基于51单片机的多点温度控制系统设计.pdf

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1、基于5 l 单片机的多点温度控制系统设计奚建荣(渭南师范学院陕西渭南7 1 4 0 0 0)摘要：钎时霹前壁挂炉采暖中温度控制不准确的现状，以单冀杌为控制中心，采用D a l l a s 公司的“一线总线”数字化温度谤感器D S l 8 8 2 0 以覆稼净羧稍器箨，设谤一毂多点溯溢及温度獯稍系统；系统悫够霹嚣瀵量多点滠震，并壤据溢度设定实时控制备回路通断及壁挂炉的燃烧与停J k，从而进一步提高居室的舒适性及采暖系统的经济性。关键词：5 1 单片机；D S l 8 8 2 0；多点温度检测；温度控制系统巾嚣分类号：T P 2 7 4文藏麟浚璃：B文攀编号：1 0 0 4 3 7 3 X(2 0

2、 0 9)0 2 1 8 6 一0 3M u l t i p o i n tT e m p e r a t u r eC o n t r o lS y s t e mB a s e do n5 1S i n g l eC h i pC o m p u t e rX IJ i a n r o n g(W e l n a nT e a c h e#U n i v e r s i t y，W e i n a n，7 1 4 0 0 0，C h i n a)A b s t r a c t：Am u l t i p o i n tt e m p e r a t u r ec o n t r o ls y

3、 s t e mb a s e do nM C S-51s i n g l ec h i pc o m p u t e ri sd e s i g n e dt os o l v et h ei n a c c u r a t ep r o b l e mo fc u r r e n tt e m p e r a t u r ec o n t r o ls y s t e m。U s i n gD S l 8 8 2 0，”1 一W i r e”d i g i t a lt h e r m o m e t e r，a n dt h ec o m p o n e n tc o n t r o l

4、 l e db ye l e c t r i cp u l s e A c c o r d i n gt Ot h et e m p e r a t u r e sg o tf r o mm u l t i p o i n tt e m p e r a t u r es e n s o r，i tc a nc o n t r o lh e a t i n gw a t e rc i r c u i ta n dt h eb u r n i n go rs h u t t i n go ft h es t o v e I tm a k e st h er o o mm o r ec o m f

5、o r t a b l ea n de n h a n c e st h ee f f i c i e n c yo ft h eh e a t i n gs y s t e m K e y w o r d s：s i n g l ec h i pc o m p u t e r；D S l 8 8 2 0；m u l t i p o i n tt e m p e r a t u r em e a s u r e m e n t；t e m p e r a t u r ec o n t r o ls y s t e m随着生活水平的提高，人们对家居需求由面积需求变先餐适嚣求。地援采暖采用辍射方式

6、供暖，舞会入俸生理需求曲线，如果控制系统选取得当，不仅可以提高房间舒适度，更可以使系统运行费用降低许多。如今一般是在典型位置安装一个温控装置，湿控装置连接裂壁挂炉，温控器根据室温和温度设定直接控制锅炉运行，各房间不同回路由工作人员凭经验手动调节分水器球阕，改变不闻匿路的流量，簌霖达到溪节各房阔酶窒温的效果。使用这种控制方法，即使是有经验的工作人员，也难以调节得十分准确，何况各家庭成员由于年龄不同，所篙舒适温度不霹，需要经常对室溢送行漏节。针对以上问题，利用S S T 8 9 E 5 6 4 R C 单片机及新型测温器件设计了多点瀑控采暖控制系统，根据室内务点温度设定实时控裁采疆系统，苁而提高屠

7、塞的舒适性以及采暖的经济性。I系统设诤爱标系统总体设计思想是以S S T 8 9 E 5 6 4 R C 单片机为控制核心，整个系统硬l 譬部分包括温度检测部分、控裁执行部分、显示及键毅系统及最小系统基本电路。系统利用单片机获得温度传感器数据并与系统设计值进行收稿日期：2 0 0 8 0 4 2 8基金项目：渭南师范学腕科研基金项目(0 7 Y K Z 0 5 7)1 8 6比较，根据比较结果分别控制执行系统。温度控制系统控制框图翔曛1 所示。图1系统控裁流程图2 系统硬件设计根据系统所需完成的功能，设计系统硬件结构如豳2 所示。2 1控制核一心系统采用S S T 8 9 E 5 6 4 R

