1、浙江傳媒學院課程設計（實訓）報告學院 _ 浙江傳媒學院_專 業電子科學與技術班 級 _ 11電科 2 班 _學 號110706226_姓 名 _徐建新 _課 題 溫度控制器的設計與制作指導教師黃暑娟 _報告成績 _日期：2013年11月17日1目錄1.31.131.2.32.3.32.32.132.2.42.3.43.53.1.53.2.63.3.63.4.73.574.74.1.85.85.185.286.87.98.999A10B11C1821 引言1.1 設計意義溫度與人們的生活息息相關， 隨著經濟社會的不斷發展， 對溫度的檢測也顯得越來越重要。在現代農業上，溫度對大規模化的農作物生產起

2、到了關鍵作用，直接影響了農作物的生長和生產。因此掌握溫度的變化顯得尤其重要，而傳統的溫度計需要人工的實時監測， 浪費時間人力等顯然已經不能適用了。在現代工業上，溫度對機器的影響也不容忽視， 當溫度過高時稍有不慎輕則造成設備的故障，重則造成人員傷亡。 特別是針對一些高危設備， 人工的溫度檢測不僅麻煩，容易造成誤差，而且對于檢測人員又有一定的危險性。于是對溫度實時監控就顯得至關重要了。本設計以溫度傳感器 DS18B20為測溫元件， AT89S52單片機為核心，讀取溫度信息并寫入控制信息： 在液晶顯示屏上顯示溫度， 設置溫度的上下限。 我們可以針對不同的應用環境設置不同需求的溫度上下限， 當被測物體

3、溫度超過上限或低于下限溫度時， 蜂鳴器響動報警。 本溫度計的設計與傳統的溫度計相比， 不僅可以減少了人力的溫度檢測，而且具有測量準確、體積小、壽命長等優點。1.2 設計目的與要求利用 DS18B20設計一個溫度控制器，可以顯示環境溫度，超溫報警。主要子程序溫度轉換及讀取子程序溫度計算子程序溫度顯示子程序1.3 本組成員所做的工作資料搜集：陳禮杭，劉嬌芳方案原理論證：羨盼盼，劉嬌芳硬件制作：徐建新（組長）軟件設計：徐建新，羨盼盼，劉嬌芳調試：陳禮杭2 設計方案論證2.1 各部分方案比較與選擇溫度控制電路選擇此系統所需要的工作量較小，采用 8 位機足以滿足本系統的要求，故選用AT89S52單片機作

4、為本系統的 CPU。溫度傳感器的選擇方案一：采用熱敏電阻，熱敏電阻精度、重復性、可靠性較差，對于檢測 1 攝氏度的信號是不適用的， 也不能滿足測量范圍。 在溫度測量系統中， 也常采用單片溫度傳感器，比如 AD590，LM35等。但這些芯片輸出的都是模擬信號，必須3經過 A/D 轉換后才能送給計算機，這樣就使測溫系統的硬件結構較復雜。另外，這種測溫系統難以實現多點測溫， 也要用到復雜的算法， 一定程度上也增加了軟件實現的難度。方案二：采用單總線數字溫度傳感器 DS18B20測量溫度，直接輸出數字信號。便于單片機處理及控制， 節省硬件電路。 且該芯片的物理化學性很穩定， 此元件線形性能好，在 01

5、00 攝氏度時，最大線形偏差小于 1 攝氏度。 DS18B20的最大特點之一采用了單總線的數據傳輸，由數字溫度計 DS18B20 和微控制器AT89C51構成的溫度裝置，它直接輸出溫度的數字信號到微控制器。 每只 DS18B20 具有一個獨有的不可修改的 64 位序列號，根據序列號可訪問不同的器件。這樣一條總線上可掛接多個 DS18B20傳感器，實現多點溫度測量， 輕松的組建傳感網絡。綜上分析，我們選用第二種方案。鍵盤電路方案一：采用串行輸入，每個鍵位占用一個I/O 口， 4 個按鍵一共要占用4個 I/O 口，當有鍵按下的時候，直接對單片機的 I/O 進行操作。方案二：采用并行輸入，總共 4

