基于单片机的温度控制系统设计报告

智能仪器仪表综合实训智能仪器仪表综合实训 题题 目目 基于单片机的温度控制系统设计基于单片机的温度控制系统设计 学学 院院 专专 业业 电子信息工程电子信息工程 班班 级级 仪器仪表仪器仪表 学生姓名学生姓名 学学 号号 指导教师指导教师 完成时间 目录目录 一 系统设计一 系统设计 第 1 页 1 系统总体设计方案系统总体设计方案 第 1 页 2 温度信号采集电路选择和数据处理温度信号采集电路选择和数据处理 第 3 页 3 软件设计软件设计 第 3 页 二 单元电路设计二 单元电路设计 第 5 页 1 温度信号采集电路温度信号采集电路 第 5 页 2 步进电机电路步进电机电路 第 5 页 3 液晶显示模块液晶显示模块 第 6 页 4 晶振复位电路晶振复位电路 第 7 页 三 三 总结体会总结体会 第 7 页 四 参考文献四 参考文献 第 8 页 附录 程序清单附录 程序清单 第 8 页 第 0 页 第 0 页 一 系统设计一 系统设计 一一 系统总体设计方案系统总体设计方案 设计框图如下所示 液 晶 显 示 及 按 键 设 置 温 度 信 号 采 集 温 度 控 制 接 口 步 进 电 机 控 制 图 1 系统总体设计框图 总电路图如下 第 1 页 第 1 页 图 2 系统总电路图 简单功能说明 简单功能说明 一个显示实时温度的小系统 可以自行设定高温报警和低温报警值 实现温度控制电机带动外围器件功 能 本系统通过温度传感器 DS18B20 实现对温度数据的采集 数据处理后显示到液晶屏上 通过数据处理 温度值精确度为 0 1 简单操作方法 简单操作方法 系统上电后液晶显示实时温度 通过按键可以设定高低温限定值 A 按下 K1 显示系统的高低温限定值 B 再按 K1 进入设定状态 液晶屏光标闪动提示设定 此时设定高温限值还是低温限值可以在 K1 键转换 C 进入设定状态后 K2 键用于值加 1 K3 键用于值减 1 D 设定完后 按键 K4 确认后退出 返回显示实时温度 第 2 页 第 2 页 二二 温度信号采集电路选择和数据处理温度信号采集电路选择和数据处理 方案 采用温度传感器 DS18B20 美国 DALLAS 公司的产品可编程单总线数字式温度传感器 DS18B20 可实现室内温度信 号的采集 有很多优点 如直接输出数字信号 故省去了后继的信号放大及模数转换部分 外围电路简单 成本低 单总线接口 只有一根信号线作为单总线与 MCU 连接 且每一只都 有自己唯一的 64 位系列号存储在其内部的 ROM 存储器中 故在一根信号线上可以挂接多个 DS18820 便于多点测量且易于扩展 DS18B20 的测温范围较大 集成度较高 故选用此方案 DS18B20 内部 1 2 位寄存器存放实时温度值 本系统对以上两寄存器数据处理后精度 为 0 1 DS18B20 第 3 4 位寄存器分别存放高温限值和低温限值 并且 DS18B20 内部还有 EEPROM 因此通过第 3 4 寄存器与 EEPROM 的数据交换就能实现对设定后的值进行贮存 三三 软件设计软件设计 本实验中我选用 Keil 编程平台 主程序流程图主程序流程图 第 3 页 第 3 页 初始化液晶显示 启动 DS18B20 并初始 化 读取温度数据 数据转换 显示温度 显示温度上下限 值 KeyScan kkk1k 设置温度上下限值 温度上下限值存入寄存 器 温度比较 启动电机 温度是否大于高温限 值或小于低温限值 YES NO YES k NO 图 3 主程序流程图 第 4 页 第 4 页 二 单元电路设计二 单元电路设计 一 温度信号采集电路温度信号采集电路 图 4 温度信号采集电路 二二 步进电机电路步进电机电路 图 5 步进电机电路 第 5 页 第 5 页 三三 液晶显示模块液晶显示模块 图 6 液晶显示模块 第 6 页 第 6 页 四四 晶振复位电路晶振复位电路 图 7 晶振复位电路 三 总结体会三 总结体会 本次课程设计给我们提供了一个将自己所学的知识应用于实践的良机 通过了两个周 的设计我学到了很多非常有价值的东西 懂得了如何将理论知识转化成实际程序的设计 掌握的单片机开发与设计的思路与方案确定 学会了更有效的查找自己所需的资料 同时 也意识到了团队协作的重要性 掌握了硬件与程序设计的一般步骤和方法 这对我们以后 的学习和工作的是非常有帮助的 设计是我们将来必需的技能 