單片機(jī)簡(jiǎn)易溫度控制設(shè)計(jì)

1、 目錄1前言21.1概述21.2課題分析21.3設(shè)計(jì)思路22.硬件電路設(shè)計(jì)描述32.1系統(tǒng)的基本組成32.2系統(tǒng)框圖如下：32.3溫度控制模塊原理圖：32.4系統(tǒng)原理圖：43.軟件設(shè)計(jì)流程54.程序代碼64.1延遲函數(shù)代碼64.2 LCD顯示模塊74.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊114.4 報(bào)警模塊164.5 溫度轉(zhuǎn)換模塊164.6 主程序175.實(shí)習(xí)感想216.參考文獻(xiàn)21單片機(jī)硬件實(shí)習(xí)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)易溫度控制器設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及目標(biāo)利用實(shí)驗(yàn)儀，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易溫度控制器，具體任務(wù)包括：具有低溫上電和高溫?cái)嚯姽δ埽焕冒存I進(jìn)行溫度上限和溫度下限設(shè)置，并且實(shí)時(shí)顯示溫度到LED數(shù)碼管；聲音報(bào)警。溫度檢測(cè)

2、采用熱敏電阻。熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化設(shè)計(jì)而成的，它具有溫度系數(shù)大、靈敏度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、使用方便、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用非常廣泛。采用普通的熱敏電阻，需要A/D 轉(zhuǎn)換器。三、進(jìn)度安排周次工作內(nèi)容題目安排，圖書館查相關(guān)資料硬件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)原理圖和PCB圖，搭建硬件電路，2.27軟件總體設(shè)計(jì)軟件開發(fā)，并開始準(zhǔn)備實(shí)習(xí)報(bào)告初稿3.3整體調(diào)試 3.4在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行結(jié)果演示，答辯四、設(shè)計(jì)時(shí)間：2011 年 02 月 21 日到 2011 年 03 月 4 日通信工程系指導(dǎo)教師：萬(wàn)軍_1前言1.1概述現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息采集控制(即溫控器技術(shù))、信息傳輸(通信技術(shù))和

3、信息處理(計(jì)算機(jī)技術(shù))。溫控器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫控器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量日漸上升。近百年來(lái)，溫控器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下二個(gè)階段； (1)模擬、集成溫度控制器；(2)智能數(shù)碼溫控器。目前，國(guó)際上新型溫控器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。在20世紀(jì)90年代中期最早推出的智能溫控器，采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測(cè)溫精度較低，分辨力只能達(dá)到2。目前，國(guó)外已相繼推出多種高精度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是912位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨力一般可達(dá)0.50.0625。為了提高多通道智能溫控器的轉(zhuǎn)換速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D

4、轉(zhuǎn)換器。本設(shè)計(jì)的溫度控制器是以單片機(jī)為核心的。單片微型計(jì)算機(jī)稱為單片機(jī)，它在一片芯片上集成了中央處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和各種輸入輸出設(shè)備等接口部件。采用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。1.2課題分析單片機(jī)控制系統(tǒng)由微機(jī)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)象兩部分組成，其中包括硬件電路和軟件程序，整個(gè)控制系統(tǒng)是通過(guò)接口將計(jì)算機(jī)和生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的溫度聯(lián)系起來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)處理和控制。本文介紹了MCS51單片機(jī)對(duì)溫度控制系統(tǒng)硬件接口和軟件設(shè)計(jì)的基本思想。包括單片機(jī)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)、輸入輸出接口設(shè)計(jì)、溫

