基于AT89C51單片機的溫度測控系統(tǒng)設計

摘要：設計一款基于AT89C51單片機的溫度測控系統(tǒng)，介紹該系統(tǒng)的工作原理和設計方法。該系統(tǒng)溫度信號由數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集，送AT89C51單片機進行處理，并通過數(shù)碼管顯示?？販夭糠质褂?×4矩陣按鍵進行溫度上限和下限的設定，當溫度超過設定值范圍后，單片機將發(fā)出控制信號啟動升溫裝置或降溫裝置，使溫度保持在一定的范圍。實驗測試證明，設計的樣機系統(tǒng)測溫控溫精度均為0．1℃，測溫控溫的范圍可達-55～+125℃，可應用于家用電器、汽車、冷庫等領域。
關鍵詞：AT89C51；DS18B20；數(shù)碼管；溫度測控

0 引言
溫度的測量和控制在日常生活和工業(yè)領域中具有廣泛的應用，隨著人們生活水平的大幅提高，對溫度測量控制的精度和范圍也有著更高的要求。在工業(yè)企業(yè)中，如何提高溫度控制對象的運行性能一直以來都是控制人員和現(xiàn)場技術人員努力解決的問題，這類控制對象慣性大，滯后現(xiàn)象嚴重，存在很多不確定的因素，難以建立精確的數(shù)學模型，從而導致控制系統(tǒng)性能不佳，甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控等現(xiàn)象。PID控制方式控制穩(wěn)定且精度高，但是控制對象的模型難以建立，并且當擾動因素不明確時，參數(shù)調整較復雜。本文采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，該傳感器具有微型化、封裝簡單、低功耗、高性能抗干擾能力、測量范圍廣、強易配處理器等優(yōu)點，可使系統(tǒng)測量更加精確，電路更加簡單。實驗測試證明，設計的樣機系統(tǒng)測溫控溫精度均為0．1℃，測溫控溫的范圍可達-55～+125℃，可應用于家用電器、汽車、冷庫等領域。

1 系統(tǒng)總體方案
該系統(tǒng)將檢測點的溫度采集之后發(fā)送到單片機進行處理，并通過4×4矩陣按鍵進行溫度上限和下限的設定。當溫度超過設定值范圍后，單片機將發(fā)出控制信號啟動升溫裝置或降溫裝置，使溫度恒定在一定的范圍。系統(tǒng)主要包括溫度采集模塊、4×4行列式矩陣按鍵模塊、主控模塊、溫度控制模塊、測溫控溫顯示模塊等，其結構框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設計
2．1 溫度檢測模塊
該系統(tǒng)溫度測量部分采用DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20，它具有微型化、低功耗、高性能抗干擾能力、測量范圍廣、強易配處理器等優(yōu)點，DS18B20可直接將溫度轉化成串行數(shù)字信號給單片機處理，它具有三引腳TO-92小體積封裝形式，溫度測量的范圍為-55～+125℃，測溫分辨率可達到0．062 5℃。
2．2 4×4行列式按鍵模塊
該系統(tǒng)采用4×4行列式矩陣按鍵輸入，其中除了0～9這10個相應數(shù)字溫度按鍵外，還設計了溫度重設按鍵、確定按鍵、零下溫度選擇按鍵和小數(shù)點按鍵等用來控制溫度。該系統(tǒng)采用的是非編碼式鍵盤，按鍵的識別采用的是全局掃描法。
2．3 主控模塊
該設計采用AT89C51單片機作為主控芯片。該芯片是一款高性能的CMOS 8位微處理器，自帶4 KB閃存，產(chǎn)品性價比高，滿足系統(tǒng)的設計需求。該系統(tǒng)中主控芯片AT89C51不斷的對采集到的溫度信號與輸入的控制溫度進行比較，若超出設定范圍則啟動升溫或降溫裝置，直至溫度到達設定的范圍區(qū)間內。