这次课程设计刚好给我们提供了一个应用自己所学知识 的机会 从到图书馆和网上查找资料到对硬件与程序模块的设计对各模块的调试再到最后 整体设计调试 都对我所学的知识进行了检验 增强了自信心 通过本次课程设计 我进一步温习和巩固了课本的理论知识 对单片机各接口与外部 电路之间的连接关系有了更加深刻的理解 同时掌握了 Proteus 和 keil 软件的基本应用 第 7 页 第 7 页 同时 在课程设计过程中 将理论知识应用于实际应用 增强了理论联系实际的能力 虽 然设计时有时一个问题需要我们花费很长的时间 很烦很累但当我们通过查找资料解决了 之后心里很开心很有成就感 同时也使我明白了要将理论运用于实践还是一种非常重要的 能力 要想牢固的掌握所学的知识我们必须将理论与实践结合起来 用理论来指导实践 用实践来验证理论 增强对理论的理解 不断地充实自己的理论 提高自己的动手能力 最终完成了整个设计之后 使我更加坚信只要我们努力和采用正确的方法 没有什么事是 我们解决不了的 最后 我在这里衷心地感谢所有教给我知识和在课程设计中给予我帮助的老师们和同 学们 是他们给我们的知识才使我们得以顺利完成此次课程设计 四 参考文献四 参考文献 单片微型计算机原理与应用 张毅坤 陈善久 裘雪红 西安电子科技大学出版 社 51 单片机应用从零开始 杨欣 王玉凤 李湘黔 清华大学出版社 51 单片机应用开发范例大全 宋戈 黄鹤松 员玉良 人民邮电出版社 郭天祥 电子工业出版社 附录附录 程序清单程序清单 简单功能说明 一个显示实时温度的小系统 可以自行设 定高温报警和低温报警值 实现温度控制电机带动外围器 件功能 DQEQU P1 7 DS18B20 控制口 RS EQU P2 4 RW EQU P2 5 E EQU P2 6 LCD EQU P0 FLAGEQU 30H GEWEIEQU 29H SHI EQU 28H XIAOSHU EQU 27H 第 8 页 第 8 页 TEMP TL EQU 20H 低温限值 TEMP TH EQU 21H 高温限值 TEMPHEQU 22H 温度高字节 TEMPLEQU 23H 温度低字节 TEMPEQU 24H K1EQU P3 0 K2EQU P3 1 K3EQU P3 2 K4EQU P3 3 MAIN MOV TEMP TH 25 MOV TEMP TL 01 ACALL INIT LCD 初始化液晶 ACALLWR THL 写入高温限值和低温限值寄存器 ACALLWR PROM ACALLRE PROM 从 EEPROM 中返回高温限值和低温限值 ACALLRESET 初始化 1820 JBFLAG LOOP ACALLERROR 报错 LOOP ACALLREAD T 1820 读取温度 ACALLDISP TEMP 液晶显示实时温度 ACALLKEYSCAN 键盘设定高温限值和低温限值 ACALLTEMP COMP JMP LOOP 启动 1820 读取温度 READ T SETBDQ ACALLRESET JBFLAG READ T1 RET READ T1 MOV A 0CCH ACALLWR 1820 MOV A 44H ACALLWR 1820 第 9 页 第 9 页 ACALLRESET MOV A 0CCH ACALLWR 1820 MOV A 0BEH ACALLWR 1820 ACALLREAD 1820 RET 把高温和低温限值写入寄存器 WR THL JBFLAG WR HL RET WR HL ACALLRESET MOV A 0CCH ACALLWR 1820 MOV A 4EH ACALLWR 1820 MOV A TEMP TH ACALLWR 1820 MOV A TEMP TL ACALLWR 1820 RET 把高温和低温限值写入 EEPROM WR PROM ACALLRESET MOV A 0CCH ACALLWR 1820 MOV A 48H ACALLWR 1820 RET 把 EEPROM 的值返回到高温和低温限值寄存器 RE PROM ACALLRESET MOV A 0CCH ACALLWR 1820 MOV A 0B8H 第 10 页 第 10 页 ACALLWR 1820 RET 初始化 1820 RESET SETB DQ NOP CLR DQ MOV R5 250 DJNZR5 