基于AT89C52单片机的温度控制系统的设计

张旭

辽宁装备制造职业技术学院 （沈阳 110161）

在对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制中，温度量是衡量工业控制对象中的一个重要标准数值，它的测量与控制对热炉、反应炉等有十分重要的意义。采用单片机温度控制技术不仅使其具有控制方便、简单和灵活性大等优点，并且可以大幅度提高其被控温度的技术指标，从而能够大大提高生产出产品的数量及质量，所以它的用途极其广泛。

1 设计方案极其硬件组成

1.1 设计方案

此温控系统以 AT89C52单片机作为其控制核心，DS18B20作为它的温度传感器，单线智能温度传感器DS18B20负责其温度数值的采样。由温度传感器 DS18B20采集被控对象的实时温度，提供给AT89C52的P3.5端口作为其数据输入。本文的设计对象为所处室内水温，使用LED数码管显示当前温度。其系统结构图为图1。

图1 系统结构图

1.2 硬件组成

(1)控制部分：采用单片机AT89C52，实现中央处理器功能。

单片机 AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），它的体积小而且供电量低，它的四个端口只需要两个就能满足电路系统的设计需要，适合用于便携手持式产品的设计使用。

(2)外显部分：采用数码管以动态扫描方式实现温度显示。

数码管显示电路采用两位数码管动态显示当前温度，因为单片机AT89C52的P1口输出的电流一般为20mA左右，为了延长数码管的使用寿命，在电路中采用限流电阻实现。AT89C52中的 P3.0和P3.1分别为数码管D2和D1的选通端口。

(3)温度采集部分：采用 DS18B20温度传感器实施温度信号采集功能。

数据采集电路核心元件是DS18B20芯片，被控对象的温度信号通过DS18B20实时采集与转换，通过DS18B20与AT89C52单片机的P3.5口通讯，在系统结构上将传感器与电路板进行分离，实现系统的改进。本设计中，被控对象为所处室内的水温，应用DALLAS公司生产的单总线器件DS18B20数字温度计，所组成的测温系统，与热敏电阻作为测温元件构成的温控系统有如下优势：一是线路简单，此系统可外挂多个DS18B20数字温度计；二是测温结果能够直接读出；三是适合远距离多点温度检测。

(4)键盘温度设定部分：以4*4键盘来实现温度调节功能；

(5)继电器部分：作为系统的执行器，完成加热功能；

继电器的吸合与释放，执行加热与降温操作，以此实现温度的自动控制。即继电器吸合，启动加热炉工作，对系统实施升温调节；继电器释放，启动风扇工作，对系统实施降温调节。

(6)报警部分：当温度超过设计范围自动进行报警。

本文中所设计的报警电路较为简单，由一个自我震荡型的蜂鸣器和一个绿色发光二极管组成。在这次设计中蜂鸣器是通过三极管放大信号。当温度超过设定温度的上限和下限时，AT89C52的端口P3.7输出信号，经三极管放大驱动蜂鸣器，产生声光报警。

此外，系统电源采用5V直流电源，为单片机AT89C52和DS18B20提供电源。

2 软件设计

系统程序主要包括初始化，温度控制功能、显示和报警功能，流程图如图2所示。

图2 程序流程图

2.1 温度控制功能

温度控制功能是系统最主要的功能之一，系统温度预设控制的上限和下限。系统运行时，会自动判断当前温度值是否在控制范围内，如超出上限，启动降温；超出下限，启动升温。对于单片机与DS18B20的通讯与数据交换，须严格遵循的工作时序和通信协议。

在DS18B20温度传感器接口模块设计时，为简化系统程序，DS18B20与单片机端口成一一对应关系。如遇复杂系统或单片机端口不足的情况，须用一跟通讯线连接多个温度计，系统程序读取温度值时应先读取DS18B20的序列号，再送显温度值。

2.2 显示功能

本系统显示电路通过专用管理芯片HD7279进行管理，HD7279是一片真正的单片LED数码管显示和键盘接口芯片，无需外围电路，只需要外接少量的电阻等，即可构成完善的显示、键盘接口电路，系统程序设计采用HD7279带数据的控制指令。

2.3 报警功能

为提高系统温度控制精度和安全性，设计了报警子程序。主要实现对温度信号的自动报警，报警条件是当前温度高于上限或低于下限，报警方式是数码管最高位闪烁报警：闪烁1为高于上限报警；闪烁0为高于下限报警。

3 结语

基于AT89C52单片机的温度控制系统，经系统测试，测温准确，已达到设计要求，且结构简单、安全可靠。系统可以应用于如建筑、仓储等工业生产农业大棚温控，汽车内温控等领域，具有很强的推广价值。

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