2及全开”四种开度。窗帘由电机、帘架、帘布组成。用1个发光二极管模拟窗的状态，亮代表开，灭代表关。 2.可以使用直流电机、异步电机或步进电机，定位传感器自选。 三、课程设计原则 1、尽可能地满足被控对象的控制要求； 2、在满足控制的前提下，力求使控制系统简单、经济； 3、保证控制系统安全可靠； 四、课程设计步骤 1、对控制系统任务和要求作深入的调查研究，明确控制任务； 2、对多个可行方案进行比较，选出最佳方案 3、进行详细的设计与论证 4、给出理论分析与计算， 5、给出系统总体框图、 6、给出核心电路原理图、 7、给出主要流程图、 8、给出程序清单及有关设计文件 9、撰写设计说明书 五、时间安排 时间内容备注 PLC实验室 12月23日集中讲解课程设计要求，分配设 计题目，明确任务和具体安排 12月24日检查任务书、检查设计方案PLC实验室 12月26日检查设计PLC实验室
基于单片机的温度控制器设计 内容摘要：该温度报警系统以AT89C51单片机为核心控制芯片，实现温度检测报警功能的方案。该系统能实时采集周围的温度信息，程序内部设定有报警上下限，根据应用环境不同可设定不同的报警上下限。该系统实现了对温度的自动监测和自动调温功能。 关键词：AT89C51ADC0808 温度检测报警自动调温 Abstract：The temperature alarm system AT89C51 control chip, realize temperature detection alarm function scheme. The system can collect real-time temperature information around that internal procedures set alarm equipped, according to different application environment can be set different alarm upper. The system realizes the automatic monitoring of temperature. The instrument can achieve the automatic thermostat function. Keywords：AT89C51 ADC0808Temperature detectingalarmautomatic thermostat 引言：本课题是基于单片机的温度控制器设计，经过对对相关书籍资料的查阅确定应用单片机为主控模块通过外围设备来实现对温度的控制。实现高低温报警、指示和低温自加热功能（加热功能未在仿真中体现）。 1．设计方案及原理 1.1设计任务 基于单片机设计温度检测报警，可以实时采集周围的温度信息进行显示，并且可以根据应用环境不同设定不同的报警上下限。 1.2设计要求 (1)实时温度检测。 (2)具有温度报警功能。 (3)可以设报警置温度上下限。 (4)低于下限时启动加热装置。 1.3总体设计方案及论证
目录 第一章课程设计要求及电路说明 (3) 1.1课程设计要求与技术指标 (3) 1.2课程设计电路说明 (4) 第二章课程设计及结果分析 (6) 2.1课程设计思想 (6) 2.2课程设计问题及解决办法 (6) 2.3调试结果分析 (7) 第三章课程设计方案特点及体会 (8) 3.1 课程设计方案特点 (8) 3.2 课程设计心得体会 (9) 参考文献 (9) 附录 (9)
第一章课程设计要求及电路说明 1.1课程设计要求与技术指标 温度控制器的设计 设计要求与技术指标： 1、设计要求 （1）设计一个温度控制器电路； （2）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图； （3）撰写设计报告。 2、技术指标 温度测量范围0—99℃，精度误差为0.1℃；LED数码管直读显示；温度报警指示灯。
1.2课程设计电路说明 1.2.1系统单元电路组成 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 1.2.2设计电路说明 主控制器：CPU是整个控制部分的核心,由STC89C52芯片连同附加电路构成的单片机最小系统作为数据处理及控制模块. 显示电路：显示电路采用4个共阳LED数码管，用于显示温度计的数值。报警电路：报警电路由蜂鸣器和三极管组成，当测量温度超过设计的温度时，该电路就会发出报警。 温度传感器：主要由DS18B20芯片组成，用于温度的采集。 时钟振荡：时钟振荡电路由晶振和电容组成，为STC89C52芯片提供稳定的时钟频率。
