单片机的工业水温控制与报警系统设计
【】目前，在我们的生活中单片机电子产品受到广泛运用，现在在我们日常生活中处处可见。而且，在诸多企业的生产流水线上得到广泛的运用。本篇论文所讲的设计是介绍了如何利用单片机AT89S52和温度传感器DS18B20去智能化的控制水温。该设备是实现对设置的水温进行检测与控制的装置。通过单片机设置温度的最高与最低的界限值，然后检测当前水温进行比较，超出界限值时，蜂鸣器报警，指示灯亮起。本篇论文所设计的系统的核心部件采用的是51系列单片机——AT89S52单片机。本篇论文所讲的设计的系统中，采用的是防水型温度传感器DS18B20对水温进行测量。
目录
一、绪论 1
（一）课题简介 1
（二）课题的背景 1
（三）课题的意义 1
二、方案设计 2
（一）系统总体方案选择 2
（二）电源部分的方案选择 2
（三）主机控制部分方案的选择 3
（四）温度采集部分的方案选择 3
（五）键盘与显示部分的方案选择 3
三、硬件系统设计 5
（一）单片机的最小系统电路 5
（二）键盘电路 6
（三）液晶显示 6
（四）电源供电部分 7
（五）温度传感器 7
（六）报警电路设计 8
四、软件系统设计 9
（一）DS18B20模块的流程图 10
（二）键盘扫描处理 11
（三）报警流程 12
五、系统调试 13
六、结束语 17
致谢 18
参考文献 19
附录I 20
附录II（一）DS18B20温度传感器模块子程序 21
（二）液晶显示屏驱动程序 23
一、绪论
（一）课题简介
本篇论文的设计讲的水温测控系统既可以用于企业里的诸多仪器上，也可以运用于生活中，例如饮水机。主要目的是使温度由机器自动控制，减轻人们的工作量。
本篇论文所介绍的设计是采用51系列的单片机——AT89S52单片机，进行对水温的检测和控制，并且在LCD液晶显
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
示屏上显示出所检测出来的水温，然后把测出的水温和之前设定好的水温进行对比，如果所测得的水温比设定的最高温度高了，红色的报警指示灯会亮起，并且蜂鸣器会鸣响报警；如果所测得的水温比设定的最低温度低了，红色的报警指示灯会亮起，并且蜂鸣器会鸣响报警。本篇论文通过多方面的研究，是为了让它能够更加的适应现代化的科技，能够更加方便的融入我们的日常生活中。
（二）课题的背景
在日常生活中，温度有着举足轻重的地位。诸多企业的生产与发展都得考虑温度。同样，企业想要高效、快速的发展也需要一些现代化的先进设备进行支持。
自从单片机问世以来，它就利用其自己的巨大优势，在短时间内就得到了诸多企业的广泛应用。
（三）课题的意义
从目前的人类社会来看，人们对与诸多现代化的电子商品的需求使得单片机迅速的运用到诸多领域中。本篇论文所研究的课题就是研究利用单片机AT89S52对水温的自动检测与控制，丰富了目前人类社会对于水温的自动测控技术。
本篇论文所讲的系统的控制核心是利用AT89S52单片机，用防水型温度传感器DS18B20提供温度信号。水温的控制程序利用C语言进行编程。
二、方案设计
（一）系统总体方案选择
方案1：这个方案是一个模拟控制系统，采集信号放大信号比较处理信号，如图21。
图21 模拟控制系统
方案2： 由单片机为核心的控制系统，这个方案用51系列单片机——AT89S52单片机，如图22。
图22由单片机控制温度的控制系统
方案1由于是模拟电路，所以受到现实中诸多因素的影响不太容易实现。而方案2是采用的是51系列的单片机AT89S52单片机对温度进行控制，使人们能更加智能化的控制温度。所以采用方案2。
（二）电源部分的方案选择
方案1：使用干电池供电。运用干电池供电比较简单方便，但是它无法提供较为稳定的+5V电源。
方案2：利用变压电路、整流电路、滤波电路和稳压电路制作一个直流稳压电源。如图23：
图23 利用4种电路制作的电源框图
