基于STC单片机恒温控制系统的设计及C语言程序.doc

目录第1章 恒温控制系统完成的功能1第2章 总体设计方案1 2.1 单片机主控制电路1 2.3 温度测量与控制模块1 2.2 人机交互模块2第3 章 硬件电路详细设计 2 3.1 单片机最小系统2 3.2 人机交互模块3 3.3 测温模块5 3.4 温度控制模块5 3.5 总电路图6第4 章 系统软件设计6 4.1 原理框图6 4.2 详细程序8结论16参考文献16 第1章 恒温控制系统完成的功能 本恒温控制系统设计采用现在流行的51系列单片机，配以DS18B20数字温度传感器，能够较精确的控制温度，并显示设定温度与当前温度。单片机将实时检测到的温度与设定的温度进行比较，根据两者差值决定是否让加热电阻加热以及加热多长时间。 实现了基本的温度控制功能：当温度低于设定温度1时，单片机输出高电平，控制大功率三极管导通，进而使得加热电阻通电，加热电阻加热，温度快速上升，同时红灯亮。当温度上升到与设定温度差值小于1时，单片机输出高低电平的时间不相等，也就是加热电阻的通断时间不等，使得温度缓慢上升，同时红、绿灯都亮。当温度上升到设定温度时，单片机输出低电平，三极管截止，加热电阻停止加热，同时绿灯亮。 数码管实时显示温度，精确到小数点后一位，同时可以通过2个按键调节设定温度。 第2章 总体设计方案系统总体框图如图1所示。 单 片 机 被 控 制 对 象温度测量人机交互模块 温度控制2.1单片机主控制电路 主控制电路采用STC89C52的单片机作为控制主机。89C52作为51系列单片机的一种，其使用性能稳定，价格便宜，完全能够满足此次设计的需求。89C52内部集成了程序存储器，可以装载用户程序，方便使用。 外 部 接 口 电 路 电 源 STC 89C52 单 片 机 时钟电路 复位电路烧录口2.2温度测量与控制模块 温度测量模块采用美国DALLAS半导体公司的DS18B20温度传感器。该传感器与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度。这一部分主要完成对温度信号的采集和转换工作，由DS18B20数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。数字温度传感器DS18B20把采集到的温度通过数据引脚P1.3传到单片机，单片机接受温度并存储。 温度控制模块采用FAIRYCHILD的8N60C开关管、10W10的水泥电阻。由单片机根据设定温度与测量温度之差决定输出高低电平，控制8N60C开关管的通断，近而控制水泥电阻加热。STC 89C52单片机被 控 制对 象DS18B20温度传感器控制信号8N60C开关管10W1的水泥电阻10V直流电2.2人机交互模块 人机交互模块主要包括键盘、数码管、LED指示灯，其中键盘用于供用户输入温度期望值，数码管用于显示用户设定温度及控制对象中温度，LED指示灯用于指示系统工作状态（加热中，加热过高时）。 键盘 STC 89C52 单 片 机 数码管 LED指示灯 第3章 硬件电路详细设计3.1单片机最小系统： 包括电源电路、复位电路、时钟电路、烧录口共四个单元，其中电源电路与烧录口省略。电路图如下： 其中，31端口接高电平，表明单片机复位后访问内部程序存储器；由于P0口作为输出口时处于漏极开路状态，所以必须外接上拉电阻，如果后期实验中不使用其作为输出口，则此处可省略。 3.2人机交互模块：（1） 、数码管： 其中，采用8段共阴数码管，P0、P2口输出段码、位码，P1.4和P1.6为段锁存，P1.5和P1.7为位锁存。数码管上面四位显示用户测量温度，下面四位显示用户设定温度。（2） 、LED指示灯： 其中，指示灯绿色用于指示加热温度过高、红色用于指示加热中，当两个LED均亮起时，表示当前温度接近设定温度，也可理解成保温状态。（3） 、按键 其中，上面的按键表示温度上升1、下面的按键表示温度下降1。3.3测温模块： 测温模块采用美国DALLAS半导体公司的DS18B20温度传感器。其输出与P1.3相连。3.4温度控制模块： 8N60C是仙童公司出品的一款N沟道的MOSFET，最小开启电压为4V，最大关断电压为2V，故可以直接接在单片机IO口，由高低电平控制通断。 8N60C的栅极（G）与P1.2相连，源级（S）接地（注意与单片机控制端共地，否则将导致无法关断），漏极（D）接水泥电阻，水泥电阻另一端接10V直流电。 水泥电阻是将电阻线绕在无碱性耐热瓷件上，外面加上耐热、耐湿及耐腐蚀材料，并把绕线电阻体放入方形瓷器框内，用特殊不燃性耐热水泥充填密封而成。水泥电阻的外侧主要是陶瓷材质。3.5总电路图： 第4章 系统软件设计4.1原理框图：（1） 、主程序 开始 按键输入端口置高，定时器初始化调用读温度子程序显示被测温度和用户设定温度Y是否按下加温度设定键？设定温度加1NY是否按下减温度设定键？设定温度减1N初始设定温度为20当前温度=设定温度？P1.2置低电平，加热电阻停止加热，绿灯亮N调节P1.2的高低电平时间长短的比例，红绿灯同时亮系统是否断电？