第二章课程设计及结果分析 2.1课程设计 2.1.1设计方案论证与比较 显示电路方案 方案一：采用数码管动态显示 使用一个七段LED数码管，采用动态显示的方法来显示各项指标，此方法价格成本低，而且自己也比较熟悉，实验室也常备有此元件。 方案二：采用LCD液晶显示 采用1602 LCD液晶显示，此方案显示内容相对丰富，且布线较为简单。 综合上述原因，采用方案一，使用数码管作为显示电路。 测温电路方案 方案一：采用模拟温度传感器测温 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。 方案二：采用数字温度传感器 经过查询相关的资料，发现在单片机电路设计中，大多数都是使用传感器，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 综合考虑，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。 2.1.2设计总体方案 根据上述方案比较，结合题目要可以将系统分为主控模块，显示模块，温度采集模块和报警模块，其框图如下：
目录 1.引言 (2) 2 设计要求及分析 (3) 2.1电冰箱温度自动调节功能 (3) 2.3电源过欠压保护功能 (3) 2.4压缩机开启延时功能 (3) 2.5故障报警功能 (3) 3. 自动控制系统硬件结构设计 (4) 3.1主要部件选择与功能实现 (4) 3.1.1 单片机选型及功能介绍 (4) 3.1.2 A/D转换器选型及功能介绍 (5) 3.1.3 74LS373简介 (5) 3.2检测及控制电路 (6) 3.2.1 传感器的选择与温度自动调节功能的实现 (6) 3.2.2 电冰箱的过欠压保护电路及功能实现 (8) 3.2.3 电冰箱的开启延时电路及功能的实现 (9) 3.2.4 自动除霜功能的实现 (10) 3.2.5 报警器 (11) 总结 (13) 参考文献 (14)
电冰箱自动控制系统的设计 1.引言 冰箱自动控制系统在正常工况下工作，当运行过程中需要进行自动调节时，系统能通过预设程序进行调节，要求控制系统应有一定的应变能力。 对于冰箱性能的主要调节指标是箱体温度由此实现的功能有自动温度调节，自动除霜等。 要求维持冰箱的冷藏冷冻室温度维持在预先设定的数值，当箱内温度高于或低于这一值时判断启动或关闭压缩机，使温度回归。 系统还要求累计压缩机运行时间和检测环境温度，来判断是否满足化霜条件，当满足化霜条件时，接通化霜加热丝，同时断开压缩机和风机，当完成化霜工作后恢复压缩机风机的工作。 另外当运行达到安全极限时，要求系统能采取一些相应的保护措施，促使运行离开安全极限，返回到正常情况，以防事故。 属于生产保护性措施的有两类：一类是硬保护措施；一类是软保护措施。 例如电源的过欠压保护，压缩机开启延时，故障自检报警等. 本系统通过监控环境温度，冰箱的冷冻，冷藏室温度，电源电压等数据，通过处理判断调整冰箱的运行以达到预期的运行效果。使冰箱在节能，储藏效果，安全方面都能进行自动有效的控制。
技术参数和设计任务：1、利用单片机AT89S51实现对温度物理量的控制，以实现对温度控制的目的；2、为达到电源输出5V电压目标，完成电源电路的设计；3、为达到数码管显示目标，完成显示电路的设计；4、为达到键盘控制的目标，完成键盘电路的设计；5、为达到检测温度的目标，完成检测电路的设计；6、完成报警设计；7、进行软件设计[分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块；编写数字调节器软件模块；编写A/D转换器处理程序模块；编写输出控制程序模块；其它程序模块(数字滤波、显示与键盘等处理程)等等。一、本课程设计系统概述1、系统原理温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机 AT89S51 获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备 (压缩制冷器) ，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器) 。当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声。系统中将通过串口通讯连接PC机存储温度变化时的历史数据，以便观察整个温度的控制过程及监控温度的变化全过程。2、系统结构图本设计以AT89S51单片机为主控核心设计的一个温度控制系统，低温时可控制加热设备，高温时控制风扇，超出设定最高温度值时蜂鸣器发出声响报警。 图1 总体硬件方框图 3、文字说明控制方案（1）温度测量部分方案 DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统，可直接将温度
郑州科技学院 《模拟电子技术》课程设计 题目温度控制器 学生姓名 专业班级 学号 院（系）信息工程学院 指导教师 完成时间 2015年12月31日
