水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文學(xué)校：系別：專業(yè)：指導(dǎo)教師：姓名及學(xué)號(hào)：2011年5月目錄TOC\o"1-5"\h\z標(biāo)題 2摘要 2\o"CurrentDocument"一、設(shè)計(jì)要求 2\o"CurrentDocument"二、設(shè)計(jì)方案及論證 2\o"CurrentDocument"三、 硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 31、 主控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32、溫度采集系統(tǒng) 4\o"CurrentDocument"四、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 71系統(tǒng)軟件流程圖 72系統(tǒng)軟件 9結(jié)束語 10參考文獻(xiàn) 10水溫控制系統(tǒng)摘要：設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞：AT89C52單片機(jī) 數(shù)字溫度傳感器DS18B20八段數(shù)碼管顯示獨(dú)立鍵盤輸入 溫度采集與轉(zhuǎn)換

、設(shè)計(jì)要求1、 溫度設(shè)定范圍為40?90°C，最小區(qū)分度為1°C,標(biāo)定溫度小于等于1°C。2、 環(huán)境溫度降低時(shí)，（如用電風(fēng)扇降溫）溫度控制的靜態(tài)誤差小于等于1C。3、 用十進(jìn)制數(shù)碼管顯示水的實(shí)際溫度。二、設(shè)計(jì)方案及論證1、 控制器模塊：采用AT89C52作為系統(tǒng)控制器。2、 溫度采集模塊：采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，如圖1所示。圖1DS18B20測溫電路3、顯示模塊：采用三位LED七段數(shù)碼管分別顯示溫度的十位、個(gè)位和小數(shù)位。按鍵采用單列3按鍵進(jìn)行溫度設(shè)定。系統(tǒng)框圖如圖2所示:圖2三、硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)硬件電路主要由AT89C52單片機(jī)開發(fā)板、DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器組成。1、主控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖3系統(tǒng)硬件模塊關(guān)系圖2、溫度采集部分設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用半導(dǎo)體溫度傳感器作為敏感元件。傳感器我們采用了DS18B20單總線可編程溫度傳感器，來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的采集和轉(zhuǎn)換，直接輸出數(shù)字量，可以直接和單片機(jī)進(jìn)行通訊，大大簡化了電路的復(fù)雜度。DS18B20應(yīng)用廣泛，性能可以滿足題目的設(shè)計(jì)要求。DS18B20的測溫電路如圖4所示。圖4DS18B20測溫電路（1）DSI8B20的測溫功能的實(shí)現(xiàn)：其測溫電路的實(shí)現(xiàn)是依靠單片機(jī)軟件的編程上。當(dāng)DSI8B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的0，1字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625°C/LSB形。溫式表示度值格式如表1所示，其中“S”為標(biāo)志位，對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時(shí)，先將補(bǔ)碼變換為原碼，再計(jì)算十進(jìn)制值°DSI8B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與TH做比較，若T>TH或T<TL，則將該器件內(nèi)的告警標(biāo)志置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令做出響應(yīng)。（2） 溫度轉(zhuǎn)換算法及分析由于DS18B20轉(zhuǎn)換后的代碼并不是實(shí)際的溫度值，所以要進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換。溫度高字節(jié)（MSByte）高5位是用來保存溫度的正負(fù)（標(biāo)志為S的bit11?bit15），高字節(jié)（MSByte）低3位和低字節(jié)來保存溫度值（bit0~bit10）。其中低字節(jié)（LSByte）的低4位來保存溫度的小數(shù)位（bit0-bit3）。由于本程序采用的是0.0625的精度，小數(shù)部分的值，可以用后四位代表的實(shí)際數(shù)值乘以0.0625，得到真正的數(shù)值，數(shù)值可能帶幾個(gè)小數(shù)位，所以采取小數(shù)舍入，保留一位小數(shù)即可。也就說，本系統(tǒng)的溫度精確到了0.1度。算法核心：首先程序判斷溫度是否是零下，如果是，則DS18B20保存的是溫度的補(bǔ)碼值，需要對(duì)其低8位（LSByte）取反加一變成原碼。處理過后把DS18B20的溫度Copy到單片機(jī)的RAM中，里面已經(jīng)是溫度值的Hex碼了，然后轉(zhuǎn)換Hex碼到BCD碼，分別把小數(shù)位，個(gè)位，十位的BCD碼存入RAM中。（3） 鍵盤、顯示系統(tǒng)鍵盤使用AT89C52單片機(jī)開發(fā)板上自帶鍵盤進(jìn)行鍵盤輸入操作。數(shù)字顯示部分第一種方法是采用采用數(shù)碼管，由于要求的測量精度為忍1。所以本系統(tǒng)采用三位數(shù)碼管進(jìn)行顯示。數(shù)碼管顯示圖如圖5圖5本系統(tǒng)通過鍵盤設(shè)定溫度并可以進(jìn)行復(fù)位，其電路圖如圖6四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)軟件流程圖系統(tǒng)軟件主要由溫度采集、鍵盤掃描、數(shù)碼管顯示、報(bào)警子程序、中間接口程序組成。其主程序流程圖如圖7,溫度采集子程序流程圖如圖3.2，鍵盤掃描子程序流程圖如圖8。其主程序流程圖如圖7,圖7主程序流程圖讀取溫度DS18B20模塊的流程圖8溫度采集子程序流程圖鍵盤掃描處理流程圖9鍵盤掃描子程序流程圖注：顯示溫度未插DS18B20時(shí)，數(shù)碼管顯示設(shè)定值50.