实验十六、温度自动控制系统(数码管显示)

1、实验十六、温度自动控制系统(数码管显示 ) 一、实验目的1. 进一步掌握温度自动控制与测量的方法2. 进一步掌握单片机与pc机 uart通讯的设计与应用3锻炼单片机综合应用和开发的能力二、实验设备1单片机最小系统2图符型液晶显示屏实验模块3温度测量控制实验模块4独立式键盘实验模块5. rs232 接口模块三、实验要求综合以上实验模块，构成满足以下要求的温度自动控制测量系统：（1）显示当前温度：在图符型液晶模块上，第一行显示“设置温度”，第二行显示实际“测量温度”（单位为）；并显示出当前pwm 波形的占空比。（2）具有 3 个功能按键：1 个“升温键”，按下后“设置温度”加1；1 个“降温键”，

2、按下后“设置温度”减1。一个“开始/ 停止”键，用来启动/ 停止温度自动控制。（3）在“开始 / 停止”键第一次按下后，温度自动测量控制功能启动；从这时开始，系统开始以一定的时间间隔读取温度传感器的“测量温度”，并送液晶进行显示；比较“测量温度”和“设置温度”，根据比较的结果，调整输出的pwm 波形的脉宽 ( 通过软件进行脉宽调制) ，从而实现温度自动控制。再次按下该键，停止自动测量控制功能。（4）系统“监听”上位机的命令，响应以下2 个命令：设置温度命令，该命令可以灵活修改系统原先的“设置温度”；采集温度命令，该命令要求系统将当前的“测量温度”值送给上位机；上位机以一定的时间间隔发送“采集温

3、度命令”，由此得到温度曲线。四、实验原理（1）硬件逻辑结构：如图16-1 所示，该系统是一个闭环温度控制系统。图 16-1 硬件逻辑结构单片机引脚分配如图16-2 所示：图 162 硬件示意图硬件电路图如图48-3 所示，使用p3.4 端口输出 pwm 波形，该波形加到单向可控硅上控制温度加热元件。温度测量使用p3.3 端口，使用ds18b20器件，显示使用p1.0 和 p1.2 口。按键控制功能与实验26 相同. 图 483 电路连接图（2）软件流程设计该闭环系统采用的直接反馈的方法，根据温度传感器测量出来温度与我们希望的温度相比较，根据比较结果，不断改变占空比。如测量的温度小于期望的温度值

4、，就增加pwm 波形的占空比，如果大于期望的温度值，就减少pwm 波形的占空比 , ，最终达到一定的平衡状态。软件系统基本流程如左图所示：数码管显示单 片 机系统温度控制加热元件与对象温度测量232 接口通讯数码管显示#include #include #include sbit data1=p10; sbit clk=p11; sbit plus=p20; sbit subs=p21; sbit stop=p22; sbit output=p34; sbit dq=p33; unsigned char flag,flag_1=0; / 占空比调节unsigned char high_time

5、,low_time,count=0; 参数unsigned char set_temper=40; /设定温度unsigned char temper; /测量的温度unsigned char i; unsigned char j=0; /* 延时子程序 ,延时时间以12m 晶振为准 ,延时时间为30ustime */ void delay(unsigned char time) unsigned char m,n; for(n=0;ntime;n+) for(m=0;m2;m+) /* 写一位数据子程序*/ void write_bit(unsigned char bitval) ea=0;

6、 dq=0; /拉低 dq 以开始一个写时序if(bitval=1) _nop_(); dq=1; /如要写 1，则将总线置高 delay(5); /延时 90us 供 da18b20 采样dq=1; /释放 dq 总线_nop_(); _nop_(); ea=0; /* 写一字节数据子程序*/ void write_byte(unsigned char val) unsigned char i; unsigned char temp; ea=0; /tr0=0; for(i=0;ii; /移位操作，将本次要写的位移到最低位temp=temp&1; write_bit(temp); /

7、向总线写该位 delay(7); /延时 120us 后/ tr0=1; ea=1; /* 读一位数据子程序*/ unsigned char read_bit() unsigned char i,value_bit; ea=0; dq=0; /拉低 dq，开始读时序_nop_(); _nop_(); dq=1; /释放总线for(i=0;i2;i+) /8us delay value_bit=dq; ea=1; return(value_bit); /* 读一字节数据子程序*/ unsigned char read_byte() unsigned char i,value=0; ea=0; f

