89基于单片机的温度控制系统

1重庆三峡学院单片机课程设计报告书（基于单片机的温度控制系统）学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：成绩：制作日期2012年11月2日2目录摘要...........................................................................................................3第一章.........................................................................................................4引言........................................................................错误!未定义书签。1.1项目概述.................................................................错误!未定义书签。1.2设计任务和要求...........................................................4第二章硬件系统的设计....................................................52.1硬件设计概要.............................................................52.2各部分及其实现的功能.....................................................52.2.1中央控制芯片...........................................................52.2.2温度传感器.............................................................52.2.3液晶显示器.............................................................82.3主要电路及功能..........................................................112.3.1单片机电路.............................................................112.32显示电路................................................................122.3.3温度传感器电路.........................................................122.3.4升温和降温调节电路....................................................132.3.5温度上下限调节电路.....................................................132.3.6报警电路...............................................................14第三章软件系统的设计............................................................................153.1主程序流程图.............................................................153.2液晶显示流程图..........................................................163.3温度传感器流程图........................................................17第四章仿真与调试.........................................174.1硬件调试................................................................174.2软件电路故障与解决办法..................................................174.3软件调试方法............................................................174.4仿真显示成果............................................................18第五章实训总结..........................................................20附录........................................................................213基于单片机STC89C51的温度显示系统的设计摘要：本设计是基于单片机的温度控制系统，采用DS18B20温度传感器采集所要测量的当前环境温度，通过单片机进行处理并加以显示。该温度控制系统具有设定温度上下限的功能，通过控制继电器或电机来控制外部加热及制冷装置，从而实现环境温度处于设定温度上下线范围内。当DS18B20所测量的环境温度低于设定温度下限时，蜂鸣器和指示灯发出报警，控制外部加热装置的继电器动作，使外部加热器工作，直到温度高于温度设定下限时，警报解除。加热装置停止加热。当环境温度高于温度上限时，蜂鸣器发出报警，控制外部降温装置的电机动作，使外部降温装置工作，直到环境温度低于温度上限，警报解除，降温装置停止工作（实现对温度在0℃-99℃控制的自动化）。该温度控制器的显示部分采用液晶显示，具有显示当先温度、温度上限值、温度下限值的功能。按键部分采用四个按键，每个按键的功能不同，用过各个按键的配合使用，可以实现切换液晶显示，调节温度上下限的功能。关键字：单片机；传感器；温控；DS18b204第一章引言随着电子技术，特别是随大规模集成电路的产生而出现的微型计算机技术的飞速发展，人类生活发生了根本性的改变。如果说微型计算机的出现使现代科学研究得到了质的飞跃，那么可以毫不夸张地说，单片机技术的出现则是给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。目前，单片机以其体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、高可靠性、高性能价格比、开发较为容易，在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用，并已走人家庭，从洗衣机、微波炉到音响、汽车，到处都可见到单片机的踪影。因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。本课题研究的内容就是以单片机AT89c51为主要控制元件，通过温度传感器DS18B20实现对温度的测量，并通过LCD1602直接显示所测温度。1.1项目概温度控制系统无论是工业生产过程，还是日常生活都起着非常重要的作用，过低或过高的温度环境不仅是一种资源的浪费，同时也会对机器和工作人员的寿命产生严重影响，极有可能造成严重的经济财产损失，给生活生产带来许多利的因素，基于AT89C51的单片机温度控制系统与传统的温度控制相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高和开展容易等优点，因此市场前景好。1.2设计任务和要求：本温度控制器系统可以实现以下功能：（1）采集温度，并通过液晶显示当前温度。（2）通过按键调节温度上下限，并通过液晶显示设定的温度上下限值。（3）控制继电器或电机，从而达到控制外部加热、制冷装置。使环境温度保持在设定温度范围内。（4）具有报警装置。当温度高于上限、或低于下限时，蜂鸣器发出报警声。通过指示灯就可以分辨出是温度过高还是过低。5第二章硬件系统的设计2.1硬件设计概要根据需求，我们将系统分为五个模块，信息处理模块，温度采集模块、控制调节模块、报警电路模块，显示模块。图1结构图2.2各部分及其实现的功能2.2.1中央控制芯片STC89C51STC89C51是一种低功耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器（FPEROM-FlashProgrammableandEraseableReadOnlyMemory）的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容。主要性能：与MCS-51微控制器产品系列兼容。片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器；存储数据保存时间为10年；宽工作电压范围：Vcc可为2.7V到6V；全静态工作：可从0Hz至16MHz；程序存储器具有3级加密保护；128*8位内部RAM；32条可编程I/O线，两个16位定时器/计数器；中断结构具有5个中断源和2个优先级，可编程全双工串行通道，空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。2.2.2温度传感器DS18B20：1.DS18B20的性能特点：采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无须经过其它6变换，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位）。②测温范围为-55℃-+125℃，测量分辨率为0.0625℃③内含64位经过激光修正的只读存储器ROM④适配各种单片机或系统机⑤用户可分别设定各路温度的上、下限⑥内含寄生电源。口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。2.DS18B20的内部结构DS18B20内部结构如图1所示，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如图2所示，DQ为数字信号输入／输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地，见图4）。ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码（CRC=X8＋X5＋X4＋1）。ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。图2DS118B20的内部结构图3DS18B20的管脚排列73.DS18B20的工作时序DS18B20的一线工作协议流程是：初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序，如图3（a）（b）（c）所示。（a）初始化时序（b）写时序（c）读时序图4DS18B20的工作时序图84.DS18B20高速暂存器共9个存储单元，如表所示：序号寄存器名称作用序号寄存器名称0温度低字节以16位补码形式存放4配置寄存器1温度高字节5、6、7保留2TH/用户字节1存放温度上限8CRC3HL/用户字节2存放温度下限4.1以12位转化为例说明温度高低字节存放形式及计算：12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个高低两个8位的RAM中，二进制中的前面5位是符号位。如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625才能得到实际温度。高8位SSSSS262524低8位232221202-12-22-32-44.2DS18B20有六条控制命令，如表所示：指令约定代码操作说明温度转换44H启动DS18B20进行温度转换读暂存器BEH读暂存器9个字节内容写暂存器4EH将数据写入暂存器的TH、TL字节复制暂存器48H把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中重新调E2RAMB8H把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节读电源供电方式B4H启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主