5、度控制電路的設(shè)計(jì)及鍵盤顯示電路的設(shè)計(jì)。1.3設(shè)計(jì)思路此外整個(gè)控制系統(tǒng)可分為硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)兩大部分?？煞謩e對(duì)它們進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。當(dāng)確定好自己的方案后，就分模塊進(jìn)行軟件和硬件的設(shè)計(jì)與調(diào)試。當(dāng)個(gè)模塊都調(diào)試完畢后，最后將所有模塊組合在一起進(jìn)行總調(diào)，直到達(dá)到理想的效果為止。2.硬件電路設(shè)計(jì)描述2.1系統(tǒng)的基本組成本系統(tǒng)是由核心處理器模塊、溫度采集模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、及控制執(zhí)行模塊等組成。采用用80C51單片機(jī)作為控制核心，1206LCD顯示，PCF8951作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，四個(gè)獨(dú)立按鍵，以及溫度控制模塊。2.2系統(tǒng)框圖如下：Lcd顯示溫度及最高、低溫度按鍵輸入設(shè)置單片機(jī)89c51溫度控制加熱降

6、溫保溫模塊高溫報(bào)警模塊PCF89512.3溫度控制模塊原理圖：2.4系統(tǒng)原理圖：3.軟件設(shè)計(jì)流程主程序流程圖如下：調(diào)整最高最低溫度初始化4.程序代碼4.1延遲函數(shù)代碼/*delay.h*/#ifndef _DELAY_H_#define _DELAY_H_void DelayUs2x(unsigned char t);void DelayMs(unsigned char t);#endif/*delay.c*/#include "delay.h"void DelayUs2x(unsigned char t) while(-t);void DelayMs(unsigned c

7、har t) while(t-) /大致延時(shí)1mS DelayUs2x(245); DelayUs2x(245); 4.2 LCD顯示模塊/*- LCD1602.h 引腳定義如下：1-VSS 2-VDD 3-V0 4-RS 5-R/W 6-E 7-14 DB0-DB7 15-BLA 16-BLK-*/#include<reg52.h> /包含頭文件#include<intrins.h>#ifndef _1602_H_#define _1602_H_ bit LCD_Check_Busy(void) ; void LCD_Write_Com(unsigned char c

8、om) ; void LCD_Write_Data(unsigned char Data) ; void LCD_Clear(void) ; void LCD_Write_String(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s) ; void LCD_Write_Char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data) ; void LCD_Init(void) ; void Lcd_User_Chr(void); #endif/*-LCD1602顯示模塊子程序-*/#include

9、 "1602.h"#include "delay.h"#define CHECK_BUSYsbit RS = P24; /定義端口 sbit RW = P25;sbit EN = P26;#define RS_CLR RS=0 #define RS_SET RS=1#define RW_CLR RW=0 #define RW_SET RW=1 #define EN_CLR EN=0#define EN_SET EN=1#define DataPort P0/*- 判忙函數(shù)-*/ bit LCD_Check_Busy(void) #ifdef CHECK_

10、BUSY DataPort= 0xFF; RS_CLR; RW_SET; EN_CLR; _nop_(); EN_SET; return (bit)(DataPort & 0x80);#else return 0;#endif /*- 寫入命令函數(shù)- -*/ void LCD_Write_Com(unsigned char com) while(LCD_Check_Busy(); /忙則等待 RS_CLR; RW_CLR; EN_SET; DataPort= com; _nop_(); EN_CLR; /*- 寫入數(shù)據(jù)函數(shù)-*/ void LCD_Write_Data(unsigned

11、 char Data) while(LCD_Check_Busy(); /忙則等待 RS_SET; RW_CLR; EN_SET; DataPort= Data; _nop_(); EN_CLR; /*- 清屏函數(shù)-*/ void LCD_Clear(void) LCD_Write_Com(0x01); DelayMs(5); /*- 寫入字符串函數(shù)-*/ void LCD_Write_String(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s) if (y = 0) LCD_Write_Com(0x80 + x); /表示第一行 else

12、LCD_Write_Com(0xC0 + x); /表示第二行 while (*s) LCD_Write_Data( *s); s +; /*- 寫入字符函數(shù)-*/ void LCD_Write_Char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data) if (y = 0) LCD_Write_Com(0x80 + x); else LCD_Write_Com(0xC0 + x); LCD_Write_Data( Data); /*- 初始化函數(shù)-*/ void LCD_Init(void) LCD_Write_Com(0x38); /*

