毕业论文：DS18B20水温控制系统+电路图程序 ㊣ 精品文档 值得下载

时显示以及加热装置进行控制。

加热装置有效功率控制模块根据题目，可以使用电热炉进行加热，控制电热炉的功率即可以控制加热的速度。

当水温过高时，关掉电热炉进行降温处理，让其自然冷却。

在制作中，我们装设个小电风扇，当水温超高时关闭电炉开启风扇散热，当需要加热时开启电炉关闭风扇。

由于加热的功率较大，考虑到简化电路的设计，我们直接采用电源。

对加热装置控制模块有以下两种方案方案采用可控硅来控制加热器有效功率。

可控硅是种半控器件，应用于交流电的功率控制有两种形式控制导通的交流周期数达到控制功率的目的控制导通角的方式控制交流功率。

由交流过零检测电路输出方波经适当延时控制双向可控硅的导通角，延时时间显示电路加热装置测温部分键盘输入控制部分即移相偏移量由温度误差计算得到。

可以实现对交流电单个周期有效值周期性控制，保证系统的动态性能指标。

该方案电路稍复杂，需使用光耦合驱动芯片以及变压器等器件。

但该方案可以实现功率的连续调节，因此响应速度快，控制精度也高。

方案二采用继电器控制。

使用继电器可以很容易实现地通过较高的电压和电流，在正常条件下，工作十分可靠。

继电器无需外加光耦，自身即可实现电气隔离。

这种电路无法精确实现电热丝功率控制，电热丝只能工作在最大功率或零功率，对控制精度将造成影响。

但可以由多路加热丝组成功率控制，由单片机对温差的处理实现分级功率控制提高系统动态性能。

基于以上分析以及现有器件限制选择方案二，采用继电器控制省去光耦和交流过零检测电路，在软件上选用适当的控制算法，同样可以达到较好的效果。

温度采集模块题目要求温度静态误差小于等于，温度信号为模拟信号，本设计要对温度进行控制和显示，所以要把模拟量转换为数字量。

该温度采集模块有以下三种方案方案利用热电阻传感器作为感温元件，热电阻随温度变化而变化，用仪表测量出热电阻的阻值变化，从而得到与电阻值相应的温度值。

最常用的的是铂电阻传感器，铂电阻在氧化介质中，甚至在高温的条件下其物理，化学性质不变。

由铂电阻阻值的变化经小信号变送器将铂电阻随温度变化的转换为线形变化电路，再将电流信号转化为电压信号，送到转换器即将模拟信号转换为数字信号。

该方案线性度优于。

方案二采用温度传感器。

具有较高精度和重复性，良好的非线性保证的测量精度。

加上软件非线性补偿可以实现高精度测量。

将温度转化为电流信号，因此要加相应的调理电路，将电流信号转化为电压信号。

送入为转换器，可以获得级的精度，基本满足题目要求。

方案三采用数字温度传感器。

为数字式温度传感器，无需其他外加电路，直接输出数字量。

可直接与单片机通信，读取测温数据，电路简单。

如图所示。

图测温电路基于以上分析和现有器件所限，温度采集模块选用方案三。

与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现位的数字值读数方式。

并且从读出的信息或写入的信息仅需要根口线单线接口读写，因而使用可使系统结构更趋简单，可靠性更高。

他在测温精度转换时间传输距离分辨率等方面带来了令人满意的效果。

键盘与显示模块根据题目要求，水温要由人工设定，并能实时显示温度值。

对键盘和显示模块有下面两种方案方案采用液晶显示屏和通用矩阵键盘。

液晶显示屏具有功耗小轻薄短小无辐射危险，平面直角显示以及影象稳定不闪烁，可视面积大，画面效果好，抗干扰能力强等特点。

但由于只需显示三位温度值，信息量比较少，且由于液晶是以点阵的模式显示各种符号，需要利用控制芯片创建字符库，编程工作量大，控制器资源占用较多，其成本也偏高。

方案二采用三位七段数码管分别显示温度的十位个位和小数位。

按键采用单列按键进行温度设定。

数码管具有低能耗低损耗低压寿命长耐老化，对外界环境要求较低。

同时数码管采用编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。

根据以上论述，采用方案二。

本系统中，采用了数码管的动态显示，节省单片机的内部资源。

系统各模块的最终方案根据以上分析，结合器件和设备等因素，确定如下方案采用单片机作为控制器，分别对温度采集显示温度设定加热装置功率控制。

温度测量模块采用数字温度传感器。

此器件经软件设置可以实现高分辨率测量。

电热丝有效功率控制采用继电器控制，实现电路简单实用，加上温度变化缓慢可以满足设计要求。

显示用数码管显示实时温度值，用三个单键实现温度值的设定。

图系统基本框图系统的基本框图如图所示。

首先写入命令给，然后开始转换数据，转换后通过来处理数据。

数据处理后的结果就显示到数码管数码管继电器键盘输入上。

另外由键盘设定温度值送到单片机，单片机通过数据程序名称功能初始化，确定是否是存在的入口参数无出口参数主机发出延时微秒的复位低脉冲然后拉高数据线，释放总线进入接受状态等待回应延时置标志位，表示存在清标志位，表示不存在时序要求延时段时间程序名称功能读取的数据入口参数出口参数无先复位判断是否存在若不存在则返回跳过匹配发出温度转换命令等待转换结束，位的话微秒准备读温度前先复位跳过匹配发出读温度命令将读出的温度数据保存到具体的步骤初始化完后当拉低电平开始产生写时隙微妙之内送入位数据微妙来采样读取它程序名称功能将保存的数值写入中，有具体的时序要求，详细参考附图的说明入口参数寄存器出口参数无共位数据，串行通讯循环右移微妙里面共是位，所以要送次释放总线程序名称功能读取中的数据，由于是串行通讯，每次读取个，循环次读取入口参数出口参数无将温度高位和低位从中读出数据共有位程序名称功能扫描键盘入口参数出口参数如果有键入，则开始键盘输入每次进来都赋值输入标志，设置为将当前的温度赋值给，也就是说是以当前温度为基准，进行加减的如果输入完成，则为，退出键盘程序程序名称功能确认键盘输入和退出键盘输入入口参数出口参数按键抖动处理程序名称功能数值上调处理入口参数出口参数按键抖动处理个位增个位增加到，回十位加十位超过，溢出了出错，显示退回程序名称功能数值下调处理入口参数出口参数按键抖动处理个位减个位减到，回到十位减十位低于，溢出了出错，显示退回增加完成后，赋值退出，然后显示出来键盘抖动延时子程序继电器控制三个都是的话，说明还没有输入数值，直接退出十位如果相等，那么继续比较个位为说明当前温度小于设定温度，要升温，所以接继电器控制电热丝加热为说明当前温度大于设定温度，要降温，所以接风扇程序名称功能赋值给入口参数出口参数小数位个位十位程序名称功能显示数据到数码管中。

