资料编号：210

设计任务：（注意：源程序是采用汇编语言编写）

利用单片机51单片机控制DS18B20温度传感器对水温的控制，当水温低于预设的温度值时系统开始加热（点亮红色发光二极管表示加热状态），当温度达到预设温度值时自动停止加热。预设温度值和实测温度值分别由3位数码管显示，范围为0-99摄氏度。

要求：

（1）控制密闭容器内空气温度

（2）测温和控温范围：0℃~99℃

（3）控温精度±1℃

（4）掌握DS18B20的工作原理及使用方法。

一、设计任务

利用单片机AT89C51控制DS18B20温度传感器对水温的控制，当水温低于预设的温度值时系统开始加热（点亮红色发光二极管表示加热状态），当温度达到预设温度值时自动停止加热。预设温度值和实测温度值分别由3位数码管显示，范围为0-99摄氏度。

二、要求

（1）控制密闭容器内空气温度

（2）测温和控温范围：0℃~99℃

（3）控温精度±1℃

（4）掌握DS18B20的工作原理及使用方法。

三、实验内容

3.1 基本设计思路

根据系统的要求，本次设计可分为温度温度采集模块、温度显示和温度信号控制3个模块。具体框架图如图1所示：

3.2温度控制系统工作原理

温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，51单片机获取采集的温度值，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。通过按钮来控制，使电路中的温度控制在预设值范围内。当LED灯亮时表示该硬件系统正在进行加热，当达到预设值则停止加热。

3.3温度采集原理

a温度传感器热电偶测温基本原理

将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图2所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。温度传感器热电偶就是利用这一效应来工作的。

b温度传感器热电阻测温原理

温度传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。

c数字化温度传感器的工作原理

将温度信号转化为串行数字信号供微处理机处理

3.4 各模块基本功能与设计方案选择和论述

3.4.1 温度采集方案的概述

温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类，前者是让温度传感器直接与待测物体接触，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离，检测从待测物体放射出的红外线，达到测温的目的。在接触式和非接触式两大类温度传感器中，相比运用多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用，早期得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感器，其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器，将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。现在的温度传感器已经走向数字化，集成化，外形小，接口简单，广泛用于生活中的各个领域。

方案一：采用热敏电阻

可以用热敏电阻对温度感应程度来实现对输入信号的改变，价格比较便宜，但是其灵敏度不高。

方案二：采用热电偶

热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器，它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。但是，由于热电偶来采集温度的话会用到运放的比较器电路，信号放大电路，译码器电路来将模拟信号转化为数字信号继而在数码管上显示出来，电路结构过于复杂。

方案三：采用二极管

二极管在正向导通时由于少子的存在和导电性，所以导通电压会受温度影响，优点是价格便宜，对电路要求低，但缺点是精度不高。

方案四：采用数字化温度传感器DS18B20

DS18B20是美国半导体公司推出的第一片支持一线总线的温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器的优点，可以直接将温度转化成串行数字供微处理器处理。用此前器件后续电路只需要用单片机控制，电路简单而且精确度高。

综上所述：由于本次课设的要求是对一个较范围内的温度进行采集，所以对精度的要求较高，考虑到成本问题，并且保证电路结构简明，本次试验采用方案三进行温度采集。