13、顯示模式設(shè)置*/ DelayMs(5); LCD_Write_Com(0x38); DelayMs(5); LCD_Write_Com(0x38); DelayMs(5); LCD_Write_Com(0x38); LCD_Write_Com(0x08); /*顯示關(guān)閉*/ LCD_Write_Com(0x01); /*顯示清屏*/ LCD_Write_Com(0x06); /*顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置*/ DelayMs(5); LCD_Write_Com(0x0C); /*顯示開及光標(biāo)設(shè)置*/ /*- 設(shè)定二個(gè)自定義字符,LCD1602中自定義字符的地址為0x00-0x07,即可定義8個(gè)字符這里我

14、們?cè)O(shè)定把一個(gè)自定義字符放在0x00位置（000）,另一個(gè)放在0x01位子（001）-*/void Lcd_User_Chr(void) /第一個(gè)自定義字符 LCD_Write_Com(0x40); /"01 000 000" 第1行地址 (D7D6為地址設(shè)定命令形式D5D4D3為字符存放位置(0-7)，D2D1D0為字符行地址(0-7)） LCD_Write_Data(0x00); /"XXX 11111" 第1行數(shù)據(jù)（D7D6D5為XXX，表示為任意數(shù)(一般用000），D4D3D2D1D0為字符行數(shù)據(jù)(1-點(diǎn)亮，0-熄滅） LCD_Write_Com(

15、0x41); /"01 000 001" 第2行地址 LCD_Write_Data(0x04); /"XXX 10001" 第2行數(shù)據(jù) LCD_Write_Com(0x42); /"01 000 010" 第3行地址 LCD_Write_Data(0x0e); /"XXX 10101" 第3行數(shù)據(jù) LCD_Write_Com(0x43); /"01 000 011" 第4行地址 LCD_Write_Data(0x0e); /"XXX 10001" 第4行數(shù)據(jù) LCD_Writ

16、e_Com(0x44); /"01 000 100" 第5行地址 LCD_Write_Data(0x0e); /"XXX 11111" 第5行數(shù)據(jù) LCD_Write_Com(0x45); /"01 000 101" 第6行地址 LCD_Write_Data(0x1f); /"XXX 01010" 第6行數(shù)據(jù) LCD_Write_Com(0x46); /"01 000 110" 第7行地址 LCD_Write_Data(0x04); /"XXX 11111" 第7行數(shù)據(jù) LC

17、D_Write_Com(0x47); /"01 000 111" 第8行地址 LCD_Write_Data(0x00); /"XXX 00000" 第8行數(shù)據(jù) /第二個(gè)自定義字符 LCD_Write_Com(0x48); /"01 001 000" 第1行地址 LCD_Write_Data(0x03); /"XXX 00001" 第1行數(shù)據(jù) LCD_Write_Com(0x49); /"01 001 001" 第2行地址 LCD_Write_Data(0x03); /"XXX 1101

18、1" 第2行數(shù)據(jù) LCD_Write_Com(0x4a); /"01 001 010" 第3行地址 LCD_Write_Data(0x00); /"XXX 11101" 第3行數(shù)據(jù) LCD_Write_Com(0x4b); /"01 001 011" 第4行地址 LCD_Write_Data(0x00); /"XXX 11001" 第4行數(shù)據(jù) LCD_Write_Com(0x4c); /"01 001 100" 第5行地址 LCD_Write_Data(0x00); /"XX

19、X 11101" 第5行數(shù)據(jù) LCD_Write_Com(0x4d); /"01 001 101" 第6行地址 LCD_Write_Data(0x00); /"XXX 11011" 第6行數(shù)據(jù) LCD_Write_Com(0x4e); /"01 001 110" 第7行地址 LCD_Write_Data(0x00); /"XXX 00001" 第7行數(shù)據(jù) LCD_Write_Com(0x4f); /"01 001 111" 第8行地址 LCD_Write_Data(0x00); /&q