NY 结束（2） 、定时器T0中断程序定时器T0中断 定时器初始化调用数码管显示子程序N计数300?Y 读温度标志置1 中断返回4.2详细程序：（1）、主程序/*- 名称：恒温控制系统采用DS18b20并用数码管显示当前测的温度 和用户设定的温度，用户可用按键增加或减小温度。 编写：1013105班小组 日期：2013.10 内容：精确到小数点后一位，显示格式 符号 xxx.x C-*/#include /包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义#include 18b20.h#include delay.h#define DataPort0 P0 /定义数据端口 程序中遇到DataPort0 则用P0 替换#define DataPort1 P2 /定义数据端口 程序中遇到DataPort1 则用P1 替换sbit LED_Green=P10;/定义绿色指示灯sbit LED_Red=P11;/定义红色指示灯sbit PWM=P12; /定义加热端口sbit LATCH1=P14;/定义锁存使能端口 段锁存sbit LATCH2=P15;/ 位锁存sbit LATCH3=P16;/定义锁存使能端口 段锁存sbit LATCH4=P17;/ 位锁存sbit KEY_ADD=P32;/定义按键输入端口 增加1度sbit KEY_DEC=P33;/减小1度bit ReadTempFlag1;/定义读时间标志1unsigned char code DuanMa10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/ 显示段码值09unsigned char code WeiMa=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/分别对应相应的数码管点亮,即位码unsigned char TempData18; /存储显示值的全局变量1unsigned char TempData28; /存储显示值的全局变量2/*- 函数声明-*/void DelayUs2x(unsigned char t);/us延时函数 void DelayMs(unsigned char t); /ms延时函数void Display1(unsigned char FirstBit,unsigned char Num);/数码管1显示当前测的温度函数void Display2(unsigned char FirstBit,unsigned char Num);/数码管2显示用户设定温度函数void Init_Timer0(void);/定时器T0初始化函数/*- 主函数-*/void main (void) unsigned int TempH,TempL,temp; unsigned char usertemp=20;/开机设定20度 KEY_ADD=1; /按键输入端口电平置高 KEY_DEC=1; Init_Timer0(); while (1) /主循环 /*- 显示当前测得的温度-*/ if(ReadTempFlag1=1) ReadTempFlag1=0; temp=ReadTemperature(); TempH=temp4; TempL=temp&0x0F; TempL=TempL*6/10;/小数近似处理 if(TempH/10=0) /不考虑负温度 TempData10=0;/消隐 else TempData10=DuanMaTempH/10; /十位温度 TempData11=DuanMaTempH%10|0x80; /个位温度,带小数点 TempData12=DuanMaTempL;/显示小数点后一位 TempData13=0x39; /显示C符号 /*- 显示用户设定的温度-*/ if(!KEY_ADD) /如果检测到低电平，说明按键按下 DelayMs(10); /延时去抖，一般10-20ms if(!KEY_ADD) /再次确认按键是否按下，没有按下则退出 while(!KEY_ADD);/如果确认按下按键等待按键释放，没有释放则一直等待 if(usertemp10) /减操作 usertemp-; TempData20=DuanMausertemp/10; TempData21=DuanMausertemp%10|0x80; TempData22=DuanMa0; TempData23=0x39; Display2(0,4);/*- 红绿灯指示加温状态 -*/ if(TempH=usertemp)/当测的温度高于用户设定温度时，绿灯亮， /PWM=0三极管关闭，加热电阻停止加热 LED_Red=1; LED_Green=0; PWM=0; else / 当测的温度与用户设定温度的差值小于1度且没达到用户设定温度时,加热 LED_Red=0;/电阻加热,红绿灯都亮,当温度超过设定温度时,绿灯亮,加热电阻又 LED_Green=0;/会断开,从而导致温度维持一定范围,红灯会闪烁,代表温度恒定。 