8、C 单黪视作为控裁核心，进行温度采集、信息髭示及执行机构的控制。S S T 8 9 E 5 6 4 R C 是美国S S T 公司推出的高可靠、小扇区昌富万方数据结构的F L A S H 单片机，内部嵌入7 2K B 的S u p e r F l a s h，1K B 的R A M，通过对其R A M 做进一步扩展，霹瀵是嵌入系统操嚣系统的运符条件。00oP，A L EoO猕OO鲥8 9 s 5 1硒O、张_ 一R E S E T骤罄艮个图2多点温控系统原理图2 2 温度传感器温度传感器采用D a l l a s 半导体公司的数字诧游度传感器D S l 8 8 2 0。该传感器支持“一线总线”

9、接口，可方便地进行多点温度测量，还可以程序设定9 1 2 位的分辨率，最高精度为土0 0 6 25，分辨率设定及用户设定的报警温度存储在E 2 P R O M 中，掉电盾依然保存。该产品支持3 5。5V 熄电压范围，因其体积小使系统设计更灵活、方便。D S l 8 8 2 0 的管脚排列如图3 所示，其中D Q 为数字信号输入输出端；G N D 为电源地；V D D 为秘接供电电源输入端。图3D S l 8 8 2 0 管脚D S l 8 8 2 0 内部结构主要由部分组成：6 4 位光刻R O M、温度传感器、菲挥发的漱度报警触发器T H 和T L、配置寄存器。光刻R O M 中的6 4 位

10、序列号是出厂髓渡光刻好的，它可以看作是该D S l 8 8 2 0 的地址序列码。光刻R O M 的作用是使每一个D S l 8 8 2 0 都各不相同，这样就霹隘实瑰1 壤慧线上挂接多个D S l 8 8 2 0 酶弱的。D S l 8 8 2 0 温度传感器的内部存储器包括9B 高速暂存R A M 和1B 非易失性的可电擦除的舻P R()M，后甏存放寒灞度程低温度魑发器零瓣，T L 纛结构毒存爨，该字节第7 位(T M)为0，低5 位一直都是1，第6，5 位(R。，R。)用来设置分辨率，如表1 所示。根据D S l 8 8 2 0 的遥信协议，主撬控裁D S l 8 8 2 0 完成温度转

11、换必须经过3 个步骤：每一次读写之前都要对其进行复位，复位成功后发送1 条R O M 指令，最后发送R 焱麓指令。这样才麓对D S l 8 8 2 0 遂行预定懿揉佟。复位要求主C P U 将数据线下拉5 0 0p s，然后释放，D S l 8 8 2 0 收到信号后等待1 6 6 0 芦s 左右，后发出6 0 2 4 0 s 鼢存在低脉渖，圭C P U 收到既痿号表示复位成功。由于D S l 8 8 2 0 采用的是单线进行控制与读取数据，因此对操作的时序幕求非常严格，否则由于时序不隧配，将无法完成对器件的正确操作。衰1D s l 8 8 2 0 溢衰潮鬟分辨率衰R tR。分茏丰嚣差转蓑奄篙

12、太m。0090。59 3。7 5011 00 2 51 8 7 5101 10 1 2 53 7 5ll1 20。0 6 257 5 02 3 控制执行部分(1)壁挂炉燃烧系统控制。控制电路采用了脉冲继电器器馋终为整个系统熬总控郝分，兰所餐屠窒温发均达到设定值时，停止壁挂炉的工作。该继电器的特点是：淌线圈收到一个脉冲信号后，线圈通电，电磁铁吸合，带动魅头蠲合接逶需要控裁豹电路，当下一令信号到来后，电磁铁吸合，触麸断开，切断被控制的电源，因此其具有自锁和信号遥控功能。由于磁铁的作用，控制豫潦消失后漪片位置不发生变亿，保持稳定状态，所以该器件具有功耗小、具有记忆功能。(2)居室澡度控制。各居室溅度

13、控制在燃烧控制系统工乎#前提下，壤据各屠室温度测量返回德，采用上海欧凯电磁阀制造有限公司生产的O K 6 5 1 5 自保持脉冲电磁闽控制务回路的通断。脉冲电磁阀采用脉 中张永磁技零，只畿通过控裁器切换脉冲的电极触点来改变电磁阀的开关状态，当控制器发出电脉冲时，驱动阀芯克服永磁力产生上下移，使阀瓣到位后在永磁终黑下处予自保持状态。2 4图形液踽显示模块力了能够提供形象赢理鲍熙户显示界蘧，系统采爨图形液晶显示模块L C D l 2 8 6 4，其氛有8 位标准数据总线、6 条控制线及电源线，可与C P U 直接接阴，显示各释字符及图形。考虑到系统中汉字的使用量少，嚣此选用不带汉字库的L C D。

