AT89C2051单片机温度控制器设计+电路图+流程图(3)
综上所述，前两种方案是传统的模拟控制方案，而模拟控制系统很难实现较复杂的控制规律，而且控制方案的修改也较为繁琐。方案（3）采用的是以单片机为控制核心的控制系统，对温度的控制可达到模拟控制所达不到的效果，并且能够实现显示和键盘设定功能，提高了系统的智能化程度。也使得系统所测得结果的精度大大提高[3]。所以，经过对三种方案的比较，本次毕业设计采用了方案（3）。
1.3 显示模块的选择
现阶段常用的显示模块一般为数码管LED与液晶显示LCD，这两种显示模块的特点叙述如下：
（1）数码管LED。该器件实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个，这些段分别表示a、b、c、d、e、f、g、dp字母。当数码管加上适当的电压后，相应的数码管就会发亮，便形成我们眼睛看到的字样了。它的优点是结构简单，稳定性好，性价比较高。
（2）液晶显示LCD。优点是：显示质量高、数字式接口、可视面积较大、功耗较低等。缺点是：成本较高，电路设计比较复杂。
经过研究比较，在本系统中采用数码管LED即能达到设计要求，降低了设计费用，简化了设计电路。故本设计选用数码管LED作为本设计的显示模块。
2. 系统的硬件电路设计
本系统由温度采集模块、控制模块和显示模块组成。其工作原理是由数字温度传感器测温并把数据传到单片机，由单片机处理后在数码管上显示出来，如果温度超过设定值则由单片机控制继电器动作。下面对各个模块的器件及电路设计进行介绍。
2.1 温度采集部分硬件电路设计
温度采集部分在系统中为最前沿，本设计采用的是DS18S20数字传感器，它将采集的数据传输到单片机中进行处理，下面就温度传感器及传感器与单片机的接口电路进行介绍。
2.1.1 数字式温度传感器DS18B20简介
DS18S20数字传感器的主要特性如下：
（1）DS18B20的适应电压范围为：3.0-5.5V，能够直接由数据线获取电源(寄生电源)，无需外部工作电源。
（2）DS18B20提供了9位摄氏温度测量，具有非易失性、上下触发门限用户可编程的报警功能。
（3）DS18B20通过1-Wire总线与中央微处理器通信，仅需要单根数据线(或地线)。
（4）DS18B20具有-55°C至+125°C的工作温度范围，在-10°C至+85°C温度范围内精度为±0.5°C。
（5） 每片DS18B20具有唯一的64位序列码，这些码允许多片DS18B20在同一条1-Wire总线上工作，因而，可方便地使用单个微处理器控制分布在大范围内的多片DS18B20器件。
（6）DS18B20的测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给单片机，同时还可以传送给CRC校验码，它具有很强的抗干扰能力及纠错的能力。
（7）DS18B20具有负载特性，当电源极性接反时，芯片不会由于发热而烧毁，只是不能正常的工作[4]。
2.1.2 温度数据采集硬件接口电路
由于AT89C2051接口不多，所以选用一只DS18B20 型单线数字式集成温度传感器构成温度采集电路。DS18B20与单片机连接情况见下图。
图4 传感器接口电路图
图 4中单片机AT89C2051的P3.7口线经上拉后接至DS18820的引脚2数据端，引脚1接电源地端，引脚3接+5V电源端。DS18B20的操作是通过执行操作命令实现的，它的控制程序是按照DS18B20的通讯协议来编制的。单片机与DS18B20进行数据交换，CPU将按照单总线协议在总线上产生一个复位时序和一个读写时序来实现。它包含响应脉冲、复位脉冲、读、写时序，只有响应脉冲是从DS18B20发出的，其它都是由单片机发出的[5]。