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[摘 要]本论文根据日常生活及工业生产过程中对温度检测及控制的需求，设计了一种实时温度监控系统。该系统以C8051F320单片机为控制核心，利用DS18B20温度传感器对温度进行检测，通过继电器控制加热及吹风设备，从而实现了对温度的实时检测和自动控制。另外，该系统还具有良好的人机交互界面，检测的实时温度可以同步显示，用户可以手动设置温度报警的上下限值，当检测温度越限值时就会发生报警。
[关键词]C8051F320单片机 DS18B20温度传感器 温度控制
中图分类号：TS761.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0091-01
数字恒温温度控制系统的设计，是为了保证实现类似温室大棚温度维持在特定温度的应用，对于低碳排放，节约能源和环保有很重要的意义，以保证工作系统在稳定的状态下工作。本设计要求系统测量的温度的点数为4个。测量精度0.1℃测量，恒温控制范围为25℃～80℃。
1.系统分析
本课题使用了C8051F320单片机作为控制核心，以智能温度传感器DS18B20为温度测量元件，采用一个温度传感器对温度进行检测，通过4×4键盘模块对正常温度进行设置，显示电路采用 LCD1602模块，使用ULN2803作为加温设备和吹风设备的控制。根据数字温度恒温控制功能的要求，并结合对C51系列单片机的资源分析，所以采用C8051F320单片机作为电路系统的控制核心。数字温度恒温控制系统的总体布局如图1-1所示。按键将设置好的温度上限和下限值传给单片机，通过温度显示模块显示出来。温度限制设置好后，单片机开始运行，温度传感器受控现场各点温度，并通过一定的数字算法计算现场有效温度值，如果低于下限温度，则启动加热设备，并发出报警;如果高于上限温度，则启动吹风设备，并发出报警信号。如此循环反复以达到恒温控制的目的。
2.系统的软件设计
2.1 主程序设计
根据系统的总体功能分析，系统软件的主流程图如图2-1所示，主要完成对系统及LCD初始化、判断键盘是否有键按下、中断及数据处理、LCD温度显示、温度传感器DS18B20的匹配、报警判断子程序、继电器控制子程序。
2.2 子程序设计
2.2.1 温度采集程序设计
由于DS18B20采用严格的单线通信协议，编程必须按照时隙要求来进行。DS18B20 命令和数据的读写由主机来控制，包括初始化、ROM操作命令、RAM操作命令等。
（1）初始化：主机控制DS18B20完成任何操作之前必须先初始化
（2）ROM操作命令：由于本系统只一个DS18B20温度传感器存在 ，不需要指出某个特定的 DS18B20 ，所以主机只需发出跳过ROM命令即可。
（3）RAM操作命令：主机发出温度转换命令44H，DS18B20开始进行温度采集和转换。
DS18B20温度采集程序流程图如图2-2所示。
如果采用多个DS18B20温度传感器就必须匹配和接口允许，匹配的地址是激光烧写的单个DS18B20的64位ID（世界码唯一码）。
2.2.2 LCD显示子程序设计
首先对1602液晶显示器进行初始化，初始化后，进行显示模式设置，依次为显示清屏、显示光标移动设置，最后进行时间设置。1602液晶驱动程序流程图如图2-3所示。
2.2.3 键盘输入程序设计
当通电或复位以后，系统进入键盘管理状态，单片机接收设定温度和启动。当检测到有键闭合时先去除抖动，这里采用软件延时的方法，延时一段时间后，再确定是否有键按下，然后将设定好的值送入预置温度数据区，并调用温度合法检测报警程序，当设定温度超过最大值如80℃时就会报警，最后当启动键闭合时启动加热。
系统上电后，根据相应的状态，利用键盘进行相应设置，当温度设定好之后，再按OK键确定，系统开始测温。
键盘管理子程序流程如图2-4所示。
2.2.4 控制及報警程序设计
将当前温度与设定好的温度比较，若当前温度小于设定温度时，启动报警，开启电热器;若当前温度大于设定温度时，启动报警，开启吹风设备;当二者相等时，保持这一状态，并显示温度。
通过电路设计，配备相应的软件，该控制系统能够顺利运行，实验结果表明，基于C8051F320单片机的温度监控系统能够完成对温度的实时检测和控制，具有体积小、成本低、响应速度快、可靠性高和智能化程度高等特点。
参考文献：
[1] 单片机原理和应用，西安电子科技大学出版社，李建忠.
[2] C8051F320 Datasheet， （Silab公司）.
