西安工程大學(xué)電信學(xué)院 劉曉春

引言

水溫測量模塊用于測量器皿中水的溫度。系統(tǒng)需要利用測溫傳感器檢測出水的實時溫度，是控制模塊做出正確的反應(yīng)，控制水的溫度，對于測溫傳感器本文選擇DS18B20單總線可編程溫度傳感器，來實現(xiàn)對溫度的采集和轉(zhuǎn)換，大大簡化了電路的復(fù)雜度?？刂破鞑糠直疚牟捎?1系列的89C51作為系統(tǒng)的控制器。單片機算術(shù)運算功能強，軟件編程靈活，自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法，并且具有功耗低，體積小，技術(shù)成熟，成本低廉等有點，使其在各個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

1.系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分為：DS18B20模塊，顯示模塊，繼電器模塊，鍵盤輸入模塊，DS18B20可以被編程，所以箭頭是雙向的，89C51首先寫入命令給DS18B20，然后DS18B20開始轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后通過89C51來處理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果就顯示到數(shù)碼管上，模塊如圖1所示。

圖1 模塊圖

圖2 系統(tǒng)各模塊之間工作順序

圖3 DS18B20管腳圖

圖4 DS18B20模塊的接口

圖5 繼電器接口模塊

圖6 總體流程圖

本系統(tǒng)的執(zhí)行方法是循環(huán)查詢執(zhí)行的，鍵盤掃描也是用循環(huán)查詢的辦法，由于本系統(tǒng)對實時性要求不是很高，所以沒有用到中斷方式來處理，系統(tǒng)模塊如圖2所示。

2.溫度處理模塊

2.1 溫度傳感器DS18B20

DS18B20與單片機的連接電路簡單，如圖5，與單片機的數(shù)據(jù)通信采用串行通信已完成其對溫度信息的采集與轉(zhuǎn)換。

DSl8B20的外觀及引腳如圖4，有3個引腳。VDD接電源，電壓范圍為3.0v～5.5V，它的供電方式有2種，一個是通過數(shù)據(jù)線供電，一個是加外電源。GND為接地線。DQ為數(shù)據(jù)線，通過小電阻與單片機連接，進行數(shù)據(jù)通訊。數(shù)據(jù)可輸入亦可輸出。

2.2 溫度轉(zhuǎn)換算法及分析

因為DS18B20的溫度存儲單元中的代碼不是實際的攝氏溫度值，所以讀出的數(shù)據(jù)要進行轉(zhuǎn)換處理，因為精度是0.0625，所以我們只需要將其轉(zhuǎn)換成十進制再乘0.0625便可得到溫度值。由于它可以測負溫度，所以再進行換算時首先要判斷是正溫度還是負溫度，存儲單元的高五位的值決定了溫度的正負，若全為1則是負溫度反之則為正溫度。低4位存放的是溫度的小數(shù)部分，本設(shè)計采用精度為0.1℃，所以處理時將低四位乘0.0625后進行小數(shù)舍入保留一位。中間7位為溫度的整數(shù)部分。

3.鍵盤模塊

我們采用四個獨立鍵盤，分別是：S1，S2，S3，S4。

4.繼電器模塊

圖5是一個蜂鳴器和一個繼電器的圖，我們只用到了繼電器的圖，繼電器和單片機的P1.3口進行通訊。繼電器用于控制加熱器的導(dǎo)通與關(guān)閉，其導(dǎo)通與關(guān)閉時間由單片機控制，從而維持水溫的平衡。如圖7所示，繼電器與單片機的P3.7口連接，當(dāng)P3.7口輸出一個低電平的時候，繼電器上電導(dǎo)通，開關(guān)打下，加熱器件導(dǎo)通開始加熱。

5.顯示模塊

顯示模塊采用動態(tài)顯示數(shù)碼管，我們用到前面四個數(shù)碼管，P0口是送字符的，P2口是用來位選數(shù)碼管的。

6.軟件設(shè)計說明

本系統(tǒng)采用的是循環(huán)查詢方式，來顯示和控制溫度的?？傮w流程圖如6所示。

[1]江力.單片機原理與應(yīng)用技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社.

[2]王兆月,等編著.微型計算機接口技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社.

[3]江曉安,等編著.數(shù)字電子技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版社.

[4]DS18B20官方文檔[OL].DS18B20官方英文站點下載.

[5]宋悅孝.電子測量與儀器[M].電子工業(yè)出版社.

[6]文代瓊.智能水溫控制系統(tǒng)設(shè)計[J].宜賓學(xué)院學(xué)報,2007.