基于单片机恒温箱的温控系统研究-(课程设计).doc

综合实践报告书综合实践报告书 题题 目目 基于单片机恒温箱的温控系统研究 院院 部部 名名 称称 专专 业业 自动化 班班 级级 组组 长长 姓姓 名名 学学 号号 同同 组组 学学 生生 设设 计计 地地 点点 设设 计计 学学 时时 4 周 指指 导导 教教 师师 金陵科技学院教务处制 成绩 目 录 第一章 绪论.2 1.1 摘要 .2 2.1 系统设计框图及原理分析 .4 2.2 控制及功能模块的硬件选择 .4 2.2.1 STC89C51 单片机 .4 2.3 检测模块的硬件选择.9 2.3.1 DS18B20 传感器介绍 .9 1. DS18B20 概述 .9 2. DS18B20 引脚介绍 .11 3.DS18B20 的内部结构 .11 4.DS18B20 的程序流程图 .12 2.4 检测模块的硬件选择 .12 2.4.1 LCD1602 液晶介绍 .12 2.5 执行模块的硬件选择 .16 2.5.1 PTC 恒温发热片介绍 .16 2.5.2 TEC1-12706 半导体制冷片介绍 16 第三章 系统软件部分.18 3.1 系统控制流程图 .18 3.1 C 语言系统程序.19 第四章 结论.30 第五章 参考文献.31 附录二：实物图片.33 第一章 绪论 1.11.1 摘要摘要 单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种 比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机保温箱的温控系统研究，本恒温箱 属于多功能多用途，可以设置上下控制温度，当温度不在设置范围内时，可以 驱动相应的负载工作，同时声光报警。 随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需 要检测与控制温度。本文通过采用继电器作为温度的主要控制元件，它可以直 接驱动 2500W 功率的负载，可以应用于家庭、小型工厂等小电量用电设备，亦 可以用继电器来控制交流接触器线圈等，就可以实现对大功率负载的控制，应 用十分广泛。采用蜂鸣器作为电声元件的报警，LED 发光指示相应的加热或制 冷工作。这种保温箱的温控系统结构简单，可操作性强，应用广泛。工作时， 温度控制范围为上下限之间，当前环境温度若超过设定的临界温度，由单片机 发出控制和报警信号，从而负载控制温度的变化。 基于单片机保温箱的温控系统大部分使用是在实验室、工业、医药、农业 中。在实验室中特别是生物实验室，我们为了得到更加准确的实验数据，对于 恒温实验环境要求严格。所以针对实验室来说，恒温箱的作用显得相当重要。 在工业生产过程中我们对于恒温箱的要求也相对更加严格，比如产品的热处理、 冷处理等，直接影响着产品的质量。在医药方面医用恒温箱主要用于药品和 试剂的储存、运输，疫苗、血液的冷藏保温，透析液的加温、生理盐水的加温 等。 由以上我们可以明显的看出恒温箱的重要作用。在农业温室大棚中，温控 系统对于农作物的生长至关重要，对于农业方面，以至于生活中的各个方面温 控系统永远处于相当重要的地位。 1.21.2 前言前言 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它 所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但 人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便 的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发 展。本保温箱温控系统所介绍的与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范 围广，控制准确，负载广泛，有 LCD1602 显示相应的工作方式，其输出温度采 用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控 制器使用单片机 STC89C51，测温传感器使用 DS18B20，用 1602y 液晶显示数 据，用继电器驱动负载，用 PNP 三极管驱动。 第 2 章 控制系统总体设计 2.12.1 系统设计框图及原理分析系统设计框图及原理分析 图 2.1 系统总体框图 原理分析：原理分析： 本系统以单片机为控制核心，将温度参数通过温度传感器检测，并送入单 片机中。该值和系统设定的上限、下限值进行比较，若检测值在设定值的范围 内，则系统不执行动作。若检测值低于下限值，那么单片机输出信号控制一号 继电器工作，则一号继电器的负载通电工作，加热片工作，对环境进行加温。 反之，检测值超过上限值，那么单片机输出信号控制二号继电器工作，则二号 继电器的负载通电工作，制冷片工作，对环境进行降温。从而使环境温度维持 在最佳范围内。 2.22.2 控制及功能模块的硬件选择控制及功能模块的硬件选择 2.2.12.2.1 STC89C51STC89C51 单片机单片机 STC89C51 是由宏晶科技公司生产的与工业标准 MCS-51 指令集和输出管脚 相兼容的单片机。 （1）中央处理器（CPU） 中央处理器是单片机的核心,完成运算和控制功能。8051 的 CPU 能处理 8 位二进制数或代码。 （2）内部数据存储器（内部 RAM） 8051 芯片中共有 256 个 RAM 单元，但其中后 128 单元被专用寄存器占用， 能作为寄存器供用户使用的只是前 128 单元，用于存放可读写的数据。因此通 常所说的内部数据存储器就是指前 128 单元，简称内部 RAM。 （3）内部程序存储器（内部 ROM） 8051 共有 4KB 掩膜 ROM，用于存放程序、原始数据或表格，因此，称之 为程序存储器，简称内部 ROM。 （4）定时/计数器 8051 共有两个 16 位的定时/计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时 或计数结果对计算机进行控制。 （5）并行 I/O 口 MCS-51 共有 4 个 8 位的 I/O 口（P0、P1、P2、P3） ，以实现数据的并行输 入/输出。 （6）串行口 8051 单片机有一个全双工的串行口，以实现单片机和其它设备之间的串行 数据传送。该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作 为同步移位器使用。 （7）中断控制系统 8051 单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要。8051 共有 5 个中断 源，即外中断两个，定时/计数中断两个，串行中断一个。全部中断分为高级和 低级共两个优先级别。 (8) 时钟电路 8051 芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为 单片机产生时钟脉冲序列。系统允许的晶振频率一般为 6 MHz 和 12 MHz。 从上述内容可以看出，MCS-51 虽然是一个单片机芯片，但作为计算机应该 具有的基本部件它都包括，因此，实际上它已是一个简单的微型计算机系统了。 1.STC89C51 引脚介绍 主电源引脚（2 根） VCC(Pin40)：电源输入，接5V 电源 GND(Pin20)：接地线 外接晶振引脚（2 根） XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端 控制引脚（4 根） RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现 2 个机器周期的高电平将使单片机 复位。 ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号 PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号 EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读 指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。 可编程输入/输出引脚（32 根） STC89C51 单片机有 4 组 8 位的可编程 I/O 口，分别位 P0、P1、P2、P3 口， 每个口有 8 位（8 根引脚） ，共 32 根。 P0 口（Pin39Pin32）：8 位双向 I/O 口线，名称为 P0.0P0.7 P1 口（Pin1Pin8）：8 位准双向 I/O 口线，名称为 P1.0P1.7 P2 口（Pin21Pin28）：8 位准双向 I/O 口线，名称为 P2.0P2.7 P3 口（Pin10Pin17）：8 位准双向 I/O 口线，名称为 P3.0P3.7 EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 P37/RD 17 P36WR 16 P32/INT0 12 P33/INT1 13 P34/T 0 14 P35/T 1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE /P 30 P31/T XD 11 P30/RX D 10 GND 20 VCC 40 U1 ST C89C52 图 2.2：STC89C51 封装图 2.STC89C51 主要功能及 PDIP 封装 STC89C51 主要功能如表 1 所示，其 PDIP 封装如表 1 所示 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系统8K 可反复擦写 Flash ROM 32 个双向 I/O 口256x8bit 内部 RAM 3 个 16 位可编程定时/计数器中断时钟频率 0-24MHz 2 个串行中断可编程 UART 串行通道 2 个外部中断源共 6 个中断源 2 个读写中断口线3 级加密位 低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能 表 1：STC89C51 主要功能 3.单片机最小系统： 当在 STC89C51 单片机的 RST 引脚引入高电平并保持 2 个机器周期时，单片 机内部就执行复位操作，按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平 复位是通过 RST 端经过电阻与电源 VCC 接通而实现的。最小系统如图 2.3 所示。 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 RST 9 P3.0(RXD) 10 P3.1(TXD ) 11 P3.2(INT0) 12 P3.3(INT1) 13 P3.4(T0) 14 P3.5(T1) 15 P3.6(WR) 16 P3.7(RD) 17 XTAL 2 18 XTAL 1 19 GND 20 (A8)P2.0 21 (A9)P2.1 22 (A10)P2.2 23 (A11)P2.3 24 (A12)P2.4 25 (A13)P2.5 26 (A14)P2.6 27 (A15)P2.7 28 PSEN 29 ALE /PROG 30 EA/VPP 31 (AD7)P0.7 32 (AD6)P0.6 33 (AD5)P0.5 34 (AD4)P0.4 35 (AD3)P0.3 36 (AD2)P0.2 37 (AD1)P0.1 38 (AD0)P0.0 39 VCC 40 89C52 Y1 11.0592MHz C2 30 C330 R7 10K VCC + C1 10uF 12 34 K0 RESET VCC 图2.3 单片机最小系统电路 （1）内部方式时钟电路 在 8051 芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚 XTAL1，其输出端为引脚 XTAL2。