基于AT89C52單片機的溫度控制系統的設計

張旭

遼寧裝備制造職業技術學院 （沈陽 110161）

在對各種加熱爐、熱處理爐、反應爐和鍋爐中溫度進行監測和控制中，溫度量是衡量工業控制對象中的一個重要標準數值，它的測量與控制對熱爐、反應爐等有十分重要的意義。采用單片機溫度控制技術不僅使其具有控制方便、簡單和靈活性大等優點，并且可以大幅度提高其被控溫度的技術指標，從而能夠大大提高生產出產品的數量及質量，所以它的用途極其廣泛。

1 設計方案極其硬件組成

1.1 設計方案

此溫控系統以 AT89C52單片機作為其控制核心，DS18B20作為它的溫度傳感器，單線智能溫度傳感器DS18B20負責其溫度數值的采樣。由溫度傳感器 DS18B20采集被控對象的實時溫度，提供給AT89C52的P3.5端口作為其數據輸入。本文的設計對象為所處室內水溫，使用LED數碼管顯示當前溫度。其系統結構圖為圖1。

圖1 系統結構圖

1.2 硬件組成

(1)控制部分：采用單片機AT89C52，實現中央處理器功能。

單片機 AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），它的體積小而且供電量低，它的四個端口只需要兩個就能滿足電路系統的設計需要，適合用于便攜手持式產品的設計使用。

(2)外顯部分：采用數碼管以動態掃描方式實現溫度顯示。

數碼管顯示電路采用兩位數碼管動態顯示當前溫度，因為單片機AT89C52的P1口輸出的電流一般為20mA左右，為了延長數碼管的使用壽命，在電路中采用限流電阻實現。AT89C52中的 P3.0和P3.1分別為數碼管D2和D1的選通端口。

(3)溫度采集部分：采用 DS18B20溫度傳感器實施溫度信號采集功能。

數據采集電路核心元件是DS18B20芯片，被控對象的溫度信號通過DS18B20實時采集與轉換，通過DS18B20與AT89C52單片機的P3.5口通訊，在系統結構上將傳感器與電路板進行分離，實現系統的改進。本設計中，被控對象為所處室內的水溫，應用DALLAS公司生產的單總線器件DS18B20數字溫度計，所組成的測溫系統，與熱敏電阻作為測溫元件構成的溫控系統有如下優勢：一是線路簡單，此系統可外掛多個DS18B20數字溫度計；二是測溫結果能夠直接讀出；三是適合遠距離多點溫度檢測。

(4)鍵盤溫度設定部分：以4*4鍵盤來實現溫度調節功能；

(5)繼電器部分：作為系統的執行器，完成加熱功能；

繼電器的吸合與釋放，執行加熱與降溫操作，以此實現溫度的自動控制。即繼電器吸合，啟動加熱爐工作，對系統實施升溫調節；繼電器釋放，啟動風扇工作，對系統實施降溫調節。

(6)報警部分：當溫度超過設計范圍自動進行報警。

本文中所設計的報警電路較為簡單，由一個自我震蕩型的蜂鳴器和一個綠色發光二極管組成。在這次設計中蜂鳴器是通過三極管放大信號。當溫度超過設定溫度的上限和下限時，AT89C52的端口P3.7輸出信號，經三極管放大驅動蜂鳴器，產生聲光報警。

此外，系統電源采用5V直流電源，為單片機AT89C52和DS18B20提供電源。

2 軟件設計

系統程序主要包括初始化，溫度控制功能、顯示和報警功能，流程圖如圖2所示。

圖2 程序流程圖

2.1 溫度控制功能

溫度控制功能是系統最主要的功能之一，系統溫度預設控制的上限和下限。系統運行時，會自動判斷當前溫度值是否在控制范圍內，如超出上限，啟動降溫；超出下限，啟動升溫。對于單片機與DS18B20的通訊與數據交換，須嚴格遵循的工作時序和通信協議。

在DS18B20溫度傳感器接口模塊設計時，為簡化系統程序，DS18B20與單片機端口成一一對應關系。如遇復雜系統或單片機端口不足的情況，須用一跟通訊線連接多個溫度計，系統程序讀取溫度值時應先讀取DS18B20的序列號，再送顯溫度值。

2.2 顯示功能

本系統顯示電路通過專用管理芯片HD7279進行管理，HD7279是一片真正的單片LED數碼管顯示和鍵盤接口芯片，無需外圍電路，只需要外接少量的電阻等，即可構成完善的顯示、鍵盤接口電路，系統程序設計采用HD7279帶數據的控制指令。

2.3 報警功能

為提高系統溫度控制精度和安全性，設計了報警子程序。主要實現對溫度信號的自動報警，報警條件是當前溫度高于上限或低于下限，報警方式是數碼管最高位閃爍報警：閃爍1為高于上限報警；閃爍0為高于下限報警。

3 結語

基于AT89C52單片機的溫度控制系統，經系統測試，測溫準確，已達到設計要求，且結構簡單、安全可靠。系統可以應用于如建筑、倉儲等工業生產農業大棚溫控，汽車內溫控等領域，具有很強的推廣價值。

[1]李全虎,孫冬青,仲兆楠.恒溫油槽模糊控制系統的設計[J].內蒙古大學學報(自然科學版),2002,33(6):692-696.

[2]潘新民,王燕芳.微型計算機控制技術[M].北京：電子工業出版社,2006.

[3]呂長飛等.基于 AT89C52智能溫度控制器設計[J].微計算機信息,2007, 23 (2):64-66.

[4]張萍等.基于數字溫度計DS18B20的溫度測量儀的開發[J].自動化儀表,2007,(6):83-84.

[5]牛建清.熟料計量微機控制系統[J].電氣自動化,2001,(2):31-34.

[6]紀鋼.HD7279A鍵盤顯示驅動芯片及應用[J].儀表技術,2001,30(3):16-18.