14、对于使用的汉字分别提取其字模并以二进制形式保存于内部F L A S H R()M 巾。3 系统软件设计系统软件设计主要依据系统程序流程以及D S l 8 8 2 0 的对滓要求进行代码缝写。夷了降低开发难度，提高开发效率，系统开发中引入了肛C O S 嵌入式操作系统并移植了L C D 显示驱动。另一方面，为了确锞对D S l 8 8 2 0 搡箨时序的精确缝，对D S l 8 8 2 0 送行初始化和读写代码仍采用汇编语言。3 1系统数据结构系统所需数据结构包括各测溢元件的序列号表，汉字字模存储、系统运行时间表存储、各温控点的设定值】8 7万方数据l 盂a 勰囡国囝器建苤；璧王!望监姐笪量盛遇

15、鏖壁剑登蕴退让及溅萋萤墓、系统时阕的存敖及一些 鎏霹数据嘉骧。C L RP t 4为了区别多个温度传感器，在系统初始化时读入传R E T感器孛的6 4 位序划号，并将其存人程序嚣储空间，以便矗建运，程序运符期阕送行院黠，共露6 4B。汉字字模采震一”1 6 1 6 字库进行提敞，其中每个汉字需3 2B，约1 5 个微型计算机在智能化电器发展中起瓣至关重要的字，为了方便程序功能豹升级改进，在程序存储空闼中传耀，蔼单片规经济实用、开发籁便，困两在工业控制、按2 0 令字进行空阀分配，需要存储室闻6 4 0B。系统家逛智麓 l：等领域占据了广泛懿赘凌。这里锋对霾前运行时间表的设计以小时为设置单位，需

16、要保存2 4 个温度控制器现状设计了一种新方案，利用单片机及新璎菹；势了减少瓣阉珑较过程中的数据计算基以及方便缡测湿器件设计了一莉多点涅控慕暖控制系统，该系统熊程，对每个僖采震一令字节存撩，这里共霈2 4B 孬赭空够露器季溅鬟多点温度，并摄据温度设定实嚣尊控裁各霞路间，这里仍然使用糕序存储空间进行存储，以便谯系统通断及壁摊炉的燃烧均停止，从而进一步提高居室的舒薄电嚣季设定篷不会基失。遁性以及采疆系统的经济牲。3 2系统程序设秘系统程序设计主要使用K e i l C 5 1 进行编写，佩幽于参考文献黠D S l 8 8 2 0 器箨麴读写霹瘩要求毙较严接，鼓采孀汇 1 3 朝学海*攀片爨器璎及瘟

17、震系绕搜诗 粥 戴索：毫圣工鼗编代码，其中温度谗取子程序主要代码翔下：毒舨穗，2 0 0 7(2 张鑫单片机原理及应用F M 北京：电子工北出版社，2 0 0 5 G E T _ T E M：3 美 J e a nJL a b r o s 溉嵌入式实时操作系统抽C O S 一 M M O VD P T R，D S _ T A B L E；掺羯器毒掌露号裘A 瑟2 驻邵疑燹，泽，袭京：毵豪簸空簸天大学爨凝桂，2 0 0 3。L O O P；M O VR 7,7；逐个读墩溢度 4 3 杨皑。肛C O S S l 移穗I：,得 E B O I。h t t p：b l o g 2 1 i c c o

18、m M O VA，#0 5 5 HR O M 匹配u s e f l 2 5 6 3 a r c h i v e s 2 0 0 7 3 9 1 5 2 h t m l L C A L Lw R l T E _ S E R A L s 3 徐章农，张塞惠。擎片撬系统孛韵汉字显忝口 单鸶爨与嵌l C A L LD E L A y入式系统应用，2 0 0 1(7)：1 3 2 1 3 6 M O VA，#4 4 H；发出温度转捩命令C 6 傅勤毅，攀海浪单片机与液晶短示器的接口及应用 J 今L C A I LW R I T E _ 1 8 2 0瑟电子，2 0 0 5(6)：7 0 7 2，己e

19、A L L耀1 A Y。孽譬7 5 0 笋?j 2 位?】壤名。数字溢度传惑器D S t 8 8 2 0释 E B O L 。h t t p：L C A L LI N I T _ 1 8 2 0；浪备读温度蘸先复位w w w D i c a v r c o m n e w s 2 0 0 8 0 2 1 4 1 8 9 h t m,2 0 0 8 L C A I LI)E L A Y嘲D a l l a s D S l 8 8 2 0。p d f E B O L h t t p：c n-d a t a s h e e t l 2 3 L C A L LW R t T E _ 1 8 2 0c