20、uot;XXX 00000" 第8行數(shù)據(jù) 4.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊/*- IIC協(xié)議 頭文件-*/ #ifndef _I2C_H_#define _I2C_H_ #include <reg52.h> /頭文件的包含#include <intrins.h>#define _Nop() _nop_() /定義空指令/*- 啟動(dòng)總線-*/void Start_I2c();/*- 結(jié)束總線-*/void Stop_I2c();/*- 字節(jié)數(shù)據(jù)傳送函數(shù) -*/void SendByte(unsigned char c);/*- 字節(jié)數(shù)據(jù)傳送函數(shù) -*/unsigned c

21、har RcvByte();/*- 應(yīng)答子函數(shù)-*/void Ack_I2c(void);/*- 非應(yīng)答子函數(shù)-*/void NoAck_I2c(void);/*- 向無(wú)子地址器件發(fā)送字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù) -*/bit ISendByte(unsigned char sla,unsigned char c);/*- 向有子地址器件發(fā)送多字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù) -*/bit ISendStr(unsigned char sla,unsigned char suba,unsigned char *s,unsigned char no);/*- 向無(wú)子地址器件讀字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù) -*/bit IRcvByte(unsig

22、ned char sla,unsigned char *c);/*- 向有子地址器件讀取多字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù) -*/bit IRcvStr(unsigned char sla,unsigned char suba,unsigned char *s,unsigned char no);#endif/*-AD模塊子程序-*/ #include "i2c.h"#include "delay.h"#define _Nop() _nop_() /定義空指令bit ack; /應(yīng)答標(biāo)志位sbit SDA=P21;sbit SCL=P20;/*- 啟動(dòng)總線-*/void S

23、tart_I2c() SDA=1; /發(fā)送起始條件的數(shù)據(jù)信號(hào) _Nop(); SCL=1; _Nop(); /起始條件建立時(shí)間大于4.7us,延時(shí) _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); SDA=0; /發(fā)送起始信號(hào) _Nop(); /起始條件鎖定時(shí)間大于4 _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL=0; /鉗住I2C總線，準(zhǔn)備發(fā)送或接收數(shù)據(jù) _Nop(); _Nop();/*- 結(jié)束總線-*/void Stop_I2c() SDA=0; /發(fā)送結(jié)束條件的數(shù)據(jù)信號(hào) _Nop(); /發(fā)送結(jié)束條件的時(shí)鐘信號(hào) SCL=1; /結(jié)束條件建立時(shí)間大

24、于4 _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); SDA=1; /發(fā)送I2C總線結(jié)束信號(hào) _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop();/*- 字節(jié)數(shù)據(jù)傳送函數(shù) -*/void SendByte(unsigned char c) unsigned char BitCnt; for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt+) /要傳送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8位 if(c<<BitCnt)&0x80)SDA=1; /判斷發(fā)送位 else SDA=0; _Nop(); SCL=1; /置時(shí)鐘線為高，通知被控器開始接收數(shù)據(jù)位

25、 _Nop(); _Nop(); /保證時(shí)鐘高電平周期大于4 _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL=0; _Nop(); _Nop(); SDA=1; /8位發(fā)送完后釋放數(shù)據(jù)線，準(zhǔn)備接收應(yīng)答位 _Nop(); _Nop(); SCL=1; _Nop(); _Nop(); _Nop(); if(SDA=1)ack=0; else ack=1; /判斷是否接收到應(yīng)答信號(hào) SCL=0; _Nop(); _Nop();/*- 字節(jié)數(shù)據(jù)傳送函數(shù) -*/unsigned char RcvByte() unsigned char retc; unsigned char BitCnt; re

26、tc=0; SDA=1; /置數(shù)據(jù)線為輸入方式 for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt+) _Nop(); SCL=0; /置時(shí)鐘線為低，準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)位 _Nop(); _Nop(); /時(shí)鐘低電平周期大于4.7us _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL=1; /置時(shí)鐘線為高使數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)有效 _Nop(); _Nop(); retc=retc<<1; if(SDA=1)retc=retc+1; /讀數(shù)據(jù)位,接收的數(shù)據(jù)位放入retc中 _Nop(); _Nop(); SCL=0; _Nop(); _Nop(); return(retc);/