[3] C语言程序设计， 清华大学出版社，谭浩强.
[4] 8051单片机C语言彻底应用，科学出版社，赖麒文.
[5] DS18B20 Datasheet单数字温度传感器.
[6] LCD1602 Datasheet LCD液晶显示设计.
[关键词]C8051F320单片机 DS18B20温度传感器 温度控制
中图分类号：TS761.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0091-01
数字恒温温度控制系统的设计，是为了保证实现类似温室大棚温度维持在特定温度的应用，对于低碳排放，节约能源和环保有很重要的意义，以保证工作系统在稳定的状态下工作。本设计要求系统测量的温度的点数为4个。测量精度0.1℃测量，恒温控制范围为25℃～80℃。
1.系统分析
本课题使用了C8051F320单片机作为控制核心，以智能温度传感器DS18B20为温度测量元件，采用一个温度传感器对温度进行检测，通过4×4键盘模块对正常温度进行设置，显示电路采用 LCD1602模块，使用ULN2803作为加温设备和吹风设备的控制。根据数字温度恒温控制功能的要求，并结合对C51系列单片机的资源分析，所以采用C8051F320单片机作为电路系统的控制核心。数字温度恒温控制系统的总体布局如图1-1所示。按键将设置好的温度上限和下限值传给单片机，通过温度显示模块显示出来。温度限制设置好后，单片机开始运行，温度传感器受控现场各点温度，并通过一定的数字算法计算现场有效温度值，如果低于下限温度，则启动加热设备，并发出报警;如果高于上限温度，则启动吹风设备，并发出报警信号。如此循环反复以达到恒温控制的目的。
2.系统的软件设计
2.1 主程序设计
根据系统的总体功能分析，系统软件的主流程图如图2-1所示，主要完成对系统及LCD初始化、判断键盘是否有键按下、中断及数据处理、LCD温度显示、温度传感器DS18B20的匹配、报警判断子程序、继电器控制子程序。
2.2 子程序设计
2.2.1 温度采集程序设计
由于DS18B20采用严格的单线通信协议，编程必须按照时隙要求来进行。DS18B20 命令和数据的读写由主机来控制，包括初始化、ROM操作命令、RAM操作命令等。
（1）初始化：主机控制DS18B20完成任何操作之前必须先初始化
（2）ROM操作命令：由于本系统只一个DS18B20温度传感器存在 ，不需要指出某个特定的 DS18B20 ，所以主机只需发出跳过ROM命令即可。
（3）RAM操作命令：主机发出温度转换命令44H，DS18B20开始进行温度采集和转换。
DS18B20温度采集程序流程图如图2-2所示。
如果采用多个DS18B20温度传感器就必须匹配和接口允许，匹配的地址是激光烧写的单个DS18B20的64位ID（世界码唯一码）。
2.2.2 LCD显示子程序设计
首先对1602液晶显示器进行初始化，初始化后，进行显示模式设置，依次为显示清屏、显示光标移动设置，最后进行时间设置。1602液晶驱动程序流程图如图2-3所示。
2.2.3 键盘输入程序设计
当通电或复位以后，系统进入键盘管理状态，单片机接收设定温度和启动。当检测到有键闭合时先去除抖动，这里采用软件延时的方法，延时一段时间后，再确定是否有键按下，然后将设定好的值送入预置温度数据区，并调用温度合法检测报警程序，当设定温度超过最大值如80℃时就会报警，最后当启动键闭合时启动加热。
系统上电后，根据相应的状态，利用键盘进行相应设置，当温度设定好之后，再按OK键确定，系统开始测温。
键盘管理子程序流程如图2-4所示。
2.2.4 控制及報警程序设计
将当前温度与设定好的温度比较，若当前温度小于设定温度时，启动报警，开启电热器;若当前温度大于设定温度时，启动报警，开启吹风设备;当二者相等时，保持这一状态，并显示温度。
通过电路设计，配备相应的软件，该控制系统能够顺利运行，实验结果表明，基于C8051F320单片机的温度监控系统能够完成对温度的实时检测和控制，具有体积小、成本低、响应速度快、可靠性高和智能化程度高等特点。
参考文献：
[1] 单片机原理和应用，西安电子科技大学出版社，李建忠.
[2] C8051F320 Datasheet， （Silab公司）.
[3] C语言程序设计， 清华大学出版社，谭浩强.
[4] 8051单片机C语言彻底应用，科学出版社，赖麒文.
[5] DS18B20 Datasheet单数字温度传感器.
[6] LCD1602 Datasheet LCD液晶显示设计.