存器 配位寄存器配位寄存器 预留 预留 预留 循环冗余码校验 非挥发的温度报警触发器和，可通过软件写入用户报警上下限值。 高速暂存存储，可以设置温度转换的精度。 出厂时该位被设置为，用户要去改动，和决定温度转换的精度位数，来设 置分辨率，如图。 图字节定义 由表可见，分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中 要将分辨率和转换时间权衡考虑。 高速暂存的第字节保留未用，表现为全逻辑。第字节读出前面所有 字节的码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。 当接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以位 带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第字节。单片机可以通过单 线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以形式表示。 当符号位时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二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 跳过匹配命令 读温度命令子程序 终止 图复位应答子程序 写入子程序 开始 口清 延时 口置 标志位置 是否有低电平 有低电平 口置 终止 标志位置 是 否 基于单片机的温度控制系统 目录 引言 温度控制系统设计的背景发展历史及意义 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 温度传感器的历史及简介 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 结束语 附录 参考文献 引言 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。此部分只用到和单片机，硬件很简单 单 片 机 显示 指示灯 加热继电器 电风扇继电 器 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，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。 的内部结构 采用脚封装，如图所示的内部结构，如图所 示。 引脚说明 地 数据线 可选 图封装 内部结构主要由四部分组成 位光刻。开始位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟的序号，共 有位，最后位是前位的校验码，这也是多个可以采用线进行通信 的原因。位闪速的结构如下 表结构 检验序列号工厂代码 内部 电源 探测 位 和 单线端口 位 产生器 暂存器 下限触发 上限触发 温度传感器 存储器和控制逻辑 图内部结构 非挥发的温度报警触发器和，可通过软件写入用户报警上下限值。 高速暂存存储，可以设置温度转换的精度。 温度传感器的内部存储器还包括个高速暂存和个非易失性的可电擦 除的。高速暂存的结构为字节的存储器，结构如图所示。头个字节包 含测得的温度信息，第和第字节和的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。 第个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。工作 时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。它的内部存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实时监测与控制，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。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忽略位地址，直接向发温度变换命令， 适用于单片工作。 续表 告警搜索 命令 执行后，只有温度超过设定值上限或者下限的片子才做 出响应 温度变换启动进行温度转换，转换时间最长为，结 果存入内部字节中 读暂存器读内部中字节的内容 写暂存器发出向内部的第，字节写上下限温度数据命令， 紧跟读命令之后，是传送两字节的数据 复制暂存器将中第，字节内容复制到中 重调将中内容恢复到中的第，字节 读供电 方式 读的供电模式，寄生供电时发送， 外接电源供电发送 另外，由于单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时 序很重要。系统对的各种操作必须按协议进行。操作协议为初始化发 复位脉冲发功能命令发存储器操作命令处理数据。 图测温原理内部装置 减法计数器 斜坡累加器 减到 减法计数器 预置 低温度系数 振荡器 高温度系数 振荡器 计数比较器 预置 温度寄存器 减到 的测温流程 图测温流程 初始化 跳过 匹配 温度变换延时 跳过 匹配 读暂存器转换成显示码数码管显示 单片机接口设计 设计原则 可以采用两种方式供电，种是采用电源供电方式，此时的脚接 地，脚作为信号线，脚接电源。另种是寄生电源供电方式，如图所示单片机端 口接单线总线，为保证在有效的时钟周期内提供足够的电流，可用个 管来完成对总线的上拉。本设计采用电源供