入口参数出口参数无次显示结束，口复位口复位数码管参考文献单片机应用开发实用子程序边春元等编著人民邮电出版社官方英文文档官方英文站点下载全国大学生电子设计大赛培训系列教程高吉祥主编电子工业出版社单片微型计算机原理及应用张毅坤等编著西安电子科技大学出版社微型计算机接口技术王兆月等编著机械工业出版社水温控制系统摘要该水温控制系统采用单片机进行温度实时采集与控制。

温度信号由线总线数字化温度传感器提供，在范围内，固有测温分辨率为。

水温实时控制采用继电器控制电热丝和风扇进行升温降温控制。

系统具备较高的测量精度和控制精度，能完成升温和降温控制。

关键字水温控制目录系统方案选择和论证题目要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„基本要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„发挥部分„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„说明„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„系统基本方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„各模块电路的方案选择及论证„„„„„„„„„„„„„„„„„„„系统各模块的最终方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„硬件设计与实现„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„系统硬件模块关系„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„主要单元电路的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„温度采集部分设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„加热控制部分„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„键盘显示控制器部分„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„系统软件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„读取温度模块子程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„数据处理子程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„键盘扫描子程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„主程序流程图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„系统测试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„静态温度测试„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„动态温控测量„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„结果分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录产品使用说明„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录元件清单„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录系统硬件原理图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录软件程序清单„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„系统方案选择和论证题目要求设计并制作个水温自动控制系统，控制对象为净水，容器为搪瓷器皿。

水温可以在定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。

基本要求温度设定范围为，最小区分度为，标定温度。

环境温度降低时例如用电风扇降温温度控制的静态误差。

用十进制数码管显示水的实际温度。

发挥部分采用适当的控制方法，当设定温度突变由提高到时，减小系统的调节时间和超调量。

温度控制的静态误差。

在设定温度发生突变由提高到时，自动打印水温随时间变化的曲线。

说明加热器用千瓦电炉。

如果采用单片机控制，允许使用已有的单片机最小系统板。

数码显示部分可以使用数码显示模块。

测量水温时只要求在容器内任意设置个测量点。

在