论文总字数：20785字

摘 要

随着电子信息技术的发展，水温控制系统在社会生活的各个领域都可以见到，其中如何做到水温的智能控制显得更为重要。该控制系统主要由六部分组成：单片机电路、温度传感器电路、显示电路、继电器电路及报警电路。本设计可以对水温实现自动控制，当水温低于设定的下限温度时绿灯亮报警器发出警报同时加热器开始工作；当水温高于上限温度时，红灯亮报警器发出警报同时断开继电器。该系统具有使用方便、测量精度高、加热速度快等优点。

关键词:DS18B20，STC89C51单片机，温度报警

Abstract: With the development of electronic information technology, water temperature control system can be seen in all areas of social life, among which how to achieve intelligent control of water temperature is more important. The control system is mainly composed of six parts: single chip circuit, temperature sensor circuit, display circuit, relay circuit and alarm circuit. This design can realize automatic control of water temperature. When the temperature is lower than the set temperature, the green light alarm gives an alarm and the heater starts to work. When the water temperature is too high, the red light alarm gives an alarm and disconnects the relay. The system has the advantages of convenient use, high measurement accuracy and fast heating speed.

Keywords: DS18B20,STC89C51 single chip microcomputer, temperature alarm

目 录

1 绪论 4

1.1 选题背景 4

1.2 设计简介 4

2 系统总体设计方案 4

2.1 元器件的选择 4

2.2 系统总体框图 6

3 系统硬件电路设计 6

3.1 单片机最小系统 6

3.2 共阳极数码管驱动电路 8

3.3 DS18B20温度传感器 9

3.4 蜂鸣器电路 12

3.5 继电器驱动电路 12

3.6系统总电路图 13

4 系统软件部分设计 13

4.1 软件开发环境介绍 13

4.2 系统程序设计 14

5 系统仿真与测试 16

6 硬件组装与调试 19

6.1 电路焊接 19

6.2 电路调试 23

结论 25

参考文献 26

致谢 27

附录:源程序 28

1 绪论

1.1 选题背景

在当今的日常生活中，水温控制系统起着重要的作用。同样在农业生产、工业生产中也占据着极其重要的作用。譬如我们经常会听到的水温加热系统就是在生产过程中温度过低所发展起来的。水温控制系统就是通过一定的人机交互实现对水温的测量和控制。近几年来，智能化技术的不断发展，智能控制水温就是我们今天要谈论的话题了。

1.2 设计简介

如果想要做到智能的控制水温，首要环节就是做好水温的精确采集。将各种传感器进行对比，最终采用DS18B20型号传感器。该型号传感器温度测量的范围比较宽，测量速度快、测量误差小，并且DS18B20是具有良好的智能防水性能。本设计是一种基于STC89C51单片机的水温测量及控制系统，同时也配有蜂鸣器报警电路。这里的报警功能是用于智能调控失效的时候提醒人们进行手动调节。

单片机是整个设计的中央控制系统，对于温度显示采用了4个数码管来显示，报警电路采用LED指示灯和蜂鸣器一起产生声光报警。整个系统对于温度的高低会执行不同的动作。比如温度高就会导致红色LED灯变亮并且蜂鸣器也会进行报警，温度低的话蜂鸣器同样也会进行报警，绿色LED灯常亮，然后会通过加热棒对水温进行加热。

2 系统总体设计方案

2.1 元器件的选择

2.1.1 主控芯片选择

方案一:

STC89C51单片机用作主控芯片。STC89C51单片机内部控制中央处理器是MCS-51内核，外界所输入的指令必须和MCS-51内核相互匹配，但MCU升级得越多，该芯片就有许多传统51单片机所没有的功能。比如使用者需要在省电模式下来对所需数据进行储存，那么直接使用这种存储器的内部功能就行了，是不需要通过外部设备来实现的。

方案二:整个系统的中央核心控制器采用PIC16F877A微控制器。这种控制器能够很好的存储程序，并且还能够不断地删除和加入程序的编写。但这种控制器开发成本高，难度相对较大。通过上面两种方案的介绍，本设计出于控制器成本以及进行深入开发的难易程度，本文最终选用STC89C51单片机。

2.1.2 显示器件的选择

方案一:

本设计中显示器选择LED数码管，一是因为这种数码管比较廉价，二是因为这种数码管比较适合对简单数字的显示。但是如果这种数码管和相应的单片机相连接，这种情况就需要使用驱动电路来给单片机供给电流，过程就比较复杂。当显示管时，显示的内容增加，并且电路的焊接难度增加，导致难以焊接。

方案二:

本设计中显示器选择LCD1602液晶屏，一是因为这种液晶屏显示功能范围十分广泛，二是因为这种液晶屏控制比较简单，不需要复杂的电路来控制。但是这种液晶屏价格比较贵，并且结构略微有一点复杂。

方案三:

本设计中显示器选择LCD12864液晶屏，这种液晶屏相对于LCD1602液晶屏来说性能更加完美，并且这种型号的液晶屏在功耗上十分低，省电又安全，而且操作控制过程十分简洁，但是这种液晶屏成本非常高，而且对于本次设计的需求来说，明显是很浪费资源的。

根据设计中的显示，显示的主要是数字和简单字母，因此选择数码管是合理的。

2.1.3 温度传感器的选择

方案一:

本设计中的传感器合理选用热敏电阻，这种热敏电阻的优势在于结构简单，直接将热敏电阻与电阻串联达到分压的目的，但是这种热敏电阻的特性存在缺陷，它的电阻和温度之间的变化是非线性的，这将对最后结果的准确性有比较大的影响。

备选方案二:

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