51单片机的锅炉温度控制器的设计+Proteus仿真+电路图(4)
TO－92封装的DS18B20的引脚排列见图6，其引脚功能描述见表1。
图6底视图
表1 DS18B20详细引脚功能描述
序号 名称 引脚功能描述
1 GND 电源地
2 DQ 数字信号输入/输出端
3 VDD 外接供电电源输入端
本设计的温度控制模块将DS18B20的数据DQ与单片机的一位具有三态功能的双向口连接就可以实现数据传输，为保证在有效的时钟周期内提供足够电流，采用外部电源单独供电，在数据线上加一个10KΩ的上拉电阻。具体接线如图7所示：
图7 温度采集模块电路图
2.5 数据处理模块
单片机是温度控制系统的核心部件，负责数据处理，分别控制显示模块、温度控制模块和温度采集模块，由于数据大于5K，所以选用内存量为8K的AT89C52单片机。
2.6 温度显示模块/设定模块
此模块由显示部分和设定部分组成，显示部分采用LCD1602液晶显示器，显示2行，每行个16个字符，可显示字符和数字，显示内容丰富，此部分作用是实时显示电阻炉当前温度和设定温度。
设定部分主要是键盘输入，此部分主要由两个按键组成，PLUS为加，SUBS为减，当系统启动时，默认设定的温度为30℃，当按下PLUS时设置水温增加，按下SUBS时设置水温减小。
液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点，因此，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用，现在字符型液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件了。本系统采用LCD1602液晶显示模块，它可以显示两行，每行16个字符，采用单+5V电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比[6]。LCD1602外观如图8所示：
图8 LCD1602芯片管脚图
设定部分主要是键盘输入，此部分主要由两个按键组成，PLUS为加，SUBS为减，当系统启动时，默认设定温度为30℃，当按下PLUS时设置水温增加，按下SUBS时设置水温减小。此部分按键为常开按钮，当不触发时为断开状态，按键按下之后与地连接，故为低电平，单片机读取按键数据为低电平时有效。温度显示/按键电路图如下：
第1脚：VSS为电源地
第2脚：VDD接5V电源正极
第3脚：VEE为液晶对比度调整端，接正极对比度弱，接负极对比度强。
第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选数据寄存器，低电平时选指令寄存器。
第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。
第6脚：E（或EN）端为使能端。
第7～14脚：D0～D7为8位双向数据端。此处为P0口输出，因为P0口的电压过于微弱，添加上拉电阻使其能够驱动LCD液晶显示屏[7]。温度显示模块电路图如图9。
图9 温度显示模块设计电路图
2.7 温度控制模块
温度控制模块是系统的执行系统，将单片机端口输出的PWM方波通过继电器的开断，从而用来控制电热丝功率的变化，此处用电灯泡代替。
温度控制模块电路图此部分电路主要由继电器组成，由主控单片机运算输出脉冲宽度可调的PWM波用于继电器在1s内的导通和关断数从而调节输出给电炉的功率，这样使得水温稳定在设定值上。接线图如图10所示：
图10 温度控制模块设计电路图
3. 系统软件设计
3.1 系统主程序
软件设计的主要思想就是DS18B20温度检测，控制加热控制组件对水温进行恒定控制，并且将温度在LCD上显示。还可通过键盘控制设定温度的增加和减少。主程序主要包括系统初始化、采样温度值、扫描键盘以及实时显示模块等。