基于数字温度传感器的恒温控制系统设计外文翻译资料

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毕业论文（设计）

英文翻译

原文标题 Constant temperature control system design based on digital temperature sensor

译文标题 基于数字温度传感器的恒温控制系统设计

基于数字温度传感器的恒温控制系统设计

刘瑞涛

石家庄职业技术学院，石家庄市中山长信西街12号

liu_805111@163.com

摘要：本文以Atmel公司生产的AT89S51为控制核心，研究了以AT89S51为核心的恒温控制系统。该系统具有体积小、成本低、功能强、操作简单、用途广泛等特点。本设计通过单片机控制DS18B20实时采集温度信息，键盘设置温度、时间和状态，利用lcd 1602显示相关信息的方法，实现了基于单片机的恒温控制系统的设计。最后，实验结果表明该设计是可行的。 温度显示、定时系统以及根据温度激活相应的功能电路等功能，具有一定的创新性和实用性。

关键词：恒温系统；单片机；AT89S51；DS18B20；LCD 1602

1. 导言

温度是我们生活和生产中的基本物理量。在工农业发展过程中，温度的获取、测控直接关系到安全生产和生产效率的提高。因此，温度的检测与控制一直是工农业生产中需要考虑的重要参数。 该系统采用数字温度传感器DS18B20采集温度。它是美国达拉斯半导体公司生产的数字温度传感器，是世界上第一个支持“一线总线”接口的温度传感器。 软管内部使用的专利技术。所有的传感器和转换电路都集成到集成电路中，这些集成电路就像晶体管一样。第一线总线特性独特、经济，使用户可以方便地建立传感器网络，这就为建立测量系统引入了新的概念。

1. 恒温系统整体设计综述

恒温系统的总体功能设计如下：

1. 实时采集和转换得到温度，设定上限和下限阈值，超过上限时启动制冷开关；低于下限温度启动加热开关；
2. 实时显示当前温度，设置温度限值以及其他定时设置的参数等。图1.1是基于单片机控制系统的温度控制系统框图。该系统由四个模块组成：单片机最小系统电路，按键采集电路，实时温度和设定温度显示电路，温度采集转换电路和指示灯电路、报警电路、加热电路、制冷电路等功能模块电路。

图1 系统框图

1. 硬件电路设计
2. 微控制器外围电路

微控制器外围电路如图2所示。键盘扫描电路可以用于独立的键形式，也可以采用键盘矩阵的形式，例如使用独立的键可以使用四个引脚。在P1端口上，如果使用矩阵键盘，则需要8引脚的P1端口，其中行扫描连接4位低位，列扫描连接4位高位。LCD模块可以作为以下连接，p0端口连接LCD1602的d0-d7数据端口，然后从与LCD的RS、RW、E控制引脚连接的P1或P2端口中找出3个引脚。通过单片机将采集的温度、设定时间，将温度和其他信息显示在液晶屏幕上。P2.1引脚连接DS18B20的DQ引脚，通过该引脚采集并翻译出温度信息到单片机内部。P2.2与蜂鸣器报警电路相连，当捕获温度大于极限阈值或小于下限阈值时，蜂鸣器报警和敲响警报。同时，当温度高于上限温度时，采用P2.4控制启动制冷电路；当温度低于下限温度时，采用P2.3控制启动热电路。RS选择端，RW选择端，启用LCD模块LCD 1602的控制端，分别由P2.5、P2.6、P2.7引脚控制。采用P2.0引脚连接的LED来检测键扫描信号的传输情况，并以常数表示设定时间。由于AT89S51有4个P端口，32个引脚，所以上述所需的引脚由单片机提供，没有外部扩展接口。

图2 单片机接口电路

1. 实时测温电路

DS18B20可以采用外部供电方式和寄生供电方式，该系统采用外部供电方式。原理图如图3所示。其优点是电路简单，只需在日期端口中添加一个拉出电阻，同时，温度高于100℃也可以像往常一样采集温度，而对单总线的要求相对较低，只要能考虑时序问题。温度转换过程分为三个步骤：首先，主机作为复位操作并接收DS18B20响应(存在)脉冲；其次，主机发送跳过ROM的操作命令；最后，主机写入转换温度的操作命令。这里解释一下，跳过ROM命令的第二步只是总线上的一个设备，为了节省时间和简化操作。如果总线上有多个设备，那么跳过ROM命令将使多个设备同时响应，这样就会出现数据冲突。在GND必须接地的硬件上，通常采用4.7K的拔起电阻。