27、*- 非應(yīng)答子函數(shù)-*/void NoAck_I2c(void) SDA=1; _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL=1; _Nop(); _Nop(); /時(shí)鐘低電平周期大于4 _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL=0; /清時(shí)鐘線，鉗住I2C總線以便繼續(xù)接收 _Nop(); _Nop(); 4.4 報(bào)警模塊#include<reg52.h> /包含頭文件sbit SPK=P23; /定義喇叭端口void DelayUs2xo(unsigned char t) while(-t);void DelayMso(unsigned char t) w

28、hile(t-) /大致延時(shí)1mS DelayUs2xo(245); DelayUs2xo(245); /*-喇叭程序函數(shù)-*/laba() DelayMso(1); /發(fā)出大約500Hz的方波 頻率越大聲音越尖 SPK=!SPK;4.5 溫度轉(zhuǎn)換模塊#include<reg52.h> /包含頭文件sbit SPK=P23; /定義喇叭端口void DelayUs2xo(unsigned char t) while(-t);void DelayMso(unsigned char t) while(t-) /大致延時(shí)1mS DelayUs2xo(245); DelayUs2xo(24

29、5); /*- 喇叭程序函數(shù)-*/laba() DelayMso(1); /發(fā)出大約500Hz的方波 頻率越大聲音越尖 SPK=!SPK;4.6 主程序/*- 簡(jiǎn)易溫度控制器設(shè)計(jì)-*/#include<reg52.h> /包含頭文件#include<stdio.h>/#include "18b20.h"#include "1602.h"#include "delay.h"#include "laba.h"#include "wendu.h"#include "i

30、2c.h"#define KeyPort P1 /定義按鍵端口sbit LED =P22;/LED端口sbit hot =P27;/加熱模塊端口bit ReadTempFlag;/定義讀時(shí)間標(biāo)志void Init_Timer0(void);/定時(shí)器初始化unsigned char KeyScan(void);/鍵盤掃描/*- 串口通訊初始化-*/void UART_Init(void) SCON = 0x50; / SCON: 模式 1, 8-bit UART, 使能接收 TMOD |= 0x20; / TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit 重裝 TH1 = 0x

31、FD; / TH1: 重裝值 9600 波特率 晶振 11.0592MHz TR1 = 1; / TR1: timer 1 打開 /EA = 1; /打開總中斷 /ES = 1; /打開串口中斷TI=1;/*- 主函數(shù)-*/void main (void) int tempH=60,tempL=50;float temp,temperature;unsigned char TempFlag=0;char displaytemp16,num;/定義顯示區(qū)域臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)組LCD_Init(); /初始化液晶DelayMs(20); /延時(shí)有助于穩(wěn)定LCD_Clear(); /清屏Init_Timer

32、0();UART_Init();Lcd_User_Chr(); /寫入自定義字符while (1) /主循環(huán) num=KeyScan(); switch(num) case 1:if(tempH<127)tempH+;break;case 2:if(tempH>-55)tempH-;break;case 3:if(tempL<127)tempL+;break;case 4:if(tempL>-55)tempL-;break;default:break; sprintf(displaytemp,"H.%3d L.%3d ",tempH,tempL);

33、LCD_Write_String(0,1,displaytemp);/顯示第二行if(ReadTempFlag=1) ReadTempFlag=0; temp=wendu(); temperature=temp*1.00000；if(temp>tempH) TempFlag=1; /高于高溫標(biāo)志 else if(temp<tempL) TempFlag=2; /低于低溫標(biāo)志 else TempFlag=0; /正常顯示標(biāo)志 sprintf(displaytemp,"Temp %6.0f ",temperature);/打印溫度值 LCD_Write_String(0,0,displaytemp);/顯示第一行 LCD_Write_Char(13,0,0x01);/寫入溫度右上角點(diǎn) LCD_Write_Char(14,0,'C'); /寫入字符C LED=1; /hot=1;switch(TempFlag) case 1:laba();break;case 2:LED=0;break;default:break; /*- 定時(shí)器初始化子程序-*/void Init_Timer0(void) TMOD |= 0x01; /使用模式1，16位定時(shí)器，使用"