郑州科技学院 模拟电子技术课程设计任务书 专业 14级通信工程班级 2班学号姓名 一、设计题目温度控制器 二、设计任务与要求 1、当温度低于设定温度时，两个加热丝同时通电加热，指示灯发光； 2、当水温高于设定温度时，两根加热丝都不通电，指示灯熄灭； 3、根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，并写出详细的设计过程； 4、利用Multisim软件画出一套完整的设计电路图，并列出所有的元件清单； 5、安装调试并按规定格式写出课程设计报告书. 三、参考文献 [1]吴友宇.模拟电子技术基础[M]. 清华大学出版社,2009.52~55. [2]孙梅生.电子技术基础课程设计[M]. 高等教育出版社,2005.25~28. [3]徐国华.电子技能实训教程[M]. 北京航空航天大学出版社,2006.13 ~15. [4]陈杰,黄鸿.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社,2008.22~25. [5]翟玉文等.电子设计与实践[M].北京:北京中国电力出版社,2005.11~13. [6]万嘉若,林康运.电子线路基础[M]. 高等教育出版社,2006.27 ~29. 四、设计时间 2015 年12月21 日至2015 年12 月31 日 指导教师签名： 年月日
本设计是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、使用寿命长、具有一定的实用性等优点的温度控制电路。本文设计了一种温度控制器电路，该系统采用模拟技术进行温度的采集与控制。主要由电源模块，温度采集模块，继电器模块组成。 现代社会科学技术的发展可以说是突飞猛进，很多传统的东西都被成本更低、功能更多、使用更方便的电子产品所替代，本课程设计是一个以温度传感器采用LM35的环境温度简易测控系统，用于替代传统的低精度、不易读数的温度计。但系统预留了足够的扩展空间，并提供了简单的扩展方式供参考，实际使用中可根据需要改成多路转换，既可以增加湿度等测控对象，也能减少外界因素对系统的干扰。 首先温度传感器把温度信号转换为电流信号，通过放大器变成电压信号，然后送入两个反向输入的运算放大器组成的比较器电路，让电位器来改变温度范围的取值，最后信号送入比较器电路，通过比较来判断控制电路是否需要工作。此方案是采用传统的模拟控制方法，选用模拟电路，用电位器设定给定值，反馈的温度值与给定的温度值比较后，决定是否加热。 关键词：温度传感器比较器继电器
基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。
目录 1.原理电路的设计 (11) 1.1总体方案设计 (11) 1.1.1简单原理叙述 (11) 1.1.2设计方案选择 (11) 1.2单元电路的设计 (33) 1.2.1温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (33) 1.2.2电压信号的处理单元——运算放大器 (44) 1.2.3电压表征温度单元 (55) 1.2.4电压控制单元——迟滞比较器 (66) 1.2.5驱动单元——继电器 (88) 1.2.6 制冷部分——Tec半导体制冷片 (99) 1.3完整电路图 (1010) 2.仿真结果分析 (1111) 3 实物展示 (1313) 3.1 实物焊接效果图 (1313) 3.2 实物性能测试数据 (1414) 3.2.1制冷测试 (1414) 3.2.2制热测试 (1818) 3.3.3性能测试数据分析 (2020) 4总结、收获与体会 (2121) 附录一元件清单 (2222) 附录二参考文献. (2323)
摘要 本课程设计以温度传感器LM35、运算放大器UA741、NE5532P及电压比较器LM339 N为电路系统的主要组成元件，扩展适当的接口电路，制作一个温度控制系统，通过室温的变化和改变设定的温度，来改变电压传感器上两个输入端电压的大小，通过三极管开关电路控制继电器的通断，来控制Tec制冷片的工作。这样循环往复执行这样一个周期性的动作，从而把温度控制在一定范围内。学会查询文献资料，撰写论文的方法，并提交课程设计报告和实验成品。 关键词：温度；测量；控制。
Abstract This course is designed to a temperature sensor LM35, an operational amplifier UA741，NE5532P and a voltage comparator LM339N circuit system of the main components. Extending the appropriate interface circuit, make a temperature control system. By changing the temperature changes and set the temperature to change the size of the two input ends of the voltage on the voltage sensor, an audion tube switch circuit to control the on-off relay to control Tec cooling piece work. This cycle of performing such a periodic motion, thus controlling the temperature in a certain range. Learn to query the literature, writing papers, and submitted to the curriculum design report and experimental products. Key words: temperature ; measure ;control
