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　　1、引言
　　
　　溫度是重要的物理量，溫度的測量和控制，在工業(yè)生產(chǎn)和科研工作中都非常重要。數(shù)字式溫度測量系統(tǒng)的特點(diǎn)是以微處理器為核心，利用微處理器的控制、運(yùn)算功能，具有智能化的特點(diǎn)。本系統(tǒng)采用數(shù)碼管直接顯示被測溫度值，這種數(shù)字式顯示不僅直觀、測量精度高，而且便于進(jìn)行自動(dòng)控制。所以，數(shù)字式溫度測量電路獲得了廣泛的應(yīng)用。
　　
　　2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
　　
　　系統(tǒng)如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡單明了、緊湊，性能可靠；不僅適用于水溫控制，且作為加熱源，如加熱爐、電爐應(yīng)用電子器件，也可適用于工業(yè)環(huán)境溫度的監(jiān)測與控制。采用DS1820作為溫度傳感器，使系統(tǒng)簡單可靠，且易于操作，它的性能突出。
　　
　　圖1電路組成框圖
　　
　　以下對各部分主要電路作介紹
　　
　　2.1溫度轉(zhuǎn)換電路
　　
　　這部分電路完成的功能主要是：把非電物理量（溫度量）轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。它的性能的好壞、度等直接影響測量以及控制的結(jié)果，因此，這是很重要的部分。
　　
　　考慮到本設(shè)計(jì)的要求，在這里我們采用新型的單片數(shù)字溫度傳感器DS1820，它具有性能好（分辨率為0.5℃，測溫范圍為—50---+125℃）、體積小、接口簡單（三端元件：一根地線、一根信號(hào)線、一根電源線）和使用方便（集成了采樣、物理量/模擬量轉(zhuǎn)換、A/D轉(zhuǎn)換等功能，直接輸出數(shù)字信號(hào)，無需另接任何外圍電路即可方便地構(gòu)成溫度檢測系統(tǒng)）等的優(yōu)點(diǎn)。
　　
　　以下對DS1820芯片介紹。DS1820是美國DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干攏能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理，而且每片DS1820都有*的產(chǎn)品號(hào)，并可存入其ROM中，以便在構(gòu)成大型溫度測控系統(tǒng)時(shí)在單線上掛接任意多個(gè)DS1820芯片。從DS1820讀出或?qū)懭隓S1820信息僅需要一根口線，其讀寫及溫度轉(zhuǎn)換功率來源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所掛接的DS1820供電，而無需額外電源。DS1820能提供九位溫度讀數(shù)，它無需任何外圍硬件即可方便地構(gòu)成溫度檢測系統(tǒng)。DS1820測量溫度時(shí)使用*的溫度測量技術(shù)。其內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號(hào)f0，高溫度系數(shù)振蕩器則將被測溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)f0當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS1820對f0數(shù)，計(jì)數(shù)門開通時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內(nèi)部還有斜率累加器，可對頻率的非線性予以補(bǔ)償。測量結(jié)果存入溫度寄存器中。
　　
　　一般情況下的溫度值應(yīng)為9位（符號(hào)占1位），但因符號(hào)位擴(kuò)展成高8位，故以16位補(bǔ)碼形式讀出，表1給出了溫度和數(shù)字量的關(guān)系。DS1820采用3腳PR－35封裝或8腳SOIC封裝，管腳排列如圖2所示。圖中GND為地，I/O為數(shù)據(jù)輸入/輸出端（即單線總線），該腳為漏極開路輸出，常態(tài)下呈高電平。VCC是外部＋5V電源端，不用時(shí)應(yīng)接地。NC為空腳，圖3是它的結(jié)構(gòu)框圖。
　　
　　表1DS1820溫度與數(shù)字對應(yīng)關(guān)系
　　
　　2.2AT89C52單片機(jī)簡介
　　
　　本設(shè)計(jì)采用AT89C52單片機(jī)作為控制機(jī)構(gòu)的核心。AT89C52是一種低功耗、高性能的CMOS型8位微型計(jì)算機(jī)。它帶有8KFlash可編程和擦除的只讀存儲(chǔ)器（EPROM），該器件采用ATMEL的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)上標(biāo)準(zhǔn)的80C51和82C52的指令系統(tǒng)及引腳兼容，片內(nèi)Flash集成在一個(gè)芯片上，可用于解決復(fù)雜的問題，且成本較低。AT89C52提供了8K字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32線I/O口，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，6向量兩極中斷，一個(gè)雙工串行口，具有片內(nèi)自激振蕩器和時(shí)鐘電路等標(biāo)準(zhǔn)功能。