而在芯片的外部，XTAL1 和 XTAL2 之间 跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器，这就是单片机 的时钟电路，如图 2.4 所示。 时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时 钟脉冲信号。请读者特别注意时钟脉冲与振荡脉冲之间的二分频关系，否则会 造成概念上的错误。一般地，电容 C1 和 C2 取 30pF 左右，晶体的振荡频率范 围是 1.212MHz。晶体振荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行速度 也就快。8051 在通常应用情况下，使用振荡频率为 6MHz 或 12MHz。 1 XTAL1 XTAL2 C1 C2 晶振 8051 至内部时钟电路 图 2.4 时钟振荡电路 （2）外部方式时钟电路 在由多片单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，应当 引入惟一的公用外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲。这时，外部的脉冲信 号是经 XTAL2 引脚注入，其连接如图 2.5 所示。 8051 1 XTAL1 XTAL2 VSS TTL 外部时 钟信号 VCC 图 2.5 外部时钟源接法 （3） 时序 时序是用定时单位来说明的。8051 的时序定时单位共有 4 个，从小到大依 次是：节拍、状态、机器周期和指令周期。它们之间的关系如下： 1）一个振荡脉冲的周期为节拍； 2）一个状态就包含两个节拍； 3）一个机器周期的宽度为 6 个状态； 4）一条指令周期由若干个机器周期组成。 （4） 单片机的复位电路 单片机复位是使 CPU 和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态， 并从这个状态开始工作，复位后 PC=0000H，使单片机从第一个单元取指令。 单片机复位的条件是：必须使 RST/VPD 或 RST 引脚加上持续两个机器周期 （即 24 个振荡周期）的高电平。若时钟频率为 12 MHz，每机器周期为 1 s ， 则只需 2s 以上时间的高电平，在 RST 引脚出现高电平后的第二个机器周期 执行复位。 单片机复位期间不产生 ALE 和 PSEN 信号，即 ALE=1 和 PSEN=1。这表 明单片机复位期间不会有任何取指操作。复位后，内部各专用寄存器状态如下: PC： 0000H TMOD：00H ACC： 00H TCON： 00H B： 00H TH0： 00H PSW： 00H TL0： 00H SP： 07H TH1： 00H DPTR： 0000H TL1： 00H P0P3：FFH SCON： 00H IP： *00000B SBUF： 不定 IE： 0*00000B PCON： 0*0000 其中，*表示无关位。注意： （1）复位后 PC 值为 0000H，表明复位后程序从 0000H 开始执行，这一点在实训中已介绍。 （2）SP 值为 07H，表明堆栈底部在 07H。一般需重新设置 SP 值。 （3）P0P3 口值为 FFH。P0P3 口用作输入口时，必须先写入“1”。单片 机在复位后，已使 P0P3 口每一端线为“1”，为这些端线用作输入口做好了准备。 电路以 STC89C51 单片机最小系统为控制核心，测温 电路由 DS18B20 提供，输入部分采用三个独立式按键 S1、S2、S3。数码管显示部分。具体电路连接，详见 附录 1。 4.继电器 电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片 等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中 就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克 服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸 合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回 原来的位置，使动触点与原 来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、 切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线 圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点” ；处于接通状态的静触点 称为“常闭触点” 。继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。 2.32.3 检测模块的硬件选择检测模块的硬件选择 2.3.12.3.1 DS18B20DS18B20 传感器传感器介绍介绍 1. DS18B20 概述 在现代检测技术中，传感器占据着不可动摇的重要位置。主机对数据的处 理能力已经相当的强，但是对现实世界中的模拟量却无能为力。如果没有各种 精确可靠的传感器对非电量和模拟信号进行检测并提供可靠的数据，那计算机 也无法发挥他应有的作用。传感器把非电量转换为电量，经过放大处理后，转 换为数字量输入计算机，由计算机对信号进行分析处理。从而传感器技术与计 算机技术结合起来，对自动化和信息化起重要作用。 采用各种传感器和微处理技术可以对各种工业参数及工业产品进行测控及 检验，准确测量产品性能，及时发现隐患。为提高产品质量、改进产品性能， 防止事故发生提供必要的信息和更可靠的数据。由于系统的工作环境比较恶劣， 且对测量要求比较高，所以选择合适的传感器很重要。