冰箱温度智能控制系统的设计 目录 第一章概论..................................... 错误!未定义书签。 一．电冰箱的系统组成 (2) 二．工作原理： (3) 三．本系统采用单片机控制的电冰箱主要功能及要求 (4) 第二章硬件部分 (4) 一．系统结构图 (4) 二．微处理器（单片机） (5) 三．温度传感器 (8) 四．电压检测装置 (8) 五．功能按键 (9) 六．压缩机，风机、电磁阀控制 (9) 七．故障报警电路 (9) 第三章软件部分 (10) 一、主程序：MAIN (10) 二、初始化子程序：INTI1 ......................... 错误!未定义书签。 三、键盘扫描子程序：KEY ......................... 错误!未定义书签。 四．打开压缩机子程序：OPEN (13) 五．关闭压缩机：CLOSE (15) 六．定时器0中断程序：用于压缩机延时............ 错误!未定义书签。 七．延时子程序.................................. 错误!未定义书签。第四章分析与结论.................................. 错误!未定义书签。
电冰箱温度测控系统设计 目前市场销售的双门直冷式电冰箱，含有冷冻室和冷藏室，冷冻室通常用于冷冻的温度为-6～-18℃；冷藏室用于在相对冷冻室较高的温度下存放食品，要求有一定的保鲜作用，不能冻伤食品，室温一般为0～10℃. 传统的电冰箱温度一般是由冷藏室控制，冷藏室、冷冻室的不同温度是通过调节蒸发器在两室的面积大小来实现的，温度调节完全依靠压缩机的开停来控制.但是冰箱内的温度受诸多因素的影响，如放入冰箱物品初始温度的高低、存放品的散热特性及热容量、物品在冰箱的充满率、环境温度的高低、开门的频繁程度等.因此对这种受控参数及随机因素很多的温度控制，既难以建立一个标准的数学模型，也无法用传统的PID调节来实现.一台品质优良的电冰箱应该具有较高的温度控制精度，同时又有最优的节能效果，而为了达到这一设计要求采用模糊控制技术无疑是最佳的选择. 一．电冰箱的系统组成 液体由液态变为气态时，会吸收很多热量，简称为“液体汽化吸热”，电冰箱就是利用了液体汽化的过程中需要吸热的原理来制冷的。 蒸气压缩式电冰箱制冷系统原理图如图1-1所示，主要由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、蒸发器等部件组成，其动力均来自压缩机，干燥过滤器用来过滤赃物和干燥水分，毛细管用来节流降压，热交换器为冷凝器和蒸发器。制冷压缩机吸入来自蒸发器的低温低压的气体制冷剂，经压缩后成为高温高压的过热蒸气，排入冷凝器中，向周围的空气散热成为高压过冷液体，高压过冷液体经干燥过滤器流入毛细管节流降压，成为低温低压液体状态，进入蒸发器中汽化，吸收周围被冷却物品的热量，使温度降低到所需值，汽化后的气体制冷剂又被压缩机吸入，至此，完成一个循环。压缩机冷循环周而复始的运行，保证了制冷过程的连续性。
基于单片机控制的智能窗的设计 摘要 我们现在使用的窗户大部分采用人工关闭方式，不具有自动防盗、防雨、防煤气中毒等人性化的功能；平时我们外出时经常忘记关闭窗户，遇上下雨时，雨水会进入室内，对室内的电器、摆设等物品造成不必要的损害。晚上睡觉时我们通常把窗户关死，一旦燃气发生泄漏，由于室内不透气造成窒息中毒致残、致死的事件时有发生。为了防盗，我们一般在窗户外面安装防护栏，但如今很多城市为了美化市容通常不允许安装防盗窗。再者，现在使用的窗户大多数是单纯推拉式或平移式的，这给在楼层高的住户擦拭玻璃带来很大困难。本文借助单片机、电子电路及传感器的知识设计了可以实现清晨自动开窗、防雨、智能防盗和可燃性气体泄漏时报警并开窗，从而可解决现实生活中存在的很多问题。本智能窗的设计本着安全、方便、节能、人性化的原则进行，可使现代生活显著提高。 关键词：防风雨防盗 51单片机智能 目录 第1章总体方案的设计 (3) 1.1 本设计的主要任务和内容 (3) 1.2 控制系统架构图 (6) 第2章机械结构的设计 (4) 2.1 自动开关窗机械传动形式设计 (4) 2.1.1自动开关窗任务分析 (4) 2.1.2齿轮齿条参数选择 (4) 第3章自动控制系统主要硬件的设计 (5) 3.1 单片机选型 (5) 3.1.1单片机发展过程 (5) 3.1.2单片机发展趋势 (5) 3.1.3AT89S51单片机简介 (6) 3.2 数据检测传感器的选择 (6) 3.2.1数据检测传感模块组成 (6) 3.2.2传感器选型及电路 (10) 3.3 A/D转换电路的设计.................................................... １１
基于单片机的空调温度控制器设计设计
