摘 要
本温度设计采用现常见的89C51单片机，配以DS18B20数字温度传感器，该温度传感器可自行设置温度上下限。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否启动继电器以开启设备。系统包括单片机模块、温度检测模块、水位检测模块和驱动电路设计四个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。
关键词： DS18B20数字温度传感器 89C51 水温水位
目录
一．概述 ........................................................................................................ 3
1.1课题研究的目的及意义 ................................................................... 3 1.2技术指标 ........................................................................................... 3 二．总体设计方案 ........................................................................................ 3 三．详细设计方案 ........................................................................................ 4
1.1温度检测系统 ................................................................................... 4 1.2水位检测系统 ................................................................................... 6 四．元件说明 ................................................................................................ 6
1.1 工作原理 .......................................................................................... 6 1.2单片机的选择 ................................................................................... 7 1.3温度传感器 ....................................................................................... 9 1.4水位传感器 ..................................................................................... 12 1.5 显示元件 ........................................................................................ 13 五．硬件模块设计 ...................................................................................... 15
1.1单片机模块设计 ............................................................................. 15 1.2温度检测模块 ................................................................................. 16 1.3水位检测模块 ................................................................................. 17 1.4 控制模块 ........................................................................................ 19 1.5 驱动电路设计 ................................................................................ 20 六．软件设计 .............................................................................................. 20
1.2 温度检测系统 ................................................................................ 21 1.3 水位检测系统 ................................................................................ 22 1.4 DS18B20主程序 ............................................................................ 25 七．结论 ...................................................................................................... 25 八．参考文献 .............................................................................................. 25 附 录 .......................................................................................................... 26 单片机与显示器件连接图.......................................................................... 27 系统软件源代码 .......................................................................................... 27
一．概述
1.1课题研究的目的及意义
目前市场上太阳能热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便登问题，很多控制器只具有温度和水位显示功能，不具有温度控制功能。即使热水器具有辅助加热功能，也可能由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费电能。鉴于此，我以89C51单片机为检测控制核心，采用LED12864显示温度和时间，设计了一种太阳能热水器微控制器，不仅实现了时间、温度和水位参数的实时显示，而且具有时间设定、温度设定、水位设定与控制功能，停电后再来电时也不用重新设定。
1.2技术指标
设计并制作一个基于单片机的温度控制系统，能够对炉温进行控制。炉温可以在一定范围内由人工设定，并能在炉温变化时实现自动控制。若测量值高于温度设定范围，由单片机发出控制信号，经过驱动电路使加热器停止工作。当温度低于设定值时，单片机发出一个控制信号，启动加热器。通过继电器的反复开启和关闭，使炉温保持在设定的温度范围内。
⑴温度设定范围为0～99℃，最小区分度为1℃，温度控制的误差≤1℃ ⑵能够用数码管精确显示当前实际温度值 ⑶按键控制：设置复位键、加一键、减一键
二．总体设计方案
以89C51为主控制芯片，温度采集采用DS18B20温度传感器，通过外围电路来采集水位，用液晶LED 12864显示当前的水位、水温和时间，并且通过键盘来输入日期数据以及所需控制的水位水温。并且当水温水位超于限制时启动报警系统。如图2.1总体设计方案图所示。
图2.1 总体设计方案图
三．详细设计方案
3.1 总体结构设计
方案一：测温电路的设计，可以使用DS18B20温度传感器利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集后，把采样得到的模拟信号送入ADC0809进行A/D转换读入单片机进行A/D转换后，通过串行口输入，就可以用单片机进行数据的处理，同时在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。
方案二：考虑使用温度传感器，结合单片机电路设计，采用一只DS18B20温度传感器，直接读取被测温度值，之后进行A/D转换，依次完成设计要求。
比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现，故实际设计中拟采用方案二。
在本系统的电路设计方框图如图3.1.1.2所示，它由三部分组成: ⑴主控芯片89C51； ⑵数据显示部分； ⑶传感器部分。
LED显示 DS18B20 单片图3.1.1 温度计电路总体设计方案
（1）控制部分
采用传统的数字模似电路，功能可以实现，但电路复杂,温度误差大,成本高，可靠性也比较差；于是我选择采用单片机89C51控制，它结构简单，可以减少外围电路的搭接，并且89C51使用方便，成本比较低，性能稳定，还可以控制各模块输入输出。但是由于其不能直接进行模数转换，因此要做外围电路设计中加AD0809芯片。
（2）显示部分
TC1602的液晶字符性显示器也适合运用于此控制系统当中的，并且功能特性也适用于此设计系统的功能要求。但我还希望此显示系统中能同时显示时间（年月日），所以1602可能就显得力不从心了，于是我选择了液晶LED 12864，它的显示特性很适用此设计系统的功能要求，也不会造成资源浪费。
（3）传感器部分
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温。这一部分主要完成对温度信号的采集和转换工作，由DS18B20数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。数字温度传感器DS18B20把采集到的温度经数模转换后通过数据引脚传到单片机的P1口，单片机接受温度并存储。此部分只用到DS18B20、AD0809和单片机，硬件很简单。
加热继电器 指示灯 机