摘要
本设计的温度测量计加热控制系统以AT89S52单片机为核心部件，外加温度采集电路、键盘显示电路、加热控制电路和越限报警等电路。采用单总线型数字式的温度传感器DSI8B20，及行列式键盘和动态显示的方式，以容易控制的固态继电器作加热控制的开关器件。本作品既可以对当前温度进行实时显示又可以对温度进行控制，以使达到用户需要的温度，并使其恒定再这一温度。人性化的行列式键盘设计使设置温度简单快速，两位整数一位小数的显示方式具有更高的显示精度。建立在模糊控制理论控制上的控制算法，是控制精度完全能满足一般社会生产的要求。通过对系统软件和硬件设计的合理规划，发挥单片机自身集成众多系统及功能单元的优势，再不减少功能的前提下有效的降低了硬件的成本，系统操控更简便。
实验证明该温控系统能达到0.2℃的静态误差，0.45℃的控制精度，以及只有0.83％的超调量，因本设计具有很高的可靠性和稳定性。
关键词：单片机 恒温控制 模糊控制
引言
温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。 采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。MSP430系列单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。
温度传感器将温度信息变换为模拟电压信号后，将电压信号放大到单片机可以处理的范围内，经过低通滤波，滤掉干扰信号送入单片机。在单片机中对信号进行采样，为进一步提高测量精度，采样后对信号再进行数字滤波。单片机将检测到的温度信息与设定值进行比较，如果不相符，数字调节程序根据给定值与测得值的差值按PID控制算法设计控制量，触发程序根据控制量控制执行单元。如果检测值高于设定值，则启动制冷系统，降低环境温度；如果检测值低于设定值，则启动加热系统，提高环境温度，达到控制温度的目的。
图形点阵式液晶可显示用户自定义的任意符号和图形,并可卷动显示,它作为便携式单片机系统人机交互界面的重要组成部分被广泛应用于实时检测和显示的仪器仪表中。支持汉字显示的图形点阵液晶在现代单片机应用系统中是一种十分常用的显示设备,汉字BP机、手机上的显示屏就是图形点阵液晶。它与行列式小键盘组成了现代单片机应用系统中最常用的人机交互界面。
本文设计了一种基于MSP430单片机的温度测量和控制装置，能对环境温度进行测量，并能根据温度给定值给出调节量，控制执行机构，实现调节环境温度的目的。
━、硬件设计
1：MSP430系列单片机简介及选型
单片机即微控制器，自其开发以来，取得了飞速的发展。单片机控制系统在工业、交通、医疗等领域的应用越来越广泛，在单片机未开发之前，电子产品只能由复杂的模拟电路来实现，不仅体积大，成本高，长期使用后元件老化，控制精度大大降低，单片机开发以后，控制系统变为智能化了，只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。特别是嵌入式技术的发展，必将为单片机的发展提供更广阔的发展空间，近年来，由于超低功耗技术的开发，又出现了低功耗单片机，如MSP430系列、ZK系列等，其中的MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）的一种16位超低功耗单片机，该单片机
用DS18B20做的电子温度计，非常简单。
#include <reg51.h>
#include\"AscLed.h\"
#include <intrins.h>
#include <stdio.h>
//********************************************************
#define Seck (500/TK) //1秒中的主程序的系数
#define OffLed (Seck*5*60) //自动关机的时间5分钟！
//********************************************************
#if (FHz==0)
#define NOP_2uS_nop_()
#else
#define NOP_2uS_nop_();_nop_()
#endif
//**************************************
#define SkipK 0xcc //跳过命令
#define ConvertK 0x44 //转化命令
#define RdDs18b20K 0xbe //读温度命令
//*******************************************
extern LedOut(void);
//*************************************************
sbit PNP1=P3^4;
sbit PNP2=P3^5;
sbit BEEP=P3^2;
//***********************************
#defineDQ PNP2 //原来的PNP2 BEEP
//***********************************
static unsigned char Power=0;
//************************************
union{
unsigned char Temp[2]; //单字节温度
unsigned int Tt; //2字节温度
}T;
//***********************************************
typedef struct{
unsigned char Flag; //正数标志 0；1==》负数
unsigned char WenDu; //温度整数
unsigned int WenDuDot; //温度小数放大了10000
}WENDU;
//***********************************************
WENDU WenDu;
unsigned char LedBuf[3];
//----------------------------------
//功能：10us 级别延时
// n=1===> 6Mhz=14uS 12MHz=7uS
//----------------------------------
void Delay10us(unsigned char n){
do{
#if (FHz==1)
NOP_2uS;NOP_2uS;
#endif
}while(--n);
}
//-----------------------------------
//功能：写18B20
//-----------------------------------
void Write_18B20(unsigned char n){
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++){
DQ=0;
Delay10us(1);//延时13us 左右
DQ=n & 0x01;
n=n>>1;
Delay10us(5);//延时50us 以上
DQ=1;
}
}
//------------------------------------
//功能：读取18B20
//------------------------------------
unsigned char Read_18B20(void){
unsigned char i;
unsigned char temp;
for(i=0;i<8;i++){
temp=temp>>1;
DQ=0;
NOP_2uS;//延时1us
DQ=1;
NOP_2uS;NOP_2uS;//延时5us
if(DQ==0){
temp=temp&0x7F;
}else{
temp=temp|0x80;
}
Delay10us(5);//延时40us
DQ=1;
}
return temp;
}
//-----------------------------------
void Init (void){
DQ=0;
Delay10us(45);//延时500us
DQ=1;
Delay10us(9);//延时90us
if(DQ){ //0001 1111b=1f
Power =0; //失败0
}else{
Power++;
DQ=1;
}
}
//----------------------------------