6、個按鍵。 4 個按鍵的輸入口為 P3，當有鍵按下的時候，通過分別對各行各列進行掃描并查表得出鍵值。比較兩個方案， 采用方案二的方法。 這樣可以有效的減少對單片機I/O 口的占用，使單片機有更多的 I/O 口來實現其他的功能。 使單片機的設計更加靈活有效。顯示電路選擇方案一：通過單片機的 I/O 接上拉電阻直接輸出驅動數碼管，可以通過 I/O 的輸出值來改變數碼管的顯示字形， 由 74138 來分別選通 8 個數碼管，一共需要 11 個 I/O 口。方案二：采用 1602 液晶顯示比較以上兩個方案， 方案一所要花費的 I/O 口較多，對于單片機系統是一個很大的浪費。方案二液晶顯示平穩、省電、美觀

7、，更容易實現題目要求，對后續的園藝通兼容性高，故選用方案二。2.2 總體設計方案以溫度傳感器 DS18B20為測溫元件，測溫范圍為 1-100 ，誤差小于 0.01 ，AT89S52單片機為核心，讀取溫度信息并寫入控制信息，通過并行鍵盤輸入設置溫度的上下限，在 1602 液晶顯示屏上顯示溫度，以及溫度上下限，當被測物體溫度超過上限或低于下限溫度時，蜂鳴器響動報警。2.3 系統組成及框圖DS18B201602溫 度 傳液晶顯示AT89S52單片機鍵 盤 輸報警系統入43 硬件電路設計本系統包含溫度采集模塊、 液晶顯示模塊、 鍵盤輸入模塊、 單片機控制模塊、報警模塊等 5 個主要模塊3.1溫度測量

8、電路設計DQ = P36采用 DS18B20數字溫度傳感器測量溫度， DS18B20與單片機是單線雙向通信硬件圖如下：DS18B20 數字溫度傳感器測溫范圍為 55+125，在 -10 85范圍內，精度為± 0 5。每一個 DS18B20芯片的 ROM中存放了一個 64 位 ID 號：前 8 位是產品類型編號， 隨后 48 位是該器件的自身序號， 最后 8 位是前面 56 位的循環冗余校驗碼。因此，一條總線上可以同時掛接多個 DS18B20，實現多點測溫系統。另外用戶還可根據實際情況設定非易失性溫度報警上下限值TH和 TL。DS18B20檢測到溫度值經轉換為數字量后，自動存入存儲器中

9、，并與設定值TH或 TL 進行比較，當測量溫度超出給定范圍時，就輸出報警信號，并自動識別是高溫超限還是低溫超限。DS18B20的 6 個功能指令：（1）溫度轉換指令（ 44H）。這個命令用于啟動溫度轉換，無實質的數據要求。如果微控制器在該命令之后輸出讀操作命令，那么 DS18B20將使 DQ端為低電平，表示 DS18B20正忙于溫度轉換，不能響應該命令。（2）寫便箋式存儲器（ 4EH）。寫便箋式存儲器從 TH存儲單元開始，三個字節的數據將被定位在 2 到 4 號便箋式存儲器單元。 所有的三個字節必須在復位鉗寫入便箋式存儲器。（ 3）讀便箋式存儲器（ BEH）。該指令讀取便箋式存儲器的內容，讀出

10、的數據將從 Byte0 （存儲器的 0 號單元）開始直到第 9 字節（ CRC校驗字）被讀走。但如果不想讀完所有字節， 微控制器可以再任何時候輸出復位信號中斷其傳輸。（4）復制便箋式存儲器指令（ 48H）。把 2、3、4 號存儲單元的內容存儲到非易失性 SRAM中去。復制期間，如果有讀指令， DS18B20將把 DQ置為低電平，直到轉換結束，把 DQ置為高電平。（5）回讀 SRAM（B8H）。將存儲在 SRAM中的溫度報警上下限、分別率配置的內容寫回相應的便箋式存儲器。（6）讀電源配置結構指令 （B4H）。主控制設備發出該指令后在輸出讀時序，5器件即會送出所使用的電源信息：0 為寄生電源， 1