　　
　　此外，AT89C52設(shè)有靜態(tài)邏輯，用于運(yùn)行到零頻率，并支持軟件選擇的節(jié)電運(yùn)行方式和空閑方式使CPU停止工作，而允許RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。在掉電方式下，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時(shí)鐘被凍結(jié)，一切功能都停止，只有片內(nèi)RAM的內(nèi)容被保存，直到硬件復(fù)位才恢復(fù)正常工作。
　　
　　2.3Moc3041芯片
　　
　　MOC3041芯片是Motorola公司推出的單片集成可控硅驅(qū)動(dòng)器件，這是一種集成的帶有光耦合的雙向可控硅驅(qū)動(dòng)電路。它內(nèi)部集成了發(fā)光二極管、雙向可控硅和過零觸發(fā)電路器件。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳如圖4所示。它由輸入和輸出兩部分組成。輸入部分是一個(gè)砷化鎵發(fā)光二極管，在5~15mA正向電流的作用下發(fā)出足夠強(qiáng)度的紅外光去觸發(fā)輸出部分。輸出部分包括一個(gè)硅光敏雙向可控硅和過零觸發(fā)器。在紅外線的作用下，雙向可控硅可雙向?qū)?，與過零觸發(fā)器一起輸出同步觸發(fā)脈沖，去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)——外部的雙向可控硅TLC336A。
　　
　　圖4MOC3041內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳圖
　　
　　2.4其它電路介紹
　　
　?。?）報(bào)警部分：顯示報(bào)警的有電源狀態(tài)、加熱狀態(tài)、保溫狀態(tài)和上檔狀態(tài)4個(gè)，只需在單片機(jī)（AT89C52）的P1.4—P1.7分別接上4只發(fā)光二極管，單片機(jī)（AT89C52）即可根據(jù)不同的情況輸出相應(yīng)的狀態(tài)。因而，報(bào)警部分是非常簡單的：只需4只發(fā)光二極管就可以了。
　　
　?。?）顯示部分：這部分也很簡單：4個(gè)顯示器采用七段數(shù)碼管做顯示；而兩塊鎖存驅(qū)動(dòng)芯片74LS374也很普通，一塊用來鎖存驅(qū)動(dòng)段控口，一塊用來驅(qū)動(dòng)位選口。
　　
　?。?）應(yīng)用部分：可以采用加熱器（電熱爐等），或直接用于烤箱等，可根據(jù)不同的需要采用不同的電子儀器。系統(tǒng)總的電路圖如圖5所示。
　　
　　圖5系統(tǒng)總電路圖
　　
　　3、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
　　
　　軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方式，將各個(gè)功能分成獨(dú)立的模塊，由系統(tǒng)和監(jiān)控程序一起管理執(zhí)行。本裝置的軟件包括主程序、鍵盤處理子程序、顯示子程序、溫度設(shè)定子程序以及有關(guān)DS1820的程序（初始化子程序、寫程序和讀程序等）。
　　
　　主程序完成的功能是：啟動(dòng)DS1820測量溫度，將測量溫度與給定值比較，若TX≤TL，則進(jìn)入加熱階段，置P3.1為低電平。在該過程中繼續(xù)對所需測量的溫度進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)TX≥TH時(shí)，置P3.1為高電平，斷開可控硅，關(guān)閉加熱器，等待下一次的啟動(dòng)命令。全部的工作軟件流程圖情況如下：
　　
　　圖6總流程圖圖7顯示子程序（DISPLAY）
　　
　　圖8自檢子程序（ZIJIAN）圖9溫度范圍確定子程序（TESTRANGE）
　　
　　圖10轉(zhuǎn)換TH（TURNTH）子程序圖11讀取溫度子程序（GET_TEMP）
　　
　　圖12傳送溫度子程序（SETTHTTL）圖13讀上下限溫度子程序（READTHTL）
　　
　　圖14鍵功能程序（KEY）
　　
　　4、結(jié)束語
　　
　　該溫度控制系統(tǒng)采用了一些較新的芯片和較*的設(shè)計(jì)方法，電路工作性能穩(wěn)定，反應(yīng)快、控制功能強(qiáng)。經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)用，效果良好，它可以大批量的生產(chǎn)，廣泛被使用。