void Skip(void){
Write_18B20(SkipK);
Power++;
}
//----------------------------------
void Convert (void){
Write_18B20(ConvertK);
Power++;
}
//______________________________________
void Get_Ds18b20L (void){
T.Temp[1]=Read_18B20(); //读低位
Power++;
}
//______________________________________
void Get_Ds18b20H (void){
T.Temp[0]=Read_18B20(); //读高位
Power++;
}
//------------------------------------
//规范化成浮点数
// sssss111;11110000
// sssss111;1111(0.5,0.25,0.125,0.0625)
//------------------------------------
void ReadTemp (void){
unsigned char i;
unsigned intF1=0;
char j=1;
code int Code_F[]={6250,1250,2500,5000};
WenDu.Flag=0;
if (T.Temp[0] >0x80){ //负温度
T.Tt =~T.Tt+1; //取反+1=源吗 +符号S
WenDu.Flag=-1;
}
T.Tt <<= 4; //左移4位
WenDu.WenDu=T.Temp[0]; // 温度整数
//**************************************************
T.Temp[1]>>=4;
//---------------------------
for (i=0;i<4;i++){ //计算小数位
F1 +=(T.Temp[1] & 0x01)*Code_F;
T.Temp[1]>>=1;
}
WenDu.WenDuDot=F1; //温度的小数
Power=0;
}
//----------------------------------
void Delay1S (void){
static unsigned int i=0;
if (++i==Seck) {i=0ower++;}
}
//----------------------------------
void ReadDo (void){
Write_18B20(RdDs18b20K);
Power++;
}
/**********************************
函数指针定义
***********************************/
code void (code *SubTemp[])()={
Init,Skip,Convert,Delay1S,Init,Skip,ReadDo,Get_Ds18b20L,
Get_Ds18b20H,ReadTemp
};
//**************************************
void GetTemp(void){
(*SubTemp[Power])();
}
//---------------------------------------------------
//将温度显示，小数点放大了10000.
void GetBcd(void){
LedBuf[0]=WenDu.WenDu / 10;
LedBuf[1]=WenDu.WenDu % 10 +DotK;
LedBuf[2]=(WenDu.WenDuDot/1000);
if(LedBuf[0]==0)LedBuf[0]=Black;
if(WenDu.Flag==0) return;
if(LedBuf[0] !=Black){
LedBuf[2]=LedBuf[1];
LedBuf[1]=LedBuf[0];
LedBuf[0]=Led_Pol; //'-'
}else{
LedBuf[0]=Led_Pol; //'-'
}
}
/*
//---------------------------------------------------
void JbDelay (void){
static long i;
if (++i>=OffLed){
P1=0xff;
P2=0xff;
PCON=0x02;
}
}
*/
/*****************************************************
主程序开始
1:2002_10_1 设计，采用DS18B20测量
2:采用函数数组读取DS18B20.LED数码管显示正常！
3:改变FHz可以用6，12MHz工作！
******************************************************/
code unsigned char Stop[3] _at_ 0x3b;
void main (void){
P1=0xff;
WenDu.WenDu=0;
while (1){
GetTemp();
GetBcd();
// JbDelay();
LedOut();
}
}
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第1章 绪 论
1.1 温度控制系统的发展状况
近几年来，在我国以信息化带动的工业化正在蓬勃发展，温度已成为工业对象控制中一种重要的参数，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。例如：在食品加工、冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业和机械制造等诸多领域中，广泛使用的各种锅炉、加热炉、热处理炉和反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等。
单片微型计算机的功能不断的增强，许多高性能的新型机种应运而生。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化领域和其他测控领域中广泛应用的器件，在工业生产中成为必不可少的器件。在温度控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作用。像用于化工生产的智能锅炉、用于融化金属的加热炉等都广泛应用。
你好，我有你需要的设计！需要的联系回答者
目 录
一、引言 4
二、设计内容及性能指标 5
三、系统方案论证与比较 5
（一）、方案一 5
（二）、方案二 6
四、系统器件选择 7
（一）、 单片机的选择 7
1、 89S51 引脚功能介绍 8
（二）、温度传感器的选择 10
1、 DS18B20 简单介绍: 10
2、 DS18B20 使用中的注意事项 12
3、 DS18B20 内部结构 12
4、DS18B20测温原理 16
5、提高DS1820测温精度的途径 17
（三）、显示及报警模块器件选择 18
五、硬件设计电路 18
（一）、主控制器 19
（二）、显示电路 19
（三）、 温度检测电路 20
（四）、温度报警电路 25
六、 软件设计 26
（一）、 概述 26
（二）、主程序模块 26
（三）、各模块流程设计 27
1、 温度检测流程 28
2、报警模块流程 28
3、 中断设定流程 29
七、总结和体会 31
八、致谢 31
参考文献32
温度是工业生产中最常见和最基本的工业参数之一，是与人类的生活、工作关系最密切的物理量，也是各学科与工程研究设计中经常遇到和必须精确测量的物理量。从工业炉温、环境气温到人体温度；从空间、海洋到家用电器，各个技术领域都离不开测温，测温技术也是发展最快、范围最广的技术之一，对温度的进行准确的测量和控制也成为工业生产和科学研究中的重要任务之一。因此，温度测试仪作为测量仪器中不能缺少的一种仪器，如何用简单便宜，性能良好，外围电路简单的元器件制造出性能良好的温度采集器便成为了温度采集器的发展方向。随着电子信息技术的不断发展，多点温度检测取得了广泛的运用。数据采集系统的开发在很大意义上提高了生产生活的需要，方便了生产中对温度的控制。本次毕业设计正是为了完成数据采集而设计的，可以说与人们的日常生活是息息相关的，具有很大的现实意义。