PWM=1; /*- 显示函数，用于动态扫描数码管 输入参数 FirstBit 表示需要显示的第一位，如赋值2表示从第三个数码管开始显示 如输入0表示从第一个显示。 Num表示需要显示的位数，如需要显示99两位数值则该值输入2-*/void Display1(unsigned char FirstBit,unsigned char Num) static unsigned char i=0; DataPort0=0; /清空数据，防止有交替重影 LATCH1=1; /段锁存 LATCH1=0; DataPort0=WeiMai+FirstBit; /取位码 LATCH2=1; /位锁存 LATCH2=0; DataPort0=TempData1i; /取显示数据，段码 LATCH1=1; /段锁存 LATCH1=0; i+; if(i=Num) i=0;void Display2(unsigned char FirstBit,unsigned char Num) unsigned char i; for(i=0;i0;i-) DQ = 0; / 给脉冲信号 dat=1; DQ = 1; / 给脉冲信号 if(DQ) dat|=0x80; DelayUs2x(25); return(dat);/*- 写入一个字节-*/void WriteOneChar(unsigned char dat) unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) DQ = 0; DQ = dat&0x01; DelayUs2x(25); DQ = 1; dat=1; DelayUs2x(25);/*- 读取温度-*/unsigned int ReadTemperature(void)unsigned char a=0;unsigned int b=0;unsigned int t=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); / 跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0x44); / 启动温度转换DelayMs(10);Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); /跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0xBE); /读取温度寄存器等（共可读9个寄存器） 前两个就是温度a=ReadOneChar(); /低位b=ReadOneChar(); /高位b=8;t=a+b;return(t);（3） 、18B20.h程序#ifndef _DS18B20_H_#define _DS18B20_H_#include /包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int;/*- 端口定义-*/sbit DQ=P13;/ds18b20 端口/*- 函数声明-*/unsigned int ReadTemperature(void);bit Init_DS18B20(void);unsigned char ReadOneChar(void);void WriteOneChar(unsigned char dat);#endif（4） 、delay.c程序#include delay.h/*- uS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 0255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编,大致延时 长度如下 T=tx2+5 uS -*/void DelayUs2x(unsigned char t) while(-t);/*- mS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 0255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编-*/void DelayMs(unsigned char t) while(t-) /大致延时1mS DelayUs2x(245); DelayUs2x(245); （5） 、delay.h程序#ifndef _DELAY_H_#define _DELAY_H_/*- uS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 0255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编,大致延时 长度如下 T=tx2+5 uS -*/void DelayUs2x(unsigned char t);/*- mS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 0255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