基于STC89C52温度控制仿真系统的设计

吴勇灵，王文江

(黔南民族师范学院 物理与电子科学学院，贵州 都匀 558000)

基于STC89C52温度控制仿真系统的设计

吴勇灵，王文江

(黔南民族师范学院 物理与电子科学学院，贵州 都匀 558000)

针对温度自动控制问题，文中在Proteus软件平台上，利用STC89C52与DS18B20相结合设计了一款温度控制仿真系统。该系统主要由单片机控制、冷却控制、环境温度检测、环境温度显示、温度阈值设置等单元构成。通过多次仿真实验，结果表明，该系统运行稳定、控制精度高，具有温度阈值设置灵活、环境温度数值显示、冷却控制等功能。

Proteus；STC89C52；DSl8B20；温度控制

温度是家禽孵化、养殖、大棚种植、医疗卫生、粮仓防霉等领域的重要参数。在早期采用的温度计测量法是将温度计放入特制的插杆中，通过人工读数和记录来监测温度变化情况。随着计算机技术、电子技术的发展，出现了基于SOPC与PC机的温度自动检测技术[1-3]，单片机技术与传感器技术相结合的温度检测系统[4-5]等，这些温度检测系统普遍存在温度不能冷却控制等问题。因此，本文在Proteus软件平台上设计了一款温度控制仿真系统。该系统具有温度数值显示、温度阈值参数设置灵活、温度冷却控制等功能。

1 系统框图

温度控制系统框图如图1所示，主要由单片机控制、环境温度检测、冷却控制、环境温度显示、温度阈值设置等单元构成[6]。单片机控制单元由STC89C52[7]芯片构成，是温度控制系统软件程序执行的核心载体，实现读起环境温度数据、数据处理、冷却控制的启动等功能；环境温度检测单元由DS18B20温度传感器[8]构成，完成对被测环境温度信号的采集与A/D转换、并向单片机控制单元上传温度数字信号等功能；环境温度显示单元由LCD1602构成，实时显示环境温度值，界面清新、美观；温度阈值设置单元由弹簧按键构成，用以设置和确定温度上、下限值，操作方便简单；冷却控制单元由涡轮风扇等装置构成，当外界环境温度超过预设的温度上限时，系统驱动冷却控制单元工作。

图1 温度控制系统框图

2 系统软件设计

系统软件主要由环境温度检测、环境温度显示、冷却控制、温度阈值设置[9]等模块构成，本文主要阐述环境温度检测、环境温度显示、冷却控制等模块的软件设计流程图。

2.1 环境温度检测模块

环境温度检测模块软件流程如图2所示。

图2 温度采集软件流程图流程图

首先，将采集到的环境温度数字信号的高8位整数部分和低8位分别存储于HT和LT存储器中；其次，LT的值右移3位，将检测精度精度降低到0.5；再次，将小数部分进行整数化处理，并判断LT是否>5，若>5，则进位加1(即HT加1)，提取数字符号，反之，直接提取数字符号；最后，进入符号操作，如果是负数，则在显示器上显示负号，反之，不显示符号。

2.2 LCD1602环境温度显示模块

LCD1602环境温度显示模块软件流程图如图3所示。首先选择写数据命令，写入数据信息；其次，选择读操作命令，读取数据信息，延迟一定时间后打开使能端EN，将数据信息发送至D0～D7端口；最后关闭使能EN，完成一次数据的读取操作。

图3 1602软件流程图

2.3 冷却控制模块

冷却控制模块软件流程如图4所示。程序不断扫描环境温度信息，并与预设的温度阈值进行比较，当环境温度信息高于预设的温度上限时，发出冷却控制信号，涡轮风扇工作，降低环境温度[10]。

图4 调节模块软件流程图

3 系统仿真实验

Proteus是一种功能强大的电子设计自动化软件，提供电子线路仿真与设计，系统在线调试等功能[11]。在Proteus软件[12-14]平台上绘制电路原理图，并在单片机中加载软件程序，按照如下功能进行仿真实验。

3.1 环境温度检测仿真实验

在DS18B20温度传感器仿真元件中，多次输入环境温度仿真信息，LCD1602显示器上分别对应显示环境温度仿真信息值。图5所示为环境温度仿真信息为23 ℃时的仿真实验结果。