11、 為外接電源。DS18B20的 ROM指令共有 5 條，每一個工作周期只能發一條， ROM指令分別是讀 ROM數據、指定匹配芯片、跳躍 ROM、芯片搜索、報警芯片搜索。在進行 DS18B20操作時一般有以下步驟： （1）初始化 DS18B20。（2）ROM指令操作。（3）便箋式存儲器功能指令操作。（4）處理或數據傳送。 每一次 DS18B20 的操作都必須滿足以上步驟，若是缺少或順序混亂，期間將不會返回值。3.2控制器電路設計微處理器是控制系統的核心部件。 具有控制功能強， 體積小，功耗小等一系列的優點，它在工業控制、智能儀表、節能技術改造、通訊系統、信號處理及家用電器產品中都得到了廣泛的應用

12、。本設計采用 AT89S52作為微處理器。硬件圖如下：3.3報警器電路設計FM=P37硬件電路如下：63.4鍵盤電路設計電路按鍵開關：開關按鍵實現復位、選擇、溫度加、溫度減按鍵S1（ Key0 ）S2 (Key1) ）S3 (Key2)S4 (Key3)功能復位選 擇溫度加溫度減連接 I/O 口P32P33P34P35硬件電路如下：3.5 液晶顯示電路RS=P20; RW=P21;EN=P22硬件電路如下：4 軟件設計4.1主程序7開始預設溫度讀取溫度是判斷溫度是否高于預設溫度蜂鳴器發出警告鍵盤掃描顯示溫度5 系統調試5.1 硬件調試使用萬用表檢測是否有虛短虛斷現象5.2 軟件調試使用 kei

13、l軟件，6 結果及分析(1) 在焊接完所有元器件后，要注意檢查電路，看是否有焊錯、漏焊、或者虛焊等。在程序調試的時候，因為板子上有一個電阻虛焊了，以至于無法點亮l1602液晶屏。后來反復檢查才找到原因。(2) 焊接的時候因為焊接技術不是很熟練， 在焊接完后，發現整體元器件不協調，焊點不圓滑，走線也很亂，看上去不美觀(3) 在對蜂鳴器頻率更改時，由于延遲時間太短時的頻率太小，人耳而聽不到聲8音，后將延遲的一微秒改為一毫秒便解決了問題7 心得體會通過時間周的學習， 我對單片機的運用了解更加深入了。 由于暑假我有參加電子設計的培訓， 所以硬件制作方面比如畫圖制版相對比較熟練了， 但在焊接電路方面還有

14、待改進。軟件設計是我們這次學習的重點， 在實踐周前兩天我對溫度控制與設計的編程工作還一頭霧水， 后來通過不停的查閱資料以及我們組成員的共同努力終于在星期四下午把它順利編寫出來， 其間有遇到很多問題， 比如如何達到顯示溫度的高精度，如何設置溫度上下限， 尤其在蜂鳴器頻率方面花的時間最多， 我們本來打算讓蜂鳴器實現音樂報警， 可由于時間有限最終未能實現， 因此我們要在編程方面勤加練習，才能更好的運用單片機。8 參考文獻1 張毅剛 . 單片機原理及應用 . 北京，高等教育出版社， 2010 年2 蔡美琴 . MCS-51系列單片機系統及其應用 . 北京，高等教育出版社， 2004 年3 魏立峰，王寶

15、興 單片機原理與應用技術 ，北京大學出版社， 2007，21-24 4楊素行模擬電子技術基礎簡明教程，高等教育出版社，2004， 514-529 9 附錄附錄 A 原理圖910附錄 B 源代碼#include <reg52.h>#include "1602.h"#include "18b20.h"#define key_port P3/ 定義鍵盤的輸入為P3 口sbit FM=P37;uint temprd;uchar TMAX=25,TMIN=15;/設置溫度上下限的初始值uchar W_s=0;uchar stage=0;uchar u_

16、con=0;uchar table113="Temp:.C"uchar table216="MAX: MIN:"void key_delay(void)uchar i,j;for(i=0;i<10;i+)for(j=0;j<200;j+);void Delay(uint num)/ 延時 1 微秒while(num-);void delay_ms(uint n)/ 延時 1 毫秒uchar i;while(n-)for(i=0;i<121;i+);void display(void)table15=temprd/1000+48;tabl

