领 域应用相当广泛，比如温室水池发酵缸电源等场所的温度控制。而以往温度控制是 由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问 题，本系统设计的目的是实现种可连续高精度调温的温度控制系统，它应用广泛，功能 强大，小巧美观，便于携带，是款既实用又廉价的控制系统。 温度控制系统完成的功能 本设计是对温度进行点实时监测并对其进行控制，设计的温度控制系统实现了基 本的温度控制功能当温度低于设定下限温度时，系统自动启动加热继电器加温，使 温度上升，同时绿灯亮。当温度上升到下限温度以上时，停止加温当温度高于设定 上限温度时，系统自动启动风扇降温，使温度下降，同时红灯亮。当温度下降到上限 温度以下时，停止降温。温度在上下限温度之间时，执行机构不执行，从而实现将温度控 制在。三个数码管即时显示温度，精确到小数点位。 总体设计方案 方案 测温电路的设计，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变 化的电压或电流采集过来，进行转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电 路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到转换电路，感温电路比较麻烦。 方案二 考虑使用温度传感器，结合单片机电路设计，采用只温度传感器，直接读 取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。 比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现， 故实际设计中拟采用方案二。 在本系统的电路设计方框图如图所示，它由三部分组成控制部分主芯片采用 单片机显示部分采用位数码管以动态扫描方式实现温度显示温度 采集部分采用温度传感器。 图温度计电路总体设计方案 控制部分 单片机具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电 路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用，系统应用三节电池供电。 显示部分 显示电路采用位共阳数码管，从口送数，口扫描。 温度采集部分 温度传感器是美国半导体公司最新推出的种改进型智能温度传感器，与 传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温。这部分主要完成对温度信号的 采集和转换工作，由数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。数字温度传 感器把采集到的温度通过数据引脚传到单片机的口，单片机接受温度并存 储。将个传感器并联在惟的三线上，并通过线总线方式将测量信号通过 时序控制送入单片机，即可实现点温度监测，为下步的显示工作提供条件。 单 片 机 显示 指示灯 加热继电器 电风扇继电 器 图多路温度传感器采集模块 此部分只用到和单片机，硬件很简单。 的性能特点如下 独特的单线接口仅需要个端口引脚进行通信 多个可以并联在惟的三线上，实现多点组网功能 无须外部器件 可通过数据线供电，电压范围为 零待机功耗 温度以位数字显示 用户可定义报警设置 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度温度报警条件的器件 负电压特性，电源极性接反进制位转换为十进制 当符号位时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。 表是部分温度值对应的二进制温度数据。 表温度转换时间表 分辨率位温度最大转向时间 表部分温度对应值表 温度二进制表示十六进制表示 续表 的产生 在的最高有效字节中存储有循环冗余校验码。主机根据的前 位来计算值，并和存入中的值做比较，以判断主机收到的数据是否 正确。另外，由于单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写 时序很重要。系统对的各种操作按协议进行。操作协议为初使化发 复位脉冲发功能命令发存储器操作命令处理数据。 温度传感器简介 温度传感器的历史及简介 温度的测量是从金属物质的热胀冷缩开始。水银温度计至今仍是各种温度测量的计 量标准。可是它的缺点是只能近距离观测，而且水银有毒，玻璃管易碎。代替水银的有酒 精温度计和金属簧片温度计，它们虽然没有毒性，但测量精度很低，只能作为个概略指 示。不过在居民住宅中使用已可满足要求。在工业生产和实验研究中为了配合远传仪表指 示，出现了许多不同的温度检测方法，常用的有电阻式热电偶式结型谐振型等。它 们都是基于温度变化引起其物理参数如电阻值，热电势等的变化的原理。随着大规模集 成电路工艺的提高，出现了多种集成的数字化温度传感器。 的工作原理 工作时序 根据的通讯协议，主机控制完成温度转换必须经过三个步骤 每次读写之前都必须要对进行复位 复位成功后发送条指令 最后发送指令，这样才能对进行预定的操作。 复位要求主将数据线下拉微秒，然后释放，收到信号后等待 微秒左右后发出微秒的存在低脉冲，主收到此信号表示复位成功。其工作时 序包括初始化时序写时序和读时序，具体工作方法如图所示。 初始化时序 响应脉 冲 等待 主机最小 主机复位脉冲 最小 图初始化时序 总线上的所有传输过程都是以初始化开始的，主机响应应答脉冲。应答脉冲使主机知 道，总线上有从机设备，且准备就绪。主机输出低电平，保持低电平时间至少，以 产生复位脉冲。