SETBDQ NOP MOV R5 25H RESET1 JNB DQ FLAG1 DJNZR5 RESET1 JMP NDQ FLAG1 SETBFLAG MOV R5 100 DJNZR5 SETBDQ MOV R5 100 DJNZR5 JMP RETU NDQ CLR FLAG ACALLERROR RETU SETBDQ RET 1820 写字节 WR 1820 MOV R6 8 CLR C 第 11 页 第 11 页 WR1 CLR DQ MOV R5 7 DJNZR5 RRC A MOV DQ C MOV R5 25 DJNZR5 SETBDQ NOP NOP DJNZR6 WR1 SETBDQ RET 读取 1820 数据 READ 1820 MOV R2 4 MOV R1 TEMPL RE1 MOV R6 8 RE2 SETBDQ NOP CLR DQ CLR C NOP NOP SETBDQ MOV R5 9 DJNZR5 MOV C DQ MOV R5 24 DJNZR5 RRC A DJNZR6 RE2 MOV R1 A 第 12 页 第 12 页 DEC R1 DJNZR2 RE1 RET 转换数据 TURN MOV XIAOSHU TEMPL 保存 TEMPL 值 后面用于取低 4 位转换小数部分 MOV A TEMPL MOV C 16 22H 的位寻址 RRC A MOV C 17 RRC A MOV C 18 RRC A MOV C 19 RRC A MOV TEMP A MOV A XIAOSHU ANL A B MOV XIAOSHU A RET 键盘扫描 KEYSCAN JBK1 RETUN 按下 K1 进入键盘扫描 ACALLDELAY20 JNB K1 ACALLCLR LCD 清屏 ACALLDISP THL 显示高温限值和低温限值 ACALLSET HL 设定限值 ACALLWR THL 把高温限值和低温限值写入 RAM ACALL LED ACALL WR PROM 限值复制到 EEPROM 中 RETUN RET 设定高低限值 SET HL JNBK4 EXIT 第 13 页 第 13 页 JBK1 KEY4 ACALLDELAY20 JNB K1 CPL 20H 1 标志位 标志设定高温限值或低温限值 JB20H 1 SET H JMP SET L 调高温限值 SET H ACALLTH SHAN 光标闪 进入设定 KEY2H JNB K1 SET L 高温限值与低温限值间设定转换 JNB K4 EXIT JBK2 KEY3H 按下 K2 值加 1 ACALLDELAY20 JNB K2 INC TEMP TH MOV A TEMP TH CJNEA 99 A0 MOV TEMP TH 00 A0 ACALLDISP THL KEY3H JBK3 KEY2H 按下 K3 值减 1 ACALLDELAY20 JNB K3 DEC TEMP TH MOV A TEMP TH CJNEA 0 A1 MOV TEMP TH 99 A1 ACALLDISP THL JMP SET H 调低温限值 SET L ACALLTL SHAN KEY2L JNB K1 SET H 高温限值与低温限值间设定转换 JNB K4 EXIT 第 14 页 第 14 页 JBK2 KEY3L 按下 K2 值加 1 ACALLDELAY20 JNB K2 INC TEMP TL MOV A TEMP TL CJNEA 99 A2 MOV TEMP TL 00 A2 ACALLDISP THL KEY3L JBK3 KEY2L 按下 K3 值减 1 ACALLDELAY20 JNB K3 DEC TEMP TL MOV A TEMP TL CJNEA 0 A3 MOV TEMP TL 99 A3 ACALLDISP THL JMP SET L KEY4 JNB K4 EXIT K4 用于退出设定 JMP SET HL JMPSET HL EXIT ACALLDELAY20 JNB K4 MOV LCD B 设置液晶光标不显示 不闪烁 ACALL WR COMM ACALLCLR LCD ACALLDISP TEMP RET 温度比较 TEMP COMP MOV A TEMP TH SUBBA TEMP ACALLDIANJI 第 15 页 第 15 