基于DS18B20的定时温控系统的研究与实现

摘要

本文研制的数字式定时温控系统是一个基于单总线数字式温度传感器DS18B20，以单片机芯片为核心的系统。该系统具有对温度的实时检测和控制功能，兼有定时(预定工作时间、正计时和倒计时)、实时日历时钟、温度和时间数值的设定等功能。该系统可以应用于发面、菜窖温度控制及保健等领域。 本文首先对测温技术、温度控制技术的现状进行了介绍，对各种控制理论、方案进行了简单的分析与比较；其次根据用户提出的总体要求和技术指标，从工程应用的角度出发，以发面器为主要应用对象进行了硬件部分的设计和选型、软件的设计与分析，且在实现中遵循了简单、经济、实用的原则；然后详细介绍了本系统所用各芯片的特点、工作原理、应用及其与单片机间的通信协议。最后本文对实验、调试和实践应用过程中出现的问题、误差及采用的抗干扰措施进行了分析和讨论。另外，本文还探讨了基于PID控制理论的用以提高温度控制精度及稳定性的数字PID控制算法，从而扩展了控制器的应用范围。 该系统已经过实践检验，各项性能指标均符合要求，现已由用户申请专利并已投产使用，主要产品有定时控温发面器、菜窖温控器及暖洋洋电脑恒温保健垫。根据用户反应，这些产品使用效果良好，性能稳定可靠。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题来源

1.2课题研究背景及意义

1.3发展现状

1.3.1发面器的现状

1.3.2测温技术的发展与应用

1.3.3温控技术的发展现状

1.4主要内容及难点

第2章系统总体方案与硬件设计

2.1系统的功能要求与性能指标

2.2系统的总体设计

2.3温度检测电路的设计

2.3.1温度传感器的选择

2.3.2 DS18B20简介

2.4单片机微处理器

2.4.1单片机型号的选择

2.4.2单片机接口电路的设计

2.5键盘及显示电路的设计

2.5.1显示电路的设计

2.5.2 MAX7219简介

2.5.3指示灯LED显示

2.5.4键盘部分的设计

2.6实时日历时钟电路的设计

2.7看门狗电路的设计

2.8控制负载电路的设计

2.8.1固态继电器简介

2.8.2固态继电器型号的选择

2.9电源的设计

2.10本章小结

第3章系统软件的实现

3.1程序的设计概述

3.2主程序的功能及其设计的实现

3.3通用子程序的设计和实现

3.3.1延时子程序

3.3.2显示子程序

3.3.3 DS12C887时钟子程序

3.3.4 DS18B20数据采集子程序

3.4按键处理子程序的功能及设计

3.5掉电参数保存

3.6本章小结

第4章恒温控制算法

4.1 PID控制技术简介

4.2 PWM功能的实现

4.3恒温控制算法

4.4恒温控制结果

4.5本章小结

第5章系统性能及分析讨论

5.1系统可靠性措施

5.1.1低功耗措施

5.1.2抗干扰措施

5.2使用Keil C调试系统时的一些经验

5.3系统性能测试

5.3.1系统温度测试结果及分析

5.3.2温度控制功能及功耗结果

5.4数字滤波

5.5本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明及使用授权书

致谢

个人简历