图5 环境温度检测仿真实验结果

3.2 冷却控制功能仿真实验

将图6中的按键从上到下依次编号为S1、S2、S3。温度阈值设置操作过程为：首先，S1按一次进入温度下限设置功能，按下S2、S3调节温度下限的数值大小；其次，S1再按一次进入温度上限设置功能，按下S2、S3调节温度上限的数值大小；最后，S1再按一次温度阈值设置完成。D1为温度报警指示灯，当温度超过预设的温度上限时发出报警信号，涡轮风扇工作，当温度低于温度下限时，发出报警信号，涡轮风扇不工作；否则，指示灯不亮，涡轮风扇停止[15]。如图5和图6所示分别为环境温度信息位于预设温度阈值范围内和超过温度上限值时的仿真结果。

图6 温度超过阈值、风扇工作

4 结束语

本文在Proteus软件平台上，采用STC89C52和DS18B20相结合设计了一款温度控制系统。该系统主要由单片机控制、冷却控制、环境温度检测、环境温度显示、温度阈值设置等单元构成。通过多次仿真实验研究结果表明：该系统运行稳定，控制精度高，实时显示环境温度信息和温度超限报警等。该系统电路结构简单，性价比高，具有温度数值显示、温度阈值参数设置灵活、温度冷却控制等功能。

[1] 李兆光.基于SPOC的温湿度自动控制系统[J].山西电子技术,2009(3):10-11.

[2] 冯庆华,谌海云,路通达,等.基于CAN总线的仓库温湿度监控系统的设计[J].现代电子技术,2008(7):144-147.

[3] 邬宽明.CAN总线系统设计中的几个问题[J].电子技术应用,1998(8):17-19.

[4] 陶庆栋,周汉义,黄毅,等.基于单片机温度测量的标定方法[J].电子科技,2015,28(8):47-49.

[5] 宋全,谢颂华,王超,等.基于单片机和DS18B20的温度采集和分析系统[J].电子科技,2015,28(9):100-103.

[6] 霍坤明.基于单片机的温度控制系统设计[J].企业导报,2015(6):15-17.

[7] 常敏,崔永进,王昊远.基于单片机的水位监控系统仿真设计[J].电子科技,2016,29(1):111-113,117.

[8] 农静,郑宗亚,刘志杰.单总线数字温度传感器DS18B20原理及应用[J].贵州师范大学学报:自然科学版,2007(3):119-122.

[9] 施君,艾信友,李扬,等.基于单片机温控智能风扇的设计[J].科技创新与应用,2015(10):75-77.

[10] 陈恩,钟根仔,江用胜,等.电子设备冷却系统国产化研究[J].通用机械,2009(7):51-53.

[11] 潘杰,裴洪文.EDA技术在单片机实验环节中应用研究[J].电子科技,2013,26(12):154-156.

[12] 周润景,蔡雨恬.Proteus入门实用教程[M].北京:机械工业出版社,2011.

[13] 张毅刚,杨智明,付宁.基于Proteus的单片机课程的基础实验与课程设计[M].北京:人民邮电出版社,2012.

[14] 刘延东，梁超，董德帅.基于89C51单片机的教学演示板设计[J].电子科技,2015,28(1):64-66.

[15] 王瑾，袁战军.基于单片机的电阻炉温度报警电路设计[J].科技创新与应用,2014(34):79-80.

A Design Based on STC89C52 Temperature Control Simulation System

WU Yongling，WANG Wenjiang

(School of Physics and Electronics,Qiannan Normal University for Nationalities,Duyun 558000,China)

Aiming at the automatic temperature control and based on Proteus software platform, this paper designs a temperature control simulation system combining the STC89C52 and DS18B20. This system consists of units like single chip microcomputer control, cooling control, environment temperature testing, environment temperature indicator and temperature threshold setting. Thorough multiple simulation experiments and researches, it indicates that this system runs stable and has high control accuracy, flexible temperature threshold setting, environment temperature indicating, cooling control and other functions.

Proteus;STC89C52;DSl8B20;temperature control

2016- 11- 11

贵州省教育厅创新人才团队建设基金(黔教合人才团队[2013]29)；贵州省教育厅产学研基地基金(黔教合KY字[2013]136)

吴勇灵(1976-)，男，副教授。研究方向：应用电子，虚拟仪器技术。

10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2017.09.007

TP273

A

1007-7820(2017)09-024-03