页 MOV A TEMP SUBBA TEMP TL ACALLDIANJI RET MORE MOV DPTR MORE0 MOV LCD 0CEH ACALLWR COMM ACALLDISP0 RET MORE0 DB H 0H 启动电机 电机接口是 P1 低 4 位 因为 P1 7 是温度传感器的控制口 避免冲突 电机接口按位控制 DIANJI JCDIAN0 RET DIAN0 MOV R0 4 ACALL MORE DIAN1 SETBP1 0 CLR P1 1 CLR P1 2 CLR P1 3 ACALLDELAY CLR P1 0 SETBP1 1 ACALLDELAY CLR P1 1 SETBP1 2 ACALLDELAY CLR P1 2 SETBP1 3 ACALLDELAY RLA DJNZR0 DIAN1 CLR P1 0 第 16 页 第 16 页 CLR P1 1 CLR P1 2 CLR P1 3 RET DELAY MOV R5 5 DLY1 MOV R6 10 DLY2 MOV R7 50 DJNZR7 DJNZR6 DLY2 DJNZR5 DLY1 RET 清屏 CLR LCD MOV LCD 80H ACALLWR COMM MOV R0 16 CLR1 MOV LCD ACALLWR DATA DJNZR0 CLR1 MOV LCD 0C0H ACALLWR COMM MOV R0 16 CLR2 MOV LCD ACALLWR DATA DJNZR0 CLR2 RET 报错 ERROR MOV LCD 80H ACALLWR COMM MOV DPTR ERORTAB ACALLDISP0 RET ERORTAB DB INIT ERROR 0H 温度标志 第 17 页 第 17 页 DISP C MOV LCD A ACALL WR COMM MOV LCD 0DFH ACALLWR DATA MOV LCD C ACALLWR DATA RET 数码显示 SHUMA MOV DPTR SHUTAB MOVCA A DPTR MOV LCD A ACALLWR DATA RET SHUTAB DB30H 31H 32H 33H 34H DB35H 36H 37H 38H 39H 显示实时温度 DISP TEMP ACALLTURN MOV LCD 80H ACALL WR COMM MOV DPTR CURRENT ACALL DISP0 MOV LCD 0CAH ACALL WR COMM MOV LCD 2EH 小数点 ACALL WR DATA MOV A 0CCH ACALLDISP C 温度标志 MOV A XIAOSHU 第 18 页 第 18 页 MOV DPTR XIAO MOVC A A DPTR MOV XIAOSHU A MOV A TEMP MOV B 10 DIV AB MOV SHI A MOV GEWEI B MOV A XIAOSHU MOV LCD 0CBH ACALLWR COMM ACALLSHUMA MOV A SHI MOV LCD 0C8H ACALLWR COMM ACALLSHUMA MOV A GEWEI ACALLSHUMA MOVLCD 0D0H 把光标移到别处 ACALL WR COMM RET CURRENT DB Tempreture Now 0H XIAO DB00H 00H 01H 01H 02H 03H 03H 04H DB05H 05H 06H 06H 07H 08H 08H 09H 字符显示 DISP0 MOV R1 0 NEXT MOV A R1 MOVC A A DPTR JZRETT MOV LCD A INC R1 ACALL WR DATA JMP NEXT RETT RET 第 19 页 第 19 页 显示高温限值和低温限值 DISP THL MOV DPTR SETTHL MOV LCD 80H ACALLWR COMM ACALLDISP0 MOV DPTR THL MOV LCD 0C1H ACALLWR COMM ACALLDISP0 F5 THL ACALL RE PROM MOV A TEMP TH MOV B 10 DIV AB MOV SHI A SHI MOV GEWEI B GE MOV A SHI MOV LCD