17、e16=temprd/100%10+48;11table18=temprd/10%10+48;table19=temprd%10+48;table112=0;dis_str(1,0,table1);table24=TMAX/10+48;table25=TMAX%10+48;table212=TMIN/10+48;table213=TMIN%10+48;if(stage=1)table27='<'else if(stage=2)table27=' 'table215='<'dis_str(2,0,table2);if(W_s)dis_s

18、tr(1,12,"Warn");elsedis_str(1,12,"Safe");void keysearch(void)static uchar key_s=1;if(key_s&&(key_port&0x3c)!=0x3c)key_delay();key_s=0;switch(key_port&0x3c)case 0x2c: if(stage=1)TMAX+;if(TMAX>60)TMAX=60;elseif(stage=2)TMIN+;if(TMIN>TMAX-1)TMIN=TMAX-1;break;/溫

19、度加12case 0x1c: if(stage=1)TMAX-;if(TMAX<TMIN+1)TMAX=TMIN+1;else if(stage=2)TMIN-;if(TMIN<1)TMIN=1;break;/溫度減case 0x34: stage+;if(stage>=3)stage=0;table215=' ' break;/選擇case 0x38: u_con=1;break;/ 復位default: break;else if(key_port&0x3c)=0x3c)key_s=1;void main(void)unsigned char i;

20、 lcd_init(); dis_str(1,0,table1); dis_str(2,0,table2);while(1)temprd=Readtemp();if(!stage)if(temprd>(TMAX*100)|temprd<(TMIN*100)if(!u_con)W_s=1;for(i=0;i<200;i+)/循環兩百次delay_ms(500);FM=0;delay_ms(200);FM=1;delay_ms(200);FM=0;delay_ms(200);FM=1;delay_ms(500);FM=0;delay_ms(200);FM=1;FM=1;13Del

21、ay(500);/* NAME: 1602.H* WRITER: Viter* INTR: 8 lines LCD1602 module*/#include<reg52.h>#define lcd_data P0#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit RS=P20;sbit RW=P21;sbit EN=P22;void lcd_delay(uchar i)/ 延時uchar j;for(;i>0;i-)for(j=0;j<121;j+);/*void check_busy(void)doEN=0

22、;RS=0;RW=1;lcd_data=0xff;EN=1;while(lcd_data&0x80)*/void write_com(uchar com)/ 向液晶屏寫指令RS=0;lcd_data=com;14/ lcd_delay(5); EN=1; lcd_delay(3); EN=0;void write_data(uchar x)/向液晶屏寫數據RS=1;lcd_data=x;/ lcd_delay(5); EN=1; lcd_delay(3); EN=0;void lcd_init(void)/液晶屏初始化RW=0;EN=0;write_com(0x38);/8 線顯示模式

23、，雙行， 5*7 。/write_com(0x38);write_com(0x0c);/ 開顯示，無光標，光標不閃爍。/write_com(0x07);/ 開顯示，有光標，光標閃爍。write_com(0x06);/ 輸入模式，寫入新數據光標右移，屏幕不動。/write_com(0x07);/ 輸入模式，寫入數據光標右移，屏幕右移。write_com(0x01);/ 清屏。lcd_delay(200);void address(uchar a,uchar b)if(a=1)write_com(0x80+b);elsewrite_com(0x80+0x40+b);void dis_str(uch

24、ar a,uchar b,uchar shuzu)/顯示數組char i=0;address(a,b);while(shuzui != '0')write_data(shuzui);i+;lcd_delay(5);15lcd_delay(100);/*void dis_ch(char a,char b,uchar x)/顯示數字和單個字符address(a,b);if(x>=0&&x<=9)write_data(x+0x30);else write_data(x);*/#include<reg52.h>/* 定義 DS18B20 數據線 */sbit DS = P36;void tmpDelay(int num)/ 延時函數/unsigned char i;while(num-);/for(i=0;i<2;i+);void Init_DS18B20(void)/ 初始化 ds1820unsigned char x=0;DS=1;/DS 復位tmpDelay(8);/ 稍做延時DS=0;/單片機將 DS 拉低tmpDelay(80); / 精確延時大于 480usDS=1;/拉高總線tmpDelay(14);x=DS;/稍做延時后如果 x=0 則初始化成功x