如图23 ，交流电进入变压电路整流电路滤波电路，最后进入稳压电路，把交流电变为直流电并由稳压电路提高它的稳定性。
根据以上的论述，电源模块部分选择方案2。
（三）主机控制部分方案的选择
方案1：选取AT89S52单片机，不需要扩展，并且它的I/O口也较为符合本次的设计。
方案2：采用FPGA。能够较为精准的对电路进行控制，但是其价格较为昂贵。
比较以上的2种方案，考虑各种因素，所以主机控制部分的方案选用方案1。
（四）温度采集部分的方案选择
方案1：选取使用市面上常见的热敏电阻，运用热敏电阻可以通过测量阻值，来计算出相应的温度，但是需要大量的计算，不方便，不实用。
方案2：采用温度传感器DS18B20，DS18B20釆用的是单总线编程。测量范围较大，分辨率较高，测量的精度较高，而且有还带有报警装置。
方案3：采用温度传感器AD590。测量范围较大，误差较小，简单轻便，性能较为稳定，但是其电路设计较为复杂。
综合以上的分析，选用方案2。DS18B20与传统热敏电阻相比，可以直接读出温度，方便简单，可靠性更高，而且其每个器件上都有独一无二的序列号。
（五）键盘与显示部分的方案选择
显示模块的方案有两种选择：
方案1：采用LED数码管，运用LED数码管，可以显示出具体的温度数值。LED数码管的优点有很多，比如低能耗。而且它的程序编译较为简单。但是画面较小，目视化能力较低，并不美观。
方案2：采用LCD液晶显示屏。它的抗干扰能力较强。
按键部分的方案也有两种选择：
方案1：采用独立式按键键盘。配置灵活，软件结构简单，操作速度快；但对于I/O口的浪费比较大。
方案2：采用行列式键盘。这种方式可节省I/O口。
所以综上所述，显示屏模块选用方案2，而按键方面，因为本次的设计所需要的按键不多，所以选用方案1。
三、硬件系统设计
（一）单片机的最小系统电路
如图3－1，它其实是CMOS控制器诸多分类中的一种，性能较稳定，功率损耗较小。
图31 AT89S52管脚图
单片机AT89S52与目前市面上的大部分单片机产品的指令和引脚互相契合，能够为众多嵌入式的系统提供灵活有效的解决方案。
主要管脚说明:
VCC：+5V电源，电源正极。
GND：接地，电源负极。
目录
一、绪论 1
（一）课题简介 1
（二）课题的背景 1
（三）课题的意义 1
二、方案设计 2
（一）系统总体方案选择 2
（二）电源部分的方案选择 2
（三）主机控制部分方案的选择 3
（四）温度采集部分的方案选择 3
（五）键盘与显示部分的方案选择 3
三、硬件系统设计 5
（一）单片机的最小系统电路 5
（二）键盘电路 6
（三）液晶显示 6
（四）电源供电部分 7
（五）温度传感器 7
（六）报警电路设计 8
四、软件系统设计 9
（一）DS18B20模块的流程图 10
（二）键盘扫描处理 11
（三）报警流程 12
五、系统调试 13
六、结束语 17
致谢 18
参考文献 19
附录I 20
附录II（一）DS18B20温度传感器模块子程序 21
（二）液晶显示屏驱动程序 23
一、绪论
（一）课题简介
本篇论文的设计讲的水温测控系统既可以用于企业里的诸多仪器上，也可以运用于生活中，例如饮水机。主要目的是使温度由机器自动控制，减轻人们的工作量。
本篇论文所介绍的设计是采用51系列的单片机——AT89S52单片机，进行对水温的检测和控制，并且在LCD液晶显
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
示屏上显示出所检测出来的水温，然后把测出的水温和之前设定好的水温进行对比，如果所测得的水温比设定的最高温度高了，红色的报警指示灯会亮起，并且蜂鸣器会鸣响报警；如果所测得的水温比设定的最低温度低了，红色的报警指示灯会亮起，并且蜂鸣器会鸣响报警。本篇论文通过多方面的研究，是为了让它能够更加的适应现代化的科技，能够更加方便的融入我们的日常生活中。
