恒温电热杯温度控制器设计

这是12位转化后得到的12位数据，存储在DS18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，假如测得的温度大于0,这5位为0,只要将测到的数值乘于

0.0625即可得到实际温度；假如温度小于0,这5位为1,测到的数值须要取反加1再乘于

0.0625即可得到实际温度

3.3电源电路电源电路可分为三大块变压部分、整流滤波部分、稳压部分电源电路如图

3.4所示

3.4电源电路

3.

3.1电源变压器变压部分其实就是一个变压器，变压器作用是将220V的沟通电压变换成我们所需的电压9V然后再送去整流和滤波

03.

3.2整流滤波电路整流电路将沟通电压变成单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的沟通成份，合之成为平滑的直流电压滤波电路常见的有电容滤波电路、电感滤波电路一般的整流有全波整流、单相半流整流、桥式整流、及变压整流

3.

3.3稳压电路在稳压电路中运用的是“三端固定输出集成稳压器”，稳压电路的作用是当输入沟通电源电压波动、负载和温度改变时，维持输出直流电压的稳定集成稳压器、运用便利、性能稳定、更重要的是考虑到它的价格低廉

3.4加热限制电路加热限制电路如图

3.5所示用于在闭环限制系统中对被控对象实施限制，假如被控对象为电热杯，采纳对加在电热杯两端的电压进行通断的方法进行限制，以实现对水加热功率的调整，从而达到对水温限制的目的对电炉丝通断的限制采纳SSR-40DA固态继电器它的运用特别简洁，只要在限制端TTL电平，即可实现对继电器的开关，运用时完全可以用NPN型三极管接成电压跟随器的形式驱动当单片机的P

1.3为高点平常，三极管驱动固态继电器工作接通加热器工作，当单片机的P

1.3为低电平常固态继电器关断，加热器不工作图

3.5加热限制电路

3.

5.液晶显示模块下图

3.6是1602液晶显示模块的图，根据总线接法来连接，1602数据口接单片机的P0口

3.89C51单片机最小系统模块89C51单片机最小系统模块如下，P0口接10K的上拉电阻以便及显示模块通讯图

3.6液晶显木电路

3.

6.键盘和DS18B20模块键盘和DS18B20模块如下图

3.7,采纳4X4矩阵键盘接单片机P1口，DS18B20模块对水温进行采样，并及单片机通讯来实现对水温的限制图

3.74X4键盘

4.软件设计说明本系统采纳的是循环查询方式，来显示和限制温度的具体设计思路如下

（1）单片机接受来自键盘的初始设置并保存；

（2）定时对检测装置进行型号回收；

（3）把得到的实时温度及预设温度进行比较；

（4）若实时温度及预设温度有差异则插入限制程序对加热电路进行限制，使实时温度及预设温度保持近似相等；

（5）若实时温度及预设温度无差异，则返回

（2）接着对实时温度进行监测监控总流程图如下图

4.1所示图

4.1系统总流程图5总结由于在很多工艺生产中，温度起到了很重要的作用一次本设计做的是恒温检测限制系统通过理论分析表明，PID限制能较好地满意很稳限制的各种要求，在这种理论指导下，采纳At89s52单片机实现PID限制，最终实现恒温限制从总体上来看，这次电路设计制作还是比较胜利的通过本次设计，我获得了很多的体会对于设计，思路实时操作的扎实基石，一个良好的设计思路，式设计的生命宁愿在思路设计上花上更多的时间也不行草率确定方案，因为前期看似缓慢，事实上恰恰给后期的制作带来很大的便利，效果往往是更节约了时间参考文献

[1]何立民.单片机高级教程及应用设计.北京北京航天航空高校出版社,2000

[2]朱定华.单片机原理及接口技术.电子工业出版社,2019

[3]马建伟，李银份.PID限制设计理论及方法.科学出版社，2019

[4]张毅刚.单片机原理及应用.北京高等教化出版社，

2019.12附录总电路图第1天熟识课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案第2天根据确定的方案设计单元电路要求画出单元电路图，元任务要求件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有具体论述第3天软件设计（进度）第4-5天撰写课程设计报告要求内容完整、图表清楚、语言流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅不少于6000字

[1]何立民.单片机局级教程及应用设计.北京北乐航天航空高校出版社，2000主要参考

[2]朱定华.单片机原理及接口技术.电子工业出版社,2019资料

[3]马建伟，李银份.PID限制设计理论及方法.科学出版社，2019

[4]张毅刚.单片机原理及应用.北京高等教化出版社，

1.1系统方案1温度传感器的选取采纳DS18B20温度传感器DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO-92小体积封装形式；温度测量范围为一55℃+〜125℃可编程为9位12位A/D转换精度，测温辨别率可达