接口技术课程设计报告基于单片机的空调温度控制器设计 摘要 设计了基于AT89C52的高精度家用空调温度控制系统，系统硬件主要由电源电路、温度采集电路（DS18B20）、键盘、显示电路、输出控制电路及其他辅助电路组成；软件采用8051C语言编程；该系统可以完成温度的显示、温度的设定、空调的控制等多项功能。 关键词：单片机；DS18B20；温度检测；显示
目录 1 设计目的及要求 (1) 1.1 设计目的和意义 (1) 1.2 设计任务与要求 (1) 2 硬件电路设计 (2) 2.1 总体方案设计 (2) 2.2 功能模块电路设计 (3) 2.2.1 单片机的选型 (3) 2.2.2 振荡电路设计 (5) 2.2.3 复位电路设计 (5) 2.2.4 键盘接口电路设计 (6) 2.2.5 温度测量电路设计 (6) 2.2.6 系统显示电路设计 (7) 2.2.7 输出控制电路设计 (8) 2.3 总电路设计 (8) 2.4 系统所用元器件 (9) 3 软件系统设计 (10) 3.1 软件系统总体方案设计 (10) 3.2 软件流程图设计 (10) 4 系统调试 (12) 5 总结 (13)
5.1 本系统存在的问题及改进措施 (13) 参考文献 (14) 附录1：系统的源程序清单 (15) 附录2：系统的PCB图 (39)
1 设计目的及要求 1.1 设计目的和意义 21世纪的人们生活质量不断提高，同时也对高科技电子产业提出了更高的要求，为了使人们生活更人性化、智能化。我设计了这一基于单片机的空调温度控制系统，人们只有生活在一定的温度环境内才能长期感觉舒服，才能保证不中暑不受冻，所以对室内温度要求要高。对于不同地区空调要求不同，有的需要升温，有的需要降温。一般都要维持在21~26°C。 目前，虽然我国大量生产空调制冷产品，但由于我国人口众多，需求量过盛，在我国的北方地区，还有好多家庭还没有安装有效地室内温控系统。温度不能很好的控制在一定的范围内，夏天室内温度过高，冬天温度过低，这些均对人们正常生活带来不利的影响，温度、湿度均达不到人们的要求。以前温度控制主要利用机械通风设备进行室内、外空气的交换来达到降低室内温度，实现室内温度适宜人们生活。以前通风设备的开启和关停，均是由人手动控制的，即由人们定时查看室内外的温度、湿度情况，按要求开关通风设备，这样人们的劳动强度大，可靠性差，而且消耗人们体力，劳累成本过高。为此，需要有一种符合机械温控要求的低成本的控制器，在温差和湿度超过用户设定值范围时，启动制冷通风设备，否则自动关闭制冷通风设备。鉴于目前大多数制冷设备现在状况，我设计了一款基于MCS51单片机的空调温度控制系统。 1.2 设计任务与要求 系统要求利用单片机设计一空调温度控制器，能够实时检测并显示室温，能够利用键盘设定温度，并且和室温进行比较，当室温低于设定温度时，系统能够驱动加热系统工作，当室温高于设定温度时，系统能够驱动制冷系统工作，当两者温度相等时，不做动作。
摘要 在日常生活及工农业生产中，对温度的检测及控制时常显得极其重要。因此，对数字显示温度计的设计有着实际意义和广泛的应用。本文介绍一种利用单片机实现对温度只能控制及显示方案。本毕业设计主要研究的是对高精度的数字温度计的设计，继而实现对对象的测温。测温系数主要包括供电电源，数字温度传感器的数据采集电路，LED显示电路，蜂鸣报警电路，继电器控制，按键电路，单片机主板电路。高精度数字温度计的测温过程，由数字温度传感器采集所测对象的温度，并将温度传输到单片机，最终由液晶显示器显示温度值。该数字温度计测温范围在-55℃~+125℃，精度误差在±0.5℃以内，然后通过LED数码管直接显示出温度值。数字温度计完全可代替传统的水银温度计，可以在家庭以及工业中都可以应用，实用价值很高。 关键词：单片机：ds18b20：LED显示：数字温度. Abstract In our daily life and industrial and agricultural production, the detection and control of the temperature, the digital thermometer has practical significance and a wide range of applications .This article describes a programmer which use a microcontroller to achieve and display the right temperature by intelligent control .This programmer mainly consists by temperature control sensors, MCU, LED display modules circuit. The main aim of this thesis is to design high-precision digital thermometer and then realize the object temperature measurement. Temperature measurement