智能水温控制系统实验设计 报纸期刊
第１２期ＮＯ．１２宜宾学院学报Ｊｏｕｍａｌ《ＹｉｂｉｎＵｎｉｖｅｍｉ哆
智能水温控制系统实验设计
文代琼
（宜宾学院物理与电子工程系，四川宜宾“４００７）
摘要：水温控制系统采用ＡＴ一８９ｃ５１单片机为核心控制器件，实现对水温在４０一９０℃自动控制。温度信号由数字信号传感器Ｄｓｌ８８２０采集直接送入单片机进行处理，以控制固态继电器实现水的升温或降温，其精度为０．１℃。
关键词：ＡＴ一８９Ｃ５１单片机；水温自动控制；传感器
中图分类号：１１Ｐ２１２．１１文献标识码：Ａ文章编号：１６７１—５３６５《２００ｒ７）１２一００５６一０３
～、整体方案设计
利用单片机ＡＴ一８９Ｃ５１实现水温的智能控制，使水温能够在４０～９０℃之间实现温度调节。利用温度计读出水温，水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度改变时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变，还可以在此基础上将水温调节到我们通过键盘输人的温度。在一些温控系统电路中，广泛采用的是通过热电偶、热电阻或ＰＮ结测温电路经过相应的信号调理电路，转换成Ａ／Ｄ转换器能接收的模拟量，经过采样／保持电路后进行Ａ／Ｄ转换，最终送人单片机及其相应的外围电路，完成监控。但是由于传统的信号调理电路实现复杂、易受干扰、不易控制且精度不高，使用Ｄｓｌ８８２０数字传感器测试水温，可以直接将信号送入单片机ＡＴ一８９Ｃ５ｌ处理，再输出显示与控制。由于ＤＳｌ８８２０不需要外加放大电路和Ａ／Ｄ转换电路，并且它自带有温度补偿，ＤＳｌ８８２０采用９—１２位转换，其精度较高，电路简单，同时可以减小干扰，提高系统精度。实现方便，可根据不同需要用于各种场合。总体电路框图如图１，输出控制电路框图如图２所示。研
圈１总体电路框图图２输出控制电路框图
二、电路系统设计
（一）Ａ鸭９Ｃ５１芯片功能介绍
收稿日期：２００７一０９一１７
作者简介：文代琼（１９７９一），女，四川宜宾县人。助理实验师，工学学士。
引脚图如图３所示，整个系统的中央处理器采用躺９Ｃ５１单片机处理器，扩展ＲＡＭ６２６４存贮温度随时间变化的打印数据。采用按键和数码管显示，实现人机交换，键盘采用中断方式控制，利用Ａ谓９Ｃ５１的Ｐ１．０～Ｐ１．３口采集按键开关量，通过键盘可以输入人为设定的任意温度（在４０—９０℃范围内），系统通过自动控制实现水温的调节，以达到需要。４位数码管采用动态显示的方法循环显示实测温度和预设温度，精确到小数点后一位，分别为百位，十位，个位，和小数位（但由于规定不超过９０度，所以百位也就没有实现，默认的百位是不显示的），如果温度不在４０一９０度之间，则在ＬＥＤ上显示“８８８８”，表示错误，输出数据由Ａ髓９Ｃ５１的Ｐｏ口送出，中间加锁存器和显示译码器。
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图３ＡＲ９ｃ５ｌ引脚图
万方数据
第１２期ＮＯ．１２宜宾学院学报ＪｏｕｎｌａＪｏｆＹｉｂｉｎｕｎｉｖ∞ｉ婶５７
温度数据通过数字传感器ＤＳｌ８８２０来采集，ＤＳｌ８８２０可以
被编程，ＣＰｕ（ＡＴ一８９ｃ５１）首先写入命令给ＤＳｌ８８２０，然后
ＤＳｌ８８２０开始转换数据，传给单片机Ａ髓９Ｃ５１进行相应的处理，
结果由单片机的Ｐ３．４与Ｐ３．５口输出相应的高低电平。外围电
路，使用光电耦合器使输入与输出电路之间相互绝缘，避免干扰。
当接收到单片机信号时，发光二极管发光，光信号照射到输出端
的光敏三极管上产生光电流，三极管导通并输出电信号，使得Ｑ。
或Ｑ：导通放大，继而固态继电器接通，输出较大的功率以驱动
外围设备进行相应的降温或加温处理。
（二）温度转换核心及其算法
ｌ、温度传感器ＤＳｌ８８２０原理与特性介绍
本系统采用了ＤＳｌ８８２０单总线可编程温度传感器，来实现
对温度的采集和转换，大大简化了电路的复杂度，以及算法的要
求。ＤＳｌ８８２０传感器有３个控制管脚（如图４所示）。ＧＮＤ为接
