哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
制精度高。
基于以上分析以及现有器件限制选择方案二，采用继电器控制省去光耦和交流过零检测电路，在软件上选用适当的控制算法，同样可以达到较好的效果。响应速度快，控制精度。
2.2.3温度采集模块论证
题目要求温度静态误差小于等于±0.5℃，温度信号为模拟信号，本设计要对温度进行控制和显示，所以要把模拟量转换为数字量。该温度采集模块有以下三种方案：
方案一：
利用热敏电阻传感器作为感温元件，热敏电阻的阻值随温度变化而变化，用仪表测量出热电阻的阻值变化量，从而得到与电阻值相应的温度值。最常用的是铂电阻传感器，铂电阻在氧化介质中，甚至在高温的条件下其物理，化学性质不变。由铂电阻阻值的变化经小信号变送器XTR101将铂电阻随温度变化的转换为4～20mA线性变化电路，再将电流信号转化为电压信号，送到A/D转换器——ADC0809.即将模拟信号转换为数字信号，该方案线性度优于0.01％。
方案二：
采用温度传感器AD590K。AD590K具有较高精度和重复性，良好的非线性保证±0.1℃的测量精度。加上软件非线性补偿可以实现高精度测量。AD590将温度转化为电流信号，因此要加相应的调理电路，将电流信号转化为电压信号。送入8位A/D转换器，可以获得255级的精度，基本满足题目要求。
方案三：
采用数字式温度传感器DS18B20，该传感器测温范围为-55℃-+125℃，最重要的是DS18B20传输方式为数字式，采用单总线专用技术，非常节约I/O口。实现对温度的采集和转换，直接输出数字量，可以直接和单片机进行通讯，大大简化了电路的复杂度
基于以上分析和现有器件所限，温度采集模块选用方案三。DS18B20与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根接口线（单线接口）读写,因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、
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分辨率等方面带来了令人满意的效果。
2.2.4 键盘与显示模块论证
根据题目要求，水温要由人工设定，并能实时显示温度值。对键盘和显示模块有下面两种方案：
方案一：
采用LCD1602液晶显示屏和单列3按键。液晶显示屏（LCD）具有功耗小、轻薄短小无辐射危险，平面直角显示以及影象稳定不闪烁，可视面积大，画面效果好，抗干扰能力强,并可灵活的现实多种状态。
方案二：
采用三位LED七段数码管分别显示温度的十位、个位和小数位。按键采用单列3按键进行温度设定。数码管具有：低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化等特点。同时数码管采用BCD编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。但可视面积小，画面效果不美观。
根据以上论述，AT89S52单片机资源丰富，根据设计需要考虑到液晶显示屏（LCD）具有功耗小、可视面积大、画面效果好等特点，我们选用方案一。
2.3 系统各模块的最终方案
根据以上分析， 本着简单、实用的原则，综合考虑硬件构成、软件编程的复杂程度以及价格和题目所要求的精确度等因素，确定如下方案：
1. 采用AT89S52单片机作为控制器，分别对温度采集、LCD显示、温度和设定、加热装置功率控制。
2. 温度测量模块采用数字温度传感器DS18B20，此器件经软件设置可以实现高分辨率测量。
3. 电热丝有效功率控制采用继电器控制，实现电路简单实用，加上温度变化缓慢可以满足设计要求。
4. 显示用LCD液晶显示实时温度值。
系统的基本框图(如图2-2所示)。CPU（AT89S52）首先写入命令给DS18B20，然后DS18B20开始转换数据，转换后通过AT89S52来处理数据。数据处理后的结果就显示到1602液晶屏上。另外由键盘设定温度值送到单
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片机，单片机通过数据处理发出温度控制信息到继电器。继电器的通断来控制加热棒和制冷片的工作。
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本章小结
本章节主要对硬件电路中的各个模块部分进行方案论证，通过控制精度、实现功能、价格高低、电路难易程度等综合论证，最后确定个部分电路的的最佳方案，以及整机电路原理的详细说明。
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第三章 主要元器件介绍及硬件电路设计
3.1 主要元器件介绍
本课题设计主要用到的原器件有：数字温度传感器（DS18B20）、单片机AT89S52、LCD1602液晶、继电器 。
3.1.1 温度传感器（DS18B20）
温度传感器选用可编程温度传感器（DS18B20）芯片。DS18B20是单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。它的测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等都很适合本电路设计指标， 给用户使用带来了更多方便。
一、DS18B20产品的特点
1.单线接口：仅需一根线与单片机相连； 2.由总线提供电源，也可用数据线供电，电压范围：3.0～5.5V； 3.测温范围为-55℃～+125℃，在-10℃～85℃时，精度为0.5℃； 4.可编程的分辨率为9～12位，对应的分辨率为0.5～0.03625℃； 5.可编程的温度报警设置；
6.分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字量。 二、DS18B20的引脚介绍
DS18B20可编程温度传感器有3个管脚(如图3-1)。 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．O～5．5 V。详见图3-1 DS18B2管脚图。
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