目前，国际上新型温度 传感器正从模拟式向数字式、从集成化向智能化和网络化的方向飞速发展。智 能温度传感器 DS18B20 正是朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安 全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速 发展。因此，智能温度传感器 DS18B20 作为温度测量装置已广泛应用于人民的 日常生活和工农业生产中。 美国 DALLAS 公司生产的 DS18B20 可组网数字温度传感器芯片外加不锈钢 保护管封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于 各种狭小空间设备数字测温和控制领域。有独特的单线接口方式，DS1820 在与 微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS1820 的双向通讯；其测 温范围 55125，固有测温分辨率 0.5；支持多点组网功能；多个 DS1820 可以并联在唯一的三线上，实现多点测温；工作电源为 35V/DC；在使 用中不需要任何外围元件。18B20 共有三种形态的存储器资源，它们分别是： ROM 只读存储器，用于存放 DS18B20ID 编码，其前 8 位是单线系列编码 （DS18B20 的编码是 19H） ，后面 48 位是芯片唯一的序列号，最后 8 位是以上 56 位的 CRC 码（冗余校验） 。数据在出产时设置不由用户更改。DS18B20 共 64 位 ROM。RAM 数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失， DS18B20 共 9 个字节 RAM，每个字节为 8 位。第 1、2 个字节是温度转换后的 数据值信息，第 3、4 个字节是用户 EEPROM（常用于温度报警值储存）的镜 像。在上电复位时其值将被刷新。第 5 个字节则是用户第 3 个 EEPROM 的镜像。 第 6、7、8 个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计 的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。第 9 个字节为前 8 个字节的 CRC 码。EEPROM 非易失性记忆体，用于存放长期需要保存的数据，上下限 温度报警值和校验数据，DS18B20 共 3 位 EEPROM，并在 RAM 都存在镜像， 以方便用户操作。 DS18B20 的性能特点如下： （1） 采用 DALLAS 公司独特的单线接口方式：DS18B20 与微处理器连接时 仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯； （2）在使用中不需要任何外围元件； （3）可用数据线供电，供电电压范围：+3.0V+5.5V； （4）测温范围：-55+125。固有测温分辨率为 0.5。当在- 10+85范围内，可确保测量误差不超过 0.5，在-55+125范围内， 测量误差也不超过 2； （5）通过编程可实现 912 位的数字读数方式； （6）用户可自设定非易失性的报警上下限值； （7）支持多点的组网功能，多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上，实现 多点测温； （8）负压特性，即具有电源反接保护电路。当电源电压的极性反接时，能 保护 DS18B20 不会因发热而烧毁，但此时芯片无法正常工作； （9）DS18B20 的转换速率比较高，进行 9 位的温度值转换只需 93.75ms； （10）适配各种单片机或系统； （11）内含 64 位激光修正的只读存储 ROM，扣除 8 位产品系列号和 8 位循 环冗余校验码(CRC)之后，产品序号占 48 位。出厂前产品序号存入其 ROM 中。 在构成大型温控系统时，允许在单线总线上挂接多片 DS18B20。 2. DS18B20 引脚介绍 各引脚功能为：I/O 为数据输入/输出端（即单线总线） ，它属于漏极开路 输出，外接上拉电阻后，常态下呈高电平。UDD 是可供选用的外部电源端，不 用时接地，GND 为地，NC 空脚。 图 2.6：DS18B20 引脚 3.DS18B20 的内部结构 DS18B20 的内部结构主要包括 7 部分:寄生电源、温度传感器、64 位激光 （loser）ROM 与单线接口、高速暂存器（即便筏式 RAM，用于存放中间数据） 、 TH 触发寄存器和 TL 触发寄存器，分别用来存储用户设定的温度上下限值、存 储和控制逻辑、位循环冗余校验码（CRC）发生器。 图 2.7：DS18B20 内部结构 4.DS18B20 的程序流程图 否 是 发出温度转换命令 写入 18B20 读温度前复位 显示测温 点位置 18B20 复位 开始 18B20 存在？ 延时 发出读温度命令 写入 18B20 读入温度值数据 返回 延时 图 2.8 程序流程图 2.42.4 检测模块的硬件选择检测模块的硬件选择 2.4.12.4.1 LCD1602LCD1602 液晶介绍液晶介绍 LCD1602A 是一种工业字符型液晶，能够同时显示 16x02 即 32 个字符。 （16 列 2 行） 。在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已 作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子 产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交 流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED 数码管、液晶显示器。 发光管和 LED 数码管比较常用，软硬件都比较简单。 