system includes power supply, data acquisition circuit, buzzer alarm circuit, keypad circuit, board with a microcontroller circuit is the key to the whole system. The temperature process of high-precision digital thermometer, from collecting the temperature of the object by the digital temperature sensor and the temperature transmit ted to the microcontroller, and ultimately display temperature by the LED. The digital thermometer requires the high degree is positive 125and the low degree is negative 55, the error is less than 0.5, LED can read the number. This digital thermometer could
快速查阅手册
界面说明 1. ON/OFF 开关键– UP （向上）键增加温度值 2. DOWN（向下）键降低数值–激活/停止手动除霜 3. 设定温度键 4. Prg/mute编程/消音键 5. 故障或错误报警图标 6. 高/低温警告图标 7. 化霜开始时此图标亮起 8. 压缩机起动时此图标亮起 9. 蒸发器风机起动时此图标亮起 10. 当辅助输出激活时图标亮起 控制器的主要功能
关机 当控制器关闭时，显示屏上显示OFF ，所有的内部继电器停止工作（不得电） 开机 当控制器打开时，有个特别的步骤测试显示器和按键。显示器亮起2秒钟。 三条横杠 “---“ 在屏幕上显示2秒钟，控制器就可以操作了。 压缩机图标闪烁，表示压缩机延迟起动，处于安全保护时间内 冰箱内温度设定 显示或设定温度，按以下步骤： 保持SET 按键按住超过1秒钟。控制器显示温度值； 通过上/下键增加或降低设定值，直到达到设定值； 再次按SET 按键，确认新的温度值。 常用参数（类别F ） 按Prg/mute 键超过5秒钟，控制器显示常用参数代码（类别F ）。 –如果激活了报警，按下此键，可以先将蜂鸣器消音。 常用参数列表： St, rd, rt, rH, rL, dI, dt1, dt2, dP1, dP2, dd, d8, d/1, d/2, AL, AH, Ad, F1, Fd 配置参数 配置参数由密码保护，以防止出现不应该的修改，或者由未经授权的人员擅自修改。 （类别C ） 1. 同时按住Prg/Mute 和Set 按键3秒钟以上，显示屏显示闪烁的数字“0”，是 输入密码的提示符 2. 按UP 键设定密码– CAREL 温度控制器的密码设置为11(通过这个密码可以进入 配置参数 3. 按Set 键进入程序模式，通过上下键滚动找到相应的参数 4. 显示屏上显示优先调节参数项（类别C 参数）/2
课程设计大纲 学院名称电气工程与自动化学院课程名称传感器原理 开课系（或教研室）测控技术与仪器 执笔人韩凯 审定人孙凯 修（制）订日期2013年1月13日
山东轻工业学院 课程设计任务书 学院电气工程与自动化学院专业测控技术与仪器 姓名韩凯班级10-2 学号201002051071 题目基于单片机的电冰箱温度控制器设计 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 一、主要内容 利用51单片机、温度传感器DS18B20、过欠电压检测电路等设计出冰箱温控器 二、基本要求 掌握51单片机的使用，掌握温度传感器与相关电路的工作原理与设计关键点。本系统可实现电冰箱温度设置、电冰箱过欠压检测、开门显示、压缩机开启延时等功能。 三、参考文献 [1] 求是科技.8051系列单片机C程序设计完全手册[M].北京:人民邮电出版社,2006 [2] 张鑫等.单片机原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2006 [3] 谭浩强.C程序设计(第三版)[M].北京:清华大学出版社,2005 [4] 周兴华.单片机智能化产品——C语言设计实例详解[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007 [5] 张齐等.单片机应用系统设计技术——基本C语言编程[M].北京:电子工业出版社,2004 [6] 王东锋,董冠强.单片机C语言应用100例[M].北京:电子工业出版社,2009 [7] 余瑾,姚燕.基于DS18B20测温的单片机温度控制系统[J].单片机开发与应用,2009,25（3-2）:105-106. 完成期限：自2013 年 1 月 6 日至2013 年 1 月10 日指导教师：孙凯系（或教研室）主任：孙涛 2