图3实时测温电路

1. 恒温系统软件程序设计

程序设计的总体思路是：首先对先前的初始化设置，输入扫描、采集、整理更多，输出控制系统循环。启动初始化设置主要设置蜂鸣器、制冷电路、加热电路均关闭，设定温度为20摄氏度。定时计数器T0工作方式之一，其中使用中断模式和设置的时间为50毫秒。液晶显示屏显示设定温度、温度实时采集、定时时间等时间信息。在全身循环中，首先，键盘扫描和实时温度采集，然后，对采集温度和设定温度进行了比较。如果采集温度超过设定的温度上限开式冷却电路，如果采集温度低于设定的最低温度即加热电路开启。并行应该判断是否按下定时键，然后决定是否打开定时器中断定时。

图4 主程序流程

1. 温度数据分析

DS18B20通过片上温度测量技术测量温度。测量温度范围为-55℃~125℃，将温度值转换为9个数量级，温度数字转换典型时间为200 ms。实时采集温度值与实时采集温度值的比较标准温度计测量的温度值，可以得到测量误差和相对误差。表1所示的相关数据。绝对误差根据方程(1)：

O~=~—A （1）

计算结果表明，相对误差是按方程计算的（2）

Y=0~/~*100% （2）

误差来源：DS18B20与温度计之间的热源距离、温度计本身的精度和测量方法不精确。

表1 测量值和实际温度表

由于制冷设备成本较高，因此本文设计的系统只配备了加热设备。温度控制方法通过设置阈值来控制开关，当温度上升到超过关闭电源的临界值时，当温度降到开启电源开关的临界值以下时。

1. 结论

本文设计了一种基于AT89S51单片机的恒温系统控制芯片，该控制芯片具有市场普遍、价格低廉等特点，充分利用了单片机的优点。单片机的I/O接口和内部资源，即按键构成键盘作为输入设备，通过它设置温度、定时时间等信息，以LCD1602液晶显示器为输出信号，用于显示设定温度、实时采集温度、定时时间等信息.DS18B20数字温度传感器作为温度采集装置，用单片机连接到一个I/O端口，根据数据传输的时序，其它设备如蜂鸣器、制冷设备、加热设备分别通过驱动芯片或晶体管连接到微控制器I/O.。硬件电路设计简单，工作性能可靠，可扩展性强，温度测量精度和转换速度满足常规工业要求。 农业生产和日常生活对温度的要求。

参考文献：

[1]Cheng ShouHong, Zhou XiaoLiang, Liang GuangFa, The design of air conditioning controller based on single chip microcomputer [J]. Practical world, 2011, 31 (1):86-88.

[2]Lv FangYao, Zhang ChiJun, Yan Yong, A kind of high accuracy temperature measures technology research [J]. Electronic measurement technology, 2011, 34 (8):88-90.

[3]Tian Yun, Design and manufacture of Non-contact thermometer [J].The electronic production, 2011, 14 (4):20-22.

[4]She DongSheng, Wang XiaoDong, Zhang XiWen, Dynamic test technique of micro-cantilever temperature characteristic in high temperature environment [J]. Chinese Journal of scientific instrument, 2010, 31 (11): 2494-2499.

[5]Chen ShiXia, Qi FuFeng, Ding GuoChen, Programmable filter is designed based on AT89S52 single chip microcomputer [J]. Foreign electronic measurement technology, 2010, 29 (3):39-44.

[6]Li Gun, Wang RuiHong, Qin KaiYu, An improved timing recovery method [J]. Journal of electronic measurement and instrument, 2010, 23 (7): 46-50.

[7]Zhang Nan, Talk shallowly microcontroller technology and application [J]. Science and technology innovation, 2009349 (4): 185

[8]He DongPo, Ren GuiBo, Han ChunPeng. application of DS18B20 in the temperature field measuring of highway subgrade in seasonal in seasonal frost regions [J]. Electronic technology application, 2010, 36(4):48-50

[9]Li YanJie, Pan GuoFeng, Wang YinYu, Fault wave record system design and realize based on single chip microcomputer [J]. Electronic measurement technology, 2010, 33(3): 72-7

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