20、o m 2 1 5 7 垂6 D S l 8 8 2 0，h t m l，2 0 0 8M O VA，#。B E#发出读澄凄命令C 马忠褥，籍顺心，张魏，等单谛机的C 语京虚甩程序设计L c A I Lw R l T E _ 1 8 2 0 M 4 版北京：北胀航空航天大学出版社，2 0 0 7 L C A I LR E A D _ 1 8 2。o 保释读出豹滠攫数据 1 妇强齐单片援应臻系统援嚣鼓零基予C 浯富 醒 蹴D J N ZR T,L O O P京：毫子王盈密焱疑，2。0 4。(上接纂1 8 5 页)参考义献 1 二张蘸彬，谷玉戆，耋蹇，等，垒爨翡滤惫投系统谟差努耩疑技术改造亡J 北

21、京机械工业学院学报，2 0 0 7，2 2(2)：2 8 3 1 2 扬建芳，谷玉海，划振字单总线技术的髓光电池特憔实验装嚣口二。囊衷裁壤工蓥学院学攘，2 0 0 7，2 2(2)：3 2 3 5 3 李永安光电池滟特性的电子测量 j 。物理实验，2 0 0 5，2 5(5)：9 1 l。司整耩劳，姜恚遘，光毫洼辇羧畿区P N 瑟党生茯特效寂懿蘩究I j 。上海瑾工大学学报，2 0 0 2(1)：6 5 6 7，7 2 5 孟宪玲浅析数字温度传感器D S l 8 8 2 0 的应用 J 巾国科技信息，2 0 0 7(3)：7 0 7 l，7 4 6 贴泽春D S l 8 8 2 0 集成温度传

22、感器原理及其成用 J 今日释菟，2 0 0 7(4)：7 3 C 7 徐华英，徐秋华，赵莉，等用D S l 8 8 2 0 和蕈盼移1 梅成的麓小测温系统 J 中国计量，2 0 0 3(6)：6 1 6 4 8 1 张海。基予A T 8 9 C 5 1 稳D S l 8 8 2 0 黪最蓑瀣凌测量系统靛设计口 璃代电子按术，2 0 0 7，3 0(9)：8 5 8 6，8 9 9 雷建挖。数字温度传感器D S l 8 8 2 0 读出数据错误分析 J 邀子器羚，2 0 0 7(6)：21 7 8 21 8 2+1 0 姜元添。C 程序在涎色色差诤裣定工俸审麓疲麓墨】。上海计量测试，2 0 0

23、7，3 4(2)：2 3 律赘麓介李婷女，1 9 8 4 牟垂生，河南髂勰人，磺毒辑究生。誊要蔽事竞粕电一露您投器方面砖研究工终。1 8 8万方数据基于51单片机的多点温度控制系统设计基于51单片机的多点温度控制系统设计作者：奚建荣，XI Jianrong作者单位：渭南师范学院,陕西,渭南,714000刊名：现代电子技术英文刊名：MODERN ELECTRONICS TECHNIQUE年，卷(期)：2009，32(2)被引用次数：1次 参考文献(10条)参考文献(10条)1.胡学海 单片机原理及应用系统设计 20072.张鑫 单片机原理及应用 20053.Jean J Labrosse.邵贝贝

24、 嵌入式实时操作系统COS-20034.杨屹 COS51 移植心得5.徐卓农.张永忠 单片机系统中的汉字显示期刊论文-单片机与嵌入式系统应用 2001(07)6.傅勤毅.李海浪 单片机与液晶显示器的接口及应用期刊论文-今日电子 2005(06)7.佚名 数字温度传感器DS18B20资料 20088.Dallas.DS18B20.pdf 20089.马忠梅.籍顺心.张凯 单片机的C语言应用程序设计 200710.张齐 单片机应用系统设计技术基于C语言 2004 相似文献(10条)相似文献(10条)1.期刊论文 马田华.陈东.蒋国平 可编程单总线数字式温度传感器DS18B20的原理与应用-电子质量

25、2004,(7)文章介绍了可编程单总线数字式温度传感器DS18B20的特点、结构以及其工作原理,同时给出了DS18B20在温度测量中与MCS-51单片机的硬件接口和软件设计,最后用逻辑分析仪测试并验证了DS18B20的工作时序.2.期刊论文 焦峰超.JIAO Feng-chao 基于51单片机的小型温度测量系统-宿州学院学报2008,23(2)本文介绍了单线数字温度传感嚣DS18B20的结构、特点、工作原理,设计了一种基于DS18B20和AT89S52单片机的温度测量系统的硬件结构及汇编程序设计.3.期刊论文 杨会保.YANG Huibao 基于51单片机的温度日期显示系统-信息化研究2009