在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点： 由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定 发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液 晶显示器画质高且不会闪烁。 液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加 方便。 液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在 重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。 相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动 IC 上，因而 耗电量比其它显示器要少得多。 （1）引脚说明： 第 1 脚：VSS 为地电源。 第 2 脚：VDD 接 5V 正电源。 第 3 脚：VL 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时 对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影” ，使用时可以通过一个 10K 的电位 器调整对比度。 第 4 脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令 寄存器。 第 5 脚：R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当 RS 和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W 为低电平时可以写入 数据。 第 6 脚：E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行 命令。 第 714 脚：D0D7 为 8 位双向数据线。 第 15 脚：背光源正极。 第 16 脚：背光源负极。 （2）1602LCD 的 RAM 地址映射以及标准字库表 LCD1602 液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了 160 个不同的点阵字 符图形，这些字符图有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日 文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代 码是 01000001B（41H） ，显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来， 我们就能看到字母。 它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的（说明：1 为高电平，0 为低电平） 。 指令 1：清显示，指令码 01H，光标复位到地址 00H 位置。 指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H 。 指令 3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左 移 。S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效 。 指令 4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示， 低电平表示关显示。 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示 无光标。 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁 。 指令 5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动 光标 。 指令 6：功能设置命令 DL：高电平时为 4 位总线，低电平时为 8 位总线。 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示。 F：低电平时显示 5X7 的点阵 字符，高电平时显示 5x10 的点阵字符 （有些模块是 DL：高电平时为 8 位总 线，低电平时为 4 位总线） 。 指令 7：字符发生器 RAM 地址设置 。 指令 8：DDRAM 地址设置 。 指令 9：读出忙信号和光标地址。 BF 为忙标志位，高电平表示忙，此时 模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙，模块就能接收相应的命 令或者数据。 指令 10：写数据 。 指令 11：读数据 。 液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模 块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显 示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符。1602 内部显示地址如图 3-14 所示： 图 2.9 1602 内部显示地址 例如第二行第一个字符的地址是 40H，那么是否直接写入 40H 就可以将光 标定位在第二行第 一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最 高位 D7 恒定为高电平 1，所以实际写入的数据应该是 01000000B（40H） +10000000B(80H)=11000000B(C0H) 。在对液晶模块的初始化中要先设置其显 示模式，在液晶模块显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预。