基于DS18B20和AT89C2051单片机的温度控制系统设计

### 基于DS18B20和AT89C2051单片机的温度控制系统设计 #### 概述 随着社会对节能减排的需求日益增加，利用现代电子技术来提升传统工业设备的能效变得尤为重要。许昌学院积极响应这一趋势，对其燃煤锅炉进行了自动化改造，采用基于AT89C2051单片机和DS18B20单线智能温度传感器的温度控制系统，旨在提高能源利用率并减少污染物排放。 #### 系统方案及电路设计 ##### 1.1 系统方案 本系统的核心部件包括AT89C2051单片机和DS18B20温度传感器。其中，AT89C2051作为整个温度控制系统的控制中心，负责接收DS18B20采集的实时温度数据，并根据设定的目标温度进行相应的控制操作。DS18B20是一种具有单线通信接口的智能温度传感器，可以精确地测量环境温度并将数据传输给单片机。 ##### 1.2 系统电源 系统供电部分采用5V直流电源，确保AT89C2051单片机和DS18B20正常工作。此外，电路中还设置了红色LED作为电源指示灯，便于观察系统是否已上电。 ##### 1.3 数据采集 数据采集电路的关键组件是DS18B20单线温度传感器，它能够实时监测被控对象（例如室内的水温）的温度变化，并将这些数据通过单线通信接口传输给AT89C2051的P3.5端口。为了实现远程或多点温度监测，可以将DS18B20与主控电路分离，增强系统的灵活性和适用范围。 ##### 1.4 报警电路 报警电路由一个自我振荡型蜂鸣器和一个绿色LED组成。当监测到的温度超出预设的安全范围（本例中设定为5°C）时，AT89C2051的P3.7端口会输出一个信号，经过三极管放大后驱动蜂鸣器发出警告声，并点亮LED警示灯。 ##### 1.5 数码管显示电路 系统采用两位数码管动态显示当前温度值，显示电路通过单片机P3.0和P3.1端口分别控制两个数码管的选通。为了保护数码管并延长其使用寿命，电路中加入了560Ω的限流电阻。 ##### 1.6 系统电路设计 综合考虑系统功能需求和安全保护措施，设计出了完整的系统硬件电路。其中包括：+5V直流电源电路、由DS18B20和单片机P3.5端口组成的温度数据采集电路、报警电路以及数码管显示电路。 #### 系统软件设计 ##### 2.1 系统程序流程 软件设计方面，首先初始化系统参数，然后进入循环程序，不断地读取DS18B20采集的温度数据，并进行相应的温度控制操作。如果温度超出预设范围，则触发报警电路。此外，软件还会持续更新数码管显示的温度值，以便用户随时了解当前温度状况。 ##### 2.2 主要系统程序代码 代码中定义了多个变量用于存储报警温度上下限、DS18B20读回的数据以及其他关键信息。通过调用函数`GET_TEMPER`读取温度数据，`TEMPER_COV`函数负责将读取到的温度数据转换为易于处理的形式。此外，还包括了一系列端口定义，用于控制DS18B20、数码管显示、报警电路等功能。 基于AT89C2051单片机和DS18B20的温度控制系统不仅实现了对温度的有效监控，而且具备良好的可靠性和扩展性，能够满足多种应用场景的需求。