0.0625℃,被测〜温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出远端引入此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点其各方面特性都满意此系统的设计要求2键盘显示限制及显示电路是反映电路性能、外观的最直观部分，所以此部分电路设计的好坏干脆影响到电路的好坏单片机AT89C52及4X4矩阵组成限制和扫描系统，并用89C52的P1口对键盘进行扫描，并用总线的方式在P0口接1602液晶来显示水温柔设定值，这种方案既能很好的限制键盘及显示，又为主单片机大大的削减了程序的困难性，而且具有体积小，价格便宜的特点3限制电路部分采纳AT89C52单片机，其内部有4KB单元的程序存储器，不需外部扩展程序存储器，而且它的I/O口也足够本次设计的要求

2.2总体方案原理的理论分析1系统模块DS18B20模块，1602液晶显示模块，继电器模块，键盘输入模块和声光报警模块，DS18B20可以被编程，所以箭头是双向的，CPU89C52首先写入吩咐给DS18B20,然后DS18B20起先转换数据，转换后通89C52来处理数据数据处理后的结果就显示到1602液晶上系统结构框图如图

2.1所示图

2.1系统结构框图⑵系统模块总关系本系统的执行方法是循环查询执行的，键盘扫描也是用循环查询的方法，由于本系统对实时性要求不是很高，所以没有用到中断方式来处理系统总流程图如下图

2.2所示3硬件电路设计考虑到尽量降低成本和避开过于困难的电路，此系统所用到的元器件均为常用的电子器件主控器采纳单片机AT89S52；温度传感器采纳DALLAS公司生产的单总线数字温度传感器DS18B20；采纳限制端TTL电平，即可实现对继电器的开关，运用时完全可以用NPN型三极管接成电压跟随器的形式驱动；单片机所须要的5V工作电源是通过220V沟通电压通过变压、整流、稳压、滤波得到实时限制的显示器、键盘通过单片机来完成键盘扫描及输出动态显示下面对硬件电路作具体的设计

3.1AT89S52单片机

3.

1.1AT89S52单片机功能简介⑴该芯片具有如下功能1有1个专用的键盘/显示接口；2有1个全双工异步串行通信接口；3有2个16位定时/计数器这样，1个89S52,担当了3个专用接口芯片的工作；不仅使成本大大下降，而且优化了硬件结构和软件设计，给用户带来很多便利89S52有40个引脚，有32个输入端口I/O,有2个读/写口线，程序存储器可以反复擦除2主要功能图特性1兼容MCS51指令系统232个双向I/O口线33个16位可编程定时/计数器中断42个串行中断口52个外部中断源62个读写中断口线7低功耗空闲和掉电模式88k可反复擦写gtlOOO次Flash ROM9256x8bit内部RAM10时钟频率0-24MHz11可编程UART串行通道12共6个中断源133级加密位14软件设置睡眠和唤醒功能

3.

1.2AT89S52单片机时钟和复位电路1时钟电路图

3.1时钟电路2复位电路图

3.2按键复位电路

3.2温度传感器温度测量转换部分是整个系统的数据来源，干脆影响系统的牢靠性传统的温度测量方法是例如AD590,将测量的温度转换成模拟电信号，再经过A/D转换器把模拟信号转换成数字信号，单片机再对采集的数字信号进行处理这种模拟数字混合电路实现起来比较困难，滤波消噪难度大系统稳定性不高，鉴于这些考虑，本设计采纳数字式温度传感器DS18B20oDS18B20支持“一线总线”接口，测量温度的范围为-55°C125°C,〜现场温度干脆以“一线总线”的数字式传输，大大的提高了系统的抗干扰性DS18B20为3弓|脚，DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端温度采集电路模块如图

3.3示DS18B20的3脚接系统中单片机的P

1.4口线，用于将采集到的温度送入单片机中处理，2脚和3脚之间接一个

4.7K上拉电阻，即可完成温度采集部分硬件电路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、配置寄存器图

3.3温度采样电路DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符以号扩展的二进制补码读数形式供应，

0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位数据转换如下表

3.IoLS ByteBit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bitl BitO84211/21/41/81/16MS ByteBitl5Bitl4Bitl3Bitl2Bitll BitlOBit9Bit81S S SSS643216。