每次输入 指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。1602 液晶模块内部的字符发生存 储器（CGROM）已经存储了 160 个不同的点阵字符图形，如下图所示，这些 字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一 个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是 01000001B（41H） ，显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们 就能看到字母“A”。 液晶显示的原理是利用液晶的物理特性， 通过电压对其显示区域进行控制， 有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规 模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便 携式电脑、数字摄像机、PDA 移动通信工具等众多领域。 本设计的灰度调节是采用 10k 电阻和 1k 电阻分压的形式，灰度适中。 液晶显示电路如下： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 J6 CON16 VSS VDD V0 RS R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 K A VCC VCC P27 P26 液晶 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 R10 1K R9 10K 图 3.0 液晶显示电路 2.42.4 执行模块的硬件选择执行模块的硬件选择 2.4.12.4.1 PTCPTC 恒温发热片介绍恒温发热片介绍 1.PTC 恒温发热片的优势 （1）中小功率加热场合，PTC 发热片 具有恒温发热，无明火，表面不发红，热 转换率高，受电源电压波动影响极小，使 用寿命长等传统发热元件无法比拟的优势。 （2）尺寸小，便于安装和二次开发。 （3）表面恒温，不会因为温度持续升高而损坏被加热设备。 （4）无明火，不易诱发火灾和爆炸。 （5）节能，适合于小功率设备的常年保温和预热。 （6）长寿命，适用常年自动化无人值守的小型设备加热，除潮。 （7）可常年干烧，加热液体时，液体烧干也不会损坏。 （8）功率可自动调节，散热快功率大，散热小则功率自动变小。 2.PTC 恒温发热片电源选用 （1）220V 发热片可以直接使用 220V 工频交流电。 （2）低压发热片应该使用与发热片电压相等的电源：一般为开关电源，变压器，电瓶， 蓄电池，大容量干电池等，电源功率（容量）要大于大热片的最大耗散功率，发热片才能 正常发热。例如：12V12W 的发热片，最大散耗功率是 12V，电源应该使用 12V1A 或者 12V12W 的以上容量的电源。 3.PTC 恒温发热片使用注意事项 （1）关于功率：发热功率在通电后由小到大再到小，最后稳定。稳定功率与使用条件 有关，同一件 PTC 发热器，使用条件不同，则功率可能相差几倍，散热越快则稳定功率越 大，我们标注的是最大耗散功率，实际使用功率要小于最大耗散功率。 （2）使用场合：严禁在易燃易爆的场合中使用，严禁投入水中。严禁敲击，严禁开孔。 （3）注意事项：多片发热片一起使用应该并联，发热片越多功率越大。电源电压降低 会使发热片升温时间变长，功率变小，但温度基本恒定不变。 2.4.22.4.2 TEC1-12706TEC1-12706 半导体制冷片介绍半导体制冷片介绍 1.半导体制冷片特性 依据珀尔帖效应制作的温差电致冷组件重量轻，体积小并具有相对高的致冷量，它 特 别适用于有限空间的致冷，由于致冷组件是一种固态热泵，因而它无需维护，无噪音 ,能 在任何位置工作，抗冲击和抗振动能力强。另外，改变组件工作电流极性时，它又可 以致 热，改变电流强度可调整致冷功率。 2.规格概述 产品型号： TEC1-12706 外形尺寸： 40*40*3.8 元件对数： 127 引线标准： 20AWG UL1569 105标准 镀锡导线，PVC 绝缘皮，引线长 3505mm，线端部剥皮：71mm 引线焊 在热面一端。 阻值： 1.952.15（环境温度 231,1kHZ Ac 测试） 最大温差：Tmax(Qc=0) 6569 工作电流 Imax： 12VDC 时 4.6A，15.4VDC 时 6.3A 最大电压 Vmax： 15.4VDC 最大致冷功率 Qcmax ： 56W 承受装配压力： 98N/cm2 工作环境温度范围 ： -5580 。 3.半导体制冷片使用注意事项 半导体制冷器的用途很多，可用于制作便携冷藏/保温箱、冷热饮水机等。也用于电子 器件的散热。目前制冷器所采用的半导体材料最主要为碲化铋，加入不纯物经过特殊处理 而成 N 型或 P 型半导体温差元件。以市面常见的 TEC1-12605 为例，其 额定电压为： 12v，额定电流为 5A，最大温差可达 60 摄氏度，外型尺寸为 4 X 4 X 0.Cm，重约 25 克。 它的工作特点是一面制冷而一面发热。 接通直流电源后，电子由负极(-)出发，首先经过 P 型半导体，在此吸收热量，到了 N 型半导体，又将热量放出， 每经过一个 NP 模组，就有热量由一边被送到另外一边， 造成温差，从而形成冷热端。 半导体制冷的热面温度不应超过 60，否则就有损坏的可能。若在额定的工作电压 （12V）下，一般的散热风扇根本无法为制冷片提供足够的散热能力，容易造成制冷片过 热损坏。同时千万不要在无散热器的情况下为致冷器长时间通电，否则会造成致冷器内部 过热而烧毁。 