8、or(i=0;i8;i+) if(read_bit() /读一字节数据，一个时序中读一次，并作移位处理value|=0 x01i; delay(4); /延时 80us以完成此次都时序，之后再读下一数据 ea=1; return(value); /* 复位子程序*/ unsigned char reset() unsigned char presence; ea=0; dq=0; /拉低 dq 总线开始复位delay(30); /保持低电平480us dq=1; /释放总线delay(3); /等待芯片应答信号75us presence=dq; /获取应答信号delay(28); /延时以完成

9、整个时序ea=1; return(presence); /返回应答信号，有芯片应答返回0,无芯片则返回1 /* 获取温度子程序*/ void get_temper() unsigned char i,j; do i=reset(); /复位while(i!=0); /1 为无反馈信号i=0 xcc; /发送设备定位命令write_byte(i); i=0 x44; /发送开始转换命令write_byte(i); delay(180); /延时do i=reset(); /复位while(i!=0); /0 为无反馈信号c，再次复位i=0 xcc; /设备定位write_byte(i); i=0

10、 xbe; /读出缓冲区内容write_byte(i); j=read_byte(); /先读出低位i=read_byte(); /后读出高位i=(i4; temper=i|j; /* 温度比较处理子程序*/ compare_temper() if(+flag_1=2) if(set_tempertemper) if(high_time100) /温度未达到，但占空比已经100，则不执行 high_time+; low_time=100-high_time; else if(set_tempertemper) if(low_time100) /温度超过设定温度，但占空比已经为1，则不执行 hi

11、gh_time-; low_time=100-high_time; else flag_1=0; /* t0 中断服务子程序，用于控制电平的翻转,40us*100=4ms 周期*/ void serve_t0() interrupt 1 using 1 if(+count=(high_time) output=1; else if(count=100) output=0; else count=0; th0=0 x2f; tl0=0 xe0; /* 串行口中断服务程序，用于上位机通讯*/ void serve_sio() interrupt 4 using 2 ea=0; ri=0; /cle

12、ar receive flag i=sbuf; if(i=2) while(ri=0) /等待接收温度值ri=0; set_temper=sbuf; /设定控制温度值sbuf=0 x02; /发给主机02 while(ti=0) ti=0; else if(i=3) /主机要求采样温度，发温度值 ti=0; sbuf=temper; while(ti=0) ti=0; ea=1; /* void disp_1(unsigned char disp_num16) unsigned char n,a,k,m; for(n=0;n6;n+) k=disp_num1n; for(a=0;a=1; if

13、(m=1) data1=1; else data1=0; _nop_(); clk=1; _nop_(); /* 显示子程序功能：将占空比温度转化为单个字符，显示占空比和测得到的温度*/ void display() unsigned char code number=0 xfc,0 x60,0 xda,0 xf2,0 x66,0 xb6,0 xbe,0 xe0,0 xfe,0 xe6; unsigned char disp_num6; unsigned int k,k1; k=high_time; k=k%1000; k1=k/100; if(k1=0) disp_num0=0; else

14、disp_num0=0 x60; k=k%100; disp_num1=numberk/10; disp_num2=numberk%10; disp_num3=0; k=temper; k=k%100; disp_num4=numberk/10; disp_num5=numberk%10; disp_1(disp_num); /* 主程序*/ main() unsigned char z; unsigned char a,b,flag_2=1,count1=0; unsigned char phil=2,0 xce,0 x6e,0 x60,0 x1c,2; tmod=0 x21; /t1 为

15、8 位重装定时器，t0 为 16 位定时器th0=0 x2f; /50ms 中断tl0=0 x40; scon=0 x50; /串口工作于方式1，允许接收，采用中断方式pcon=0 x00; /波特率不加倍th1=0 xfd; /波特率为9600 tl1=0 xfd; ps=1; /串口中断优先ea=1; /开总中断ex1=0; /关外部中断et0=1; /开定时器0 中断/et0=0; es=1; /开串行口中断tr0=1; /定时器 1 开始计时tr1=1; high_time=50; /初始化为占空比50%，周期为200ms low_time=50; while(1) if(plus=0

16、) ea=0; for(a=0;a5;a+) for(b=0;b102;b+) /消抖延时if(plus=0) set_temper+; flag=0; else if(subs=0) for(a=0;a5;a+) for(b=0;a102;b+) /消抖延时if(subs=0) set_temper-; flag=0; else if(stop=0) for(a=0;a5;a+) for(b=0;b5) temper=a; else temper=b; a=temper; flag_2=0; if(+count150) display(); count1=0; compare_temper(); /温度比较和控制 tr0=0; z=1; while(1) ea=0; /显示 -phil- disp_1(phil); if(stop=0) for(a=0;a5;a+) fo