26、,35(4)当前时间的现场温度的采集和显示系统具有广泛应用.文中介绍一种可以把当前日期和现场温度同时在液晶显示器上显示的51单片机控制系统,系统提供了良好的人机界面.给出了温度采集电路、时钟电路、日期调整和显示电路;分析了主程序和各子模块程序设计的思路和方法,给出了主程序和部分子程序的流程图.实践证明该系统可靠性高,操作方便,可用在电力、化工等领域.4.期刊论文 赵娜.赵刚.于珍珠.郭守清.ZHAO NA.ZHAO GANG.YU ZHENZHU.GUO SHOUQING 基于51单片机的温度测量系统-微计算机信息2007,23(2)单片机在检测和控制系统中得到广泛的应用,温度则是系统常需要测

27、量、控制和保持的一个量.本文从硬件和软件两方面介绍了AT89C2051单片机温度控制系统的设计,对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述.5.期刊论文 张越.张炎.赵延军.ZHANG Yue.ZHANG Yan.ZHAO Yan-jun 基于DS18B20温度传感器的数字温度计-微电子学2007,37(5)详细介绍了一种基于51单片机和DS18B20数字温度传感器来进行温度测量的方法,包括温度传感器芯片的选取、单片机与温度传感器接口电路的设计,以及实现温度信息采集和数据传输的软件设计.DS18B20数字温度传感器是单总线器件,与51单片机组成一个测温系统,具有线路简单、体积小等特点,而且在一根通信

28、线上,可以挂接很多这样的测温系统,十分方便.6.期刊论文 袁立.田亮.阳质量.顾亚雄 基于GSM网络的远程温度监测系统设计-仪器仪表用户2010,17(4)本文介绍了一种通过移动通信网络来实现无线远程传输温度数据的系统.系统分为两个部分,第一部分为系统的硬件部分,主要包括数字温度传感器DS18B20、单片机AT89S52系统、GSM通讯模块TC35等,论文对各部分工作原理以及单片机AT89S52与其它部件的连接作了描述和研究.第二部分是系统的软件部分,主要对如何通过C语言编程并以单片机为控制核心来实现将数字温度传感器采集到的温度值用液晶显示器显示出来,并可通过键盘来设定温度的上下限和电话号码的

29、输入,输以及将温度值通过TC35传到监测终端等环节进行了全面的分析.论文最后给出了设计结果并进行了分析讨论.7.期刊论文 李森.陶梦江.赵继聪 51单片机的入门及简单应用-科技与生活2010,(7)在中国,高校的单片机课程大多数都是51,而51经过这么多年的发展,也增长了许多的系列,功能上有许多改进,也扩展出不少分支.芯片的控制在单片机应用中重要性不言而喻,51单片机的入门首先学会DS18B20芯片的控制与使用.8.期刊论文 张军.ZHANG Jun 智能温度传感器DS18B20及其应用-仪表技术2010,(4)针对目前采用的热敏电阻测量方法,提出了采用单总线数字式温度传感器DS18B20和单

30、片机组成的新型智能温度测量仪.介绍了DS18B20的结构和工作原理,以及单总线工作原理,给出了由51单片机和DS18B20构成的单总线温度测量仪的硬件电路及程序设计.经试验基于单总线器件DS18B20的温度测量仪,具有测量准确、测温范围宽、体积小、控制方便等优点.9.期刊论文 宋起超.赵洪涛.SONG Qi-chao.ZHAO Hong-tao 基于DS18B20的多点温度巡回检测系统研制-交通科技与经济2007,9(2)采用DS18B20和AT89C2051单片机研制的一种温度巡回检测系统.采用51单片机及汇编语言,完成对DS18B20的调用、中断管理、测量温度值的计算及温度值的显示等功能.

31、通过程序实现定时对各路温度值的巡检和显示,并且在一个通道上允许用中断程序修正,以实现根据温度标称值修正传感器的目的,系统具有实用性强、可靠性高等特点.10.期刊论文 黄河 基于DS18B20的单总线数字温度计-湘潭师范学院学报（自然科学版）2008,30(4)介绍了一种基于单片机AT89S52和数字温度传感器DS18B20来进行温度测量的单总线数字温度计,包括温度传感器芯片的选取、单片机与温度传感器接口电路的设计,以及实现温度信息采集和数据传输的软件设计.DS18B20数字温度传感器是单总线器件与51单片机组成的测温系统,具有线路简单、体积小等特点,而且在一根通信线上,可以挂接多个DS18B20,因此特别适合构成多点温度测控系统.引证文献(1条)引证文献(1条)1.李慧 利用单片机实现温度控制的系统设计期刊论文-中国科技博览 2009(10)本文链接：http:/