基于单片机和组态王的温度控制系统设计

论文总字数：27589字

摘 要

本文采用了单片机和组态王完成温度控制系统设计。系统有两部分组成：上位机使用组态王软件实现对下位机的监控；下位机则使用AT89S51单片机实现对温度的采集。上位机利用组态王软件的开发人机界面实现对下位机的监控，并采用RS-485协议的通信方式与AT89S51单片机进行实时数据转换。下位机利用DS18B20进行温度检测，与AT89S51单片机组合，完成对温度的测控。该系统设计成本较低、可靠性高、电路设计简单，可广泛应用于仓库测温、建筑空调温度的控制等领域。

关键词：组态王，单片机，DS18B20，温度控制

Abstract: This dissertation uses a MCU and Kingview completed the temperature control system design. System consists of two parts: upper computer use the Kingview software monitoring to the lower computer ; the lower computer using AT89S51 MCU collection of temperature. Upper computer take advantage of the configuration software man-machine interface implementation monitoring to the lower machine and use RS-485 protocol communication with AT89S51 MCU for real-time data conversion. Lower computer utilization DS18B20 temperature detection, in combination with AT89S51 MCU to complete temperature monitoring and control. The system is designed to lower costs, high reliability, circuit design is simple, and can be widely used in warehouse temperature, building air conditioning temperature control and other areas.

Keywords: Kingview，MCU，DS18B20 ，temperature control

目 录

1 绪论 4

1.1 课题背景 4

1.2 研究意义 4

1.3 课题要求 4

2 系统总体设计 5

2.1 温度控制系统工作原理 5

2.2 主要器件选型 5

2.2.1 温度传感器的选择 5

2.2.2 单片机的选择 7

2.2.3 显示器件的选择 7

2.2.4 接口芯片的选择 7

2.3 上位机组态监控 9

3 硬件电路的设计及其实现 9

3.1 单片机最小系统 9

3.2 DS18B20连接方式 10

3.3 键盘显示电路 10

3.4 数码显示电路 11

3.5 远距离通信电路 12

3.6 控制电路 13

4 软件设计 13

4.1 主程序 13

4.2 温度读取程序 14

4.3 DS18B20初始化、读写程序 15

4.4 数码显示程序 16

4.5 通信程序 17

4.6 控制程序 21

4.7 组态王监控界面设计 21

5 系统调试 22

总 结 25

致 谢 26

参 考 文 献 27

附录1 系统原理图： 28

附录2 程序： 28

1 绪论

1.1 课题背景

自然界中任何物理变化、化学变化、生物变化都与温度紧密地联系在一起，温度已成为现今生活及生产最为基本的物理量。在很多生产过程中，温度常常视作需要控制的参数，温度的测量和控制都直接和生产的安全，生产的效率，产品的质量，能源的节约等重大技术、经济指标挂钩。温度的测量控制一般使用温度传感器完成。依据信号输出形式的不同又可以将传感器分为数字传感器和模拟传感器两种。

结合到数字传感器和模拟传感器的优点和缺点，各自的应用范围和市场的需求，数字传感器和模拟传感器将长期共存。但随着半导体技术和材料学的发展和合作，数字传感器测温精度得到了进一步提高，其输出一致性误差可以达到0.02%以内甚至更高。数字传感器的相关应用参数采纳了最先进的数字化误差补偿技术消除了人为因素对补偿的影响，极大的提升了温度传感器的精度性和可靠性。同时考虑到数字传感器测温范围更宽，生产成本和销售价格不断的降低，数字温控系统设计势必将取代传统的模拟温控系统设计。

1.2 研究意义

温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域，常用的控制电路根据应用场合和所要要求的性能指标有所不同。由美国达拉斯半导体公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化更可以通单排数据线就可以和主电路连接，故可以把数字传感器DS18B20做成标头，探入到狭小的地方增强其实用性，同时更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围性的多点温度控制。

此外，采用单片机作为核心器件，基于它有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等特点，在诸多领域均得到广泛应用。与此同时组态王开发监控系统软件是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。为实施数据采集、过程监控、生产控制提供了基础平台，它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统，在监控过程中发挥核心的作用。

故基于单片机和组态王的温度控制系统，相对传统单片机的温度控制系统，势必将减轻操纵设备人员的工作量，改善其工作环境，提高其工作效率。

1.3 课题要求

本设计是以单片机为核心器件，配合新型的温度传感器DS18B20实现温度采样与控制，用数码管实时显示温度，通过协议RS-485完成与上位机的远距离通信。通过上位机配有组态软件Kingview人机界面对下位机进行监控和相关工作参数的设置，系统能体现实时性和准确性。完成相应的软/硬件配置，实现对电烤箱的温度控制。

2 系统总体设计

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