（二）课题的背景
在日常生活中，温度有着举足轻重的地位。诸多企业的生产与发展都得考虑温度。同样，企业想要高效、快速的发展也需要一些现代化的先进设备进行支持。
自从单片机问世以来，它就利用其自己的巨大优势，在短时间内就得到了诸多企业的广泛应用。
（三）课题的意义
从目前的人类社会来看，人们对与诸多现代化的电子商品的需求使得单片机迅速的运用到诸多领域中。本篇论文所研究的课题就是研究利用单片机AT89S52对水温的自动检测与控制，丰富了目前人类社会对于水温的自动测控技术。
本篇论文所讲的系统的控制核心是利用AT89S52单片机，用防水型温度传感器DS18B20提供温度信号。水温的控制程序利用C语言进行编程。
二、方案设计
（一）系统总体方案选择
方案1：这个方案是一个模拟控制系统，采集信号放大信号比较处理信号，如图21。
图21 模拟控制系统
方案2： 由单片机为核心的控制系统，这个方案用51系列单片机——AT89S52单片机，如图22。
图22由单片机控制温度的控制系统
方案1由于是模拟电路，所以受到现实中诸多因素的影响不太容易实现。而方案2是采用的是51系列的单片机AT89S52单片机对温度进行控制，使人们能更加智能化的控制温度。所以采用方案2。
（二）电源部分的方案选择
方案1：使用干电池供电。运用干电池供电比较简单方便，但是它无法提供较为稳定的+5V电源。
方案2：利用变压电路、整流电路、滤波电路和稳压电路制作一个直流稳压电源。如图23：
图23 利用4种电路制作的电源框图
如图23 ，交流电进入变压电路整流电路滤波电路，最后进入稳压电路，把交流电变为直流电并由稳压电路提高它的稳定性。
根据以上的论述，电源模块部分选择方案2。
（三）主机控制部分方案的选择
方案1：选取AT89S52单片机，不需要扩展，并且它的I/O口也较为符合本次的设计。
方案2：采用FPGA。能够较为精准的对电路进行控制，但是其价格较为昂贵。
比较以上的2种方案，考虑各种因素，所以主机控制部分的方案选用方案1。
（四）温度采集部分的方案选择
方案1：选取使用市面上常见的热敏电阻，运用热敏电阻可以通过测量阻值，来计算出相应的温度，但是需要大量的计算，不方便，不实用。
方案2：采用温度传感器DS18B20，DS18B20釆用的是单总线编程。测量范围较大，分辨率较高，测量的精度较高，而且有还带有报警装置。
方案3：采用温度传感器AD590。测量范围较大，误差较小，简单轻便，性能较为稳定，但是其电路设计较为复杂。
综合以上的分析，选用方案2。DS18B20与传统热敏电阻相比，可以直接读出温度，方便简单，可靠性更高，而且其每个器件上都有独一无二的序列号。
（五）键盘与显示部分的方案选择
显示模块的方案有两种选择：
方案1：采用LED数码管，运用LED数码管，可以显示出具体的温度数值。LED数码管的优点有很多，比如低能耗。而且它的程序编译较为简单。但是画面较小，目视化能力较低，并不美观。
方案2：采用LCD液晶显示屏。它的抗干扰能力较强。
按键部分的方案也有两种选择：
方案1：采用独立式按键键盘。配置灵活，软件结构简单，操作速度快；但对于I/O口的浪费比较大。
方案2：采用行列式键盘。这种方式可节省I/O口。
所以综上所述，显示屏模块选用方案2，而按键方面，因为本次的设计所需要的按键不多，所以选用方案1。
三、硬件系统设计
（一）单片机的最小系统电路
如图3－1，它其实是CMOS控制器诸多分类中的一种，性能较稳定，功率损耗较小。
图31 AT89S52管脚图
单片机AT89S52与目前市面上的大部分单片机产品的指令和引脚互相契合，能够为众多嵌入式的系统提供灵活有效的解决方案。
主要管脚说明:
VCC：+5V电源，电源正极。
GND：接地，电源负极。
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