接着主机释放总线，上拉电阻将总线拉高，延时，并进入 接受模式，以产生低电平应答脉冲，若为低电平，再延时。 写时序 采 样 采 样 主机写时序主机写时序 图写时序 写时序包括写时序和写时序。所有写时序至少需要，且在次的写时序 之间至少需要的恢复时间，都是以总线拉低开始。写时序，主机输出低电平，延时 ，然后释放总线，延时。写时序，主机输出低电平，延时，然后释放总线， 延时。 读时序 主机采样主机采样 主机写时序主机写时序 图读时序 总线器件仅在主机发出读时序是，才向主机传输数据，所以，在主机发出读数据命令 后，必须马上产生读时序，以便从机能够传输数据。所有读时序至少需要，且在次 的读时序之间至少需要的恢复时间。每个读时序都由主机发起，至少拉低总线。 主机在读时序期间必须释放总线，并且在时序起始后的之内采样总线状态。主机输出 河南工业职业技术学院 课程设计 温度监测与控制系统 系别机电工程系 专业名称机电体化 学生姓名张奇美 学号 指导教师姓名田林红 完成日期年月日 温度监测与控制系统 摘要 温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。很多 行业中都有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及 各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便简单灵活性 大等特点，而且还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。 因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。 本温度设计采用现在流行的单片机，配以数字温度传感器，该温 度传感器可自行设置温度上下限。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上下限进行 比较，由此作出判断是否启动继电器以开启设备。 本设计还加入了常用的数码管显示及状态灯显示灯常用电路，使得整个设计更加完 整，更加灵活。 目录 前言 温度控制系统的目的 温度控制系统完成的功能 总体设计方案 方案 方案二 温度传感器简介 的工作原理 工作时序 操作命令 的测温原理 的测温原理 的测温流程 单片机接口设计 设计原则 引脚连接 晶振电路 串口引脚 其它引脚 系统整体设计 系统硬件电路设计 主板电路设计 各部分电路 系统软件设计 系统软件设计整体思路 系统程序流图 调试 附录 参考文献 前言 温度控制系统设计的背景发展历史及意义 随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温 度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面， 但温度控制直是个未开发的领域，却又是与人们息息相关的个实际问题。针对这种 实际情况，设计个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。 温度是科学技术中最基本的物理量之，物理化学生物等学科都离不开温度。在 工业生产和实验研究中，像电力化工石油冶金航空航天机械制造粮食存储 酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之。比如，发电厂 锅炉的温度必须控制在定的范围之内许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才 能正常进行炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油 柴油煤油等产品。没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就 会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可 见，温度的测量和控制是非常重要的。 单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测 和温度控制。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温 度控制器应运而生。 温度控制系统的目的 本设计的内容是温度测试控制系统，控制对象是温度。温度控制在日常生活及工业领 域应用相当广泛，比如温室水池发酵缸电源等场所的温度控制。而以往温度控制是 由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问 题，本系统设计的目的是实现种可连续高精度调温的温度控制系统，它应用广泛，功能 强大，小巧美观，便于携带，是款既实用又廉价的控制系统。 温度控制系统完成的功能 本设计是对温度进行点实时监测并对其进行控制，设计的温度控制系统实现了基 本的温度控制功能当温度低于设定下限温度时，系统自动启动加热继电器加温，使 温度上升，同时绿灯亮。当温度上升到下限温度以上时，停止加温当温度高于设定 上限温度时，系统自动启动风扇降温，使温度下降，同时红灯亮。当温度下降到上限 温度以下时，停止降温。温度在上下限温度之间时，执行机构不执行，从而实现将温度控 制在。三个数码管即时显示温度，精确到小数点位。 总体设计方案 方案 测温电路的设计，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变 化的电压或电流采集过来，进行转换后，就可以用单片机进行