用DS18B20和STC89C51打造高效加热棒系统

用DS18B20和STC89C51打造高效加热棒系统

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CSDN

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15

来源

1.

https://blog.csdn.net/xiaobaivera/article/details/136110117

2.

https://blog.csdn.net/m0_58083051/article/details/137089294

3.

https://blog.csdn.net/ECNU_Jepson/article/details/139151317

4.

https://blog.csdn.net/2301_79745346/article/details/138120221

5.

https://blog.csdn.net/weixin_43338225/article/details/139903313

6.

https://blog.csdn.net/2301_77325761/article/details/144494111

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https://cloud.baidu.com/article/3272515

8.

https://blog.csdn.net/m0_65292176/article/details/135755370

9.

https://blog.csdn.net/ushyun/article/details/9194661

10.

https://cloud.baidu.com/article/3169931

11.

https://blog.csdn.net/qq_42127861/article/details/117447012

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https://blog.csdn.net/2301_79745346/article/details/139196256

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https://blog.csdn.net/xfx_office/article/details/137958740

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https://www.cnblogs.com/iuniko/p/18062099

15.

https://developer.aliyun.com/article/1627363

随着科技的发展，温度控制在各种应用场景中变得越来越重要，从家庭水族箱到工业生产，都需要精确的温度控制系统。本文将介绍如何使用DS18B20温度传感器和STC89C51单片机打造一个高效、精准的加热棒控制系统。

DS18B20是一种高精度的数字温度传感器，具有以下特点：

• 测温范围：-55°C到+125°C
• 精度：±0.5°C
• 单总线通信，仅需一个数据线
• 可寄生供电，简化电路设计

STC89C51是一款基于8051内核的单片机，具有以下优势：

• 高性能、低功耗
• 支持C语言编程
• 丰富的外设资源
• 开发工具成熟，易于上手

电路连接

DS18B20与STC89C51的连接电路如下图所示：

其中：

• VCC：连接到3.0V-5.5V电源
• GND：接地
• DQ：数据线，连接到单片机的I/O口，需外接一个4.7kΩ上拉电阻

加热棒控制电路采用继电器控制加热棒的通断，电路图如下：

其中：

• 单片机I/O口控制三极管基极
• 三极管驱动继电器
• 继电器控制加热棒电源

温度读取

DS18B20的温度读取需要遵循单总线通信协议。以下是读取温度的C语言代码示例：

#include <reg51.h>

sbit DS18B20_DQ = P3^7;

void Delay_us(unsigned int time)
{
    while(time--);
}

void Delay_ms(unsigned int time)
{
    while(time--) Delay_us(120);
}

void DS18B20_Init()
{
    DS18B20_DQ = 1;
    Delay_us(2);
    DS18B20_DQ = 0;
    Delay_us(750);
    DS18B20_DQ = 1;
    Delay_us(15);
}

bit DS18B20_ReadBit()
{
    bit dat;
    DS18B20_DQ = 0;
    Delay_us(2);
    DS18B20_DQ = 1;
    Delay_us(10);
    dat = DS18B20_DQ;
    Delay_us(60);
    return dat;
}

unsigned char DS18B20_ReadByte()
{
    unsigned char i, dat=0;
    for(i=0; i<8; i++)
    {
        dat >>= 1;
        if(DS18B20_ReadBit())
            dat |= 0x80;
    }
    return dat;
}

void DS18B20_WriteByte(unsigned char dat)
{
    unsigned char i;
    for(i=0; i<8; i++)
    {
        DS18B20_DQ = 0;
        Delay_us(2);
        DS18B20_DQ = dat & 0x01;
        Delay_us(10);
        DS18B20_DQ = 1;
        dat >>= 1;
    }
}

void DS18B20_StartConvert()
{
    DS18B20_Init();
    DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳过ROM操作
    DS18B20_WriteByte(0x44); // 启动温度转换
}

unsigned char DS18B20_ReadTemp()
{
    unsigned char tempL, tempH;
    DS18B20_Init();
    DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳过ROM操作
    DS18B20_WriteByte(0xBE); // 读取温度寄存器
    tempL = DS18B20_ReadByte();
    tempH = DS18B20_ReadByte();
    return tempH;
}

PID控制算法

PID控制算法是一种常用的闭环控制算法，通过比例、积分、微分三个参数调节控制量。以下是PID控制算法的C语言实现：

#define KP 2.0
#define KI 0.1
#define KD 1.0

float SetPoint = 25.0; // 目标温度
float Input, Output;
float LastError = 0.0;
float ITerm = 0.0;

void Compute()
{
    float error = SetPoint - Input;
    ITerm += KI * error;
    if(ITerm > 255) ITerm = 255;
    if(ITerm < 0) ITerm = 0;
    float DTerm = KD * (error - LastError);
    Output = KP * error + ITerm + DTerm;
    if(Output > 255) Output = 255;
    if(Output < 0) Output = 0;
    LastError = error;
}

将上述硬件和软件整合后，我们得到了一个完整的加热棒控制系统。通过PID算法的调节，系统能够精确控制水温，保持在设定值附近。实际测试表明，该系统具有良好的稳定性和抗干扰能力。

该系统可以广泛应用于各种需要精确温度控制的场景，如水族箱、实验室恒温设备、工业生产过程等。通过适当的参数调整和优化，可以进一步提高系统的控制精度和响应速度。

本文介绍了如何使用DS18B20温度传感器和STC89C51单片机构建一个高效、精准的加热棒控制系统。通过合理的硬件设计和软件编程，该系统能够实现精确的温度控制，具有广泛的应用前景。希望本文能为相关领域的项目开发提供有价值的参考。