地线，ＤＱ为数据输入输出接口，通过一个较弱的上拉电阻与单
片机相连。ＶＤＤ为电源接口，既可由数据线提供电源，又可由外
部提供电源，范围３．０—５．５Ｖ。本文使用外部电源供电。
ＤＳｌ８８２０内将温度转换成１２位的数字，测温分辨率可达０．
０６２５℃。独特的单总线接口方式，与微处理器连接时仅需要一
条线即可实现与微处理器双向通讯。ＤＳｌ８８２０的测温功能当
Ｄｓｌ８８２０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１６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０，１字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时
低位在前，高位在后，数据格式以０．０６２５℃／Ｌ５Ｂ形式表示。
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图４Ｄｓｌ８８２０的引脚图
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２、算法核心
首先程序判断温度是否是零下，如果是，则ＤＳｌ８８２０保存的
是温度的补码值，需要对其低８位（ＬｓＢｙｔｅ）取反加一变成原码。
处理过后把ＤＳｌ８８２０的温度Ｃ叩ｙ到单片机的ＲＡＭ中，里面已
经是温度值的Ｈｅｘ码了，然后转换Ｈｅｘ码到ＢＣＤ码，分别把小数
位，个位，十位，百位的ＢｃＤ码存人ＲＡＭ中。由于百位没有用，
默认情况是置为０Ａ，在显示屏上没有任何显示。
三、软件系统设计
（一）控制算法在软件系统中实现。软件总体结构如图５所
示①
◆
图５控制算法软件框图
（二）定时中断框图如图６所示
图６定时中断框图
万方数据
５８宜宾学院学报２００ｒ７年１２期
四、实验结果及其分析
在环境温度：２７℃，用测试仪器，将标准温度计和温控系统探头放人同一容器中，选定若干不同的温度点，记录下标准温度计显示的温度和温控系统显示的温度进行比较。分别测量不同的温度点同标准温度的温度差和在一确定的温度点在一段时间内同标准温度的差值。测试结果见表ｌ所示。
表ｌ测试结果
实验表明，本系统静态误差可以达到Ｏ．２℃的误差，在读数正确方面与标准温度计的读数误差为ｏ．８％，且该系统具有较小的超调量，从测量的值可以看出该系统为稳定系统，对该范围水温起到自动控制的作用。
参考文献：
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（ＤｐａｎＩＩｌ曲ｔｏｆＰｈｙｓｉｃｓａＩｌｄＥｌｅｃｔｍｎｉｃＥｎ舀ｎｅｅｒｉｎｇ，’Ｙｉｂｉｎｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｂｉｎ６４４００７，Ｃｈｉｎａ）
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万方数据
智能水温控制系统实验设计
作者：文代琼， WEN Dai-qiong
作者单位：宜宾学院,物理与电子工程系,四川,宜宾,644007
刊名：
宜宾学院学报
英文刊名：JOURNAL OF YIBIN UNIVERSITY
年，卷(期)：2007，7(12)
被引用次数：0次
参考文献(6条)
1.江力单片机原理与应用技术 2006
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3.江晓安数字电子技术 1993
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5.翟玉文电子设计与实践 2005
6.DALLAS ICPDF DS18B20.Programmable Resolution 1-Wire Digital Thermometer 2007
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