第 3 章 系统软件部分 3.13.1 系统控制流程系统控制流程图图 当前温度与上 下限位关系 判断 SET 是否按 下 加减键是否按下 相应处理 上下限位 上限继 电器工 作，蜂 鸣器闪 响 下限继 电器工 作，蜂 鸣器闪 响 否 是 否 是 大于上限 小于下限 正 常 范 围 读取 当前 温度 显示当前温度 初始化 开始 图 3.1：程序流程图 3.13.1 C C 语言系统程序语言系统程序 #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char /宏定义 #define LCD1602 P0 sbit SET=P31; /定义调整键 sbit DEC=P32; /定义减少键 sbit ADD=P33; /定义增加键 sbit BUZZ=P36; /定义蜂鸣器 sbit ALAM=P12;/定义灯光报警 sbit ALAM1=P14; sbit DQ=P37; /定义 DS18B20 总线 I/O sbit RS = P27; sbit EN = P26; bit shanshuo_st; /闪烁间隔标志 bit beep_st; /蜂鸣器间隔标志 uchar x=0; /计数器 uchar code tab1=Now Tem: . C ; uchar code tab2=TH: C TL: C; uint c; uchar Mode=0; /状态标志 signed char TH=40; /上限报警温度，默认值为 40 signed char TL=10; /下限报警温度，默认值为 10 /= = /=DS18B20= = While 循 环返回 /= = /*延时子程序*/ void Delay_DS18B20(int num) while(num-) ; void delay(uint xms)/延时函数，有参函数 uint x,y; for(x=xms;x0;x-) for(y=110;y0;y-); /*初始化 DS18B20*/ void Init_DS18B20(void) unsigned char x=0; DQ = 0; /单片机将 DQ 拉低 Delay_DS18B20(80); /精确延时，大于 480us DQ = 1; /拉高总线 Delay_DS18B20(14); x = DQ; /稍做延时后，如果 x=0 则初始化成功，x=1 则初始化失败 Delay_DS18B20(20); /*读一个字节*/ unsigned char ReadOneChar(void) unsigned char i=0; unsigned char dat = 0; for (i=8;i0;i-) DQ = 0; / 给脉冲信号 dat=1; DQ = 1; / 给脉冲信号 if(DQ) dat|=0 x80; Delay_DS18B20(4); return(dat); /*写一个字节*/ void WriteOneChar(unsigned char dat) unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) DQ = 0; DQ = dat Delay_DS18B20(5); DQ = 1; dat=1; /*读取温度*/ unsigned int ReadTemperature(void) unsigned char a=0; unsigned char b=0; unsigned int t=0; float tt=0; Init_DS18B20(); WriteOneChar(0 xCC); /跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0 x44); /启动温度转换 Init_DS18B20(); WriteOneChar(0 xCC); /跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0 xBE); /读取温度寄存器 a=ReadOneChar(); /读低 8 位 t1200) c=1200; /*液晶写入指令函数与写入数据函数，以后可调用*/ void write_1602com(uchar com)/*液晶写入指令函数* RS=0;/数据/指令选择置为指令 delay(1); EN=1;/拉高使能端，为制造有效的下降沿做准备 delay(1); EN=0;/en 由高变低，产生下降沿，液晶执行命令 void write_1602dat(uchar dat)/*液晶写入数据函数* RS=1;/数据/指令选择置为数据 /rw=0; /读写选择置为写 LCD1602=dat;/送入数据 delay(1); EN=1; /en 置高电平，为制造下降沿做准备 delay(1); EN=0; /en 由高变低，产生下降沿，液晶执行命令 void lcd_init()/*液晶初始化函数* uchar a; write_1602com(0 x38);/设置液晶工作模式，意思：16*2 行显示，5*7 点阵，8 位数据 write_1602com(0 x0c);/开显示不显示光标 write_1602com(0 x06);/整屏不移动，光标自动右移 write_1602com(0 x01);/清显示 write_1602com(0 x80);/日历显示固定符号从第一行第 1 个位置之后开始显示 for(a=0;a=TH) ALAM=0; BUZZ=0; else BUZZ=1; else if(c/10)TL) ALAM1=0; ALAM=1; BUZZ=1; else ALAM1=1; else BUZZ=1; ALAM=1; ALAM1=1; /*主函数*/ void main(void) uint z; delay(1); InitTimer(); /初始化定时器 for(z=0;z100;z+) check_wendu(); delay(1); while(1) display(); KEY(); Alarm(); check_wendu(); /*定时器 0 中断服务程序*/ void timer0(v