插入DS18B20時(shí)，數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度XX.X2、系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件的源程序:#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitDS=P2”0; 〃定義DS18B20接口TOC\o"1-5"\h\zsbit DAT_595_PIN = P1”2;sbit SCK_595_PIN = P1”0;sbit RCK_595_PIN = P1”1;sbit BUZZ=P3”3;inttemp,seding;ucharflag1,sebai=0,seshi=5,sege=0,sexiao=0;voiddisplay(unsignedchar*lp,unsignedcharlc);//數(shù)字的顯示函數(shù)；Ip為指向數(shù)組的地址，lc為顯示的個(gè)數(shù)voidWrite_595(uchar*lp);//voiddelay(void);//延時(shí)子函數(shù)，5個(gè)空指令//voiddelay10ms(void);//voidreadrom(void);codeunsignedchartable□={0xf5,0x05,0xb3,0x97,0x47,0xd6,0xf6,0x85,0xf7,0xd7,TOC\o"1-5"\h\z//0 1 2 3 4 56 7 8 90xfd,0x0d,0xbb,0x9f,0x4f,0xde,0xfe,0x8d,0xff,0xdf,0x00};//0. 1.2. 3. 4. 5.6. 7.8. 9.滅〃共陰數(shù)碼管0-9-_空表uchar code bit_buf[8] ={0xdf,0xbf,0x7f,0xef,0xfd,0xfb,0xf7,0xfe};//0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};unsignedcharl_tmpdate[8]=(0,0,0,0,0,0,0,0};//定義數(shù)組變量，并賦值1，2，3，4，5,6,7,8,就是//本程序顯示的八個(gè)數(shù)inttmp(void);voidtmpchange(void);voidtmpwritebyte(uchardat);uchartmpread(void);bittmpreadbit(void);voiddsreset(void);voiddelayb(uintcount);voidScan_Key(void);voidDelayk(void);voidmain() //主函數(shù)(intl_tmp;BUZZ=1;while(1)(Scan_Key();//設(shè)定溫度上限if(sebai==0)l_tmpdate[4]=20;elsel_tmpdate[4]=sebai;l_tmpdate[5]=seshi;l_tmpdate[6]=sege+10;l_tmpdate[7]=20;tmpchange(); 〃溫度轉(zhuǎn)換l_tmp=tmp();if(l_tmp<0)l_tmpdate[0]=10;//判斷溫度為負(fù)溫度，前面加〃-〃else(l_tmpdate[0]=temp/1000;〃顯示百位，這里用1000，是因?yàn)槲覀冎肮砸?0位了if(l_tmpdate[0]==0)l_tmpdate[0]=20;//判斷溫度為正溫度且沒有上百，前面不顯示}l_tmp=temp%1000;l_tmpdate[1]=l_tmp/100;//獲取十位l_tmp=l_tmp%100;l_tmpdate[2]=l_tmp/10;//獲取個(gè)位l_tmpdate[2]+=10;l_tmpdate[3]=l_tmp%10;//獲取小數(shù)第一位seding=sebai*100+seshi*10+sege;if(temp>10*seding) 〃超過設(shè)定值報(bào)警BUZZ=0;elseBUZZ=1;display(l_tmpdate,5);}}voiddisplay(unsignedchar*lp,unsignedcharlc)//顯示(uchari;for(i=0;i<lc;i++)(Write_595(lp);}}voidWrite_595(uchar*lp) //寫數(shù)到595，數(shù)碼管顯示(uchari,j;uintdat;for(i=0;i<8;i++)(RCK_595_PIN=0;dat=bit_buf[i];dat=dat<<8;

dat|=table[lp[i]];for(j=0;j<16;j++)(SCK_595_PIN=0;if(dat&0x8000)(DAT_595_PIN=1;}else(DAT_595_PIN=0;}dat=dat<<1;SCK_595_PIN=1;}RCK_595_PIN=1;}}//空//空5個(gè)指令(_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}*/voiddelayb(uintcount)(uinti;while(count)voiddelayb(uintcount)(uinti;while(count)(i=200;while(i>0)i--;count--;}}voiddsreset(void)(uinti;DS=0;i=103;while(i>0)i--;DS=1;i=4;while(i>0)i--;}bittmpreadbit(void)(//delay//DS18B20初始化//讀一位uinti;bitdat;〃小延時(shí)一下DS=0;i++;〃小延時(shí)一下DS=1;i++;i++;dat=DS;i=8;while(i>0)i--;return(dat);}uchartmpread(void) 〃讀一個(gè)字節(jié)(uchari,j,dat;dat=0;for(i=1;i<=8;i++)(j=tmpreadbit();dat=(j<<7)|(dat>>1); 〃讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面，這樣剛好//一個(gè)字節(jié)在DAT里}return(dat); //將一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)返回}voidtmpwritebyte(uchardat)//寫一個(gè)字節(jié)到DS18B20里(uinti;ucharj;bittestb;for(j=1;j<=8;j++)(testb=dat&0x01;dat=dat>>1;if(testb)//寫1部分(DS=0;i++;i++;DS=1;i=8;while(i>0)i--;}else(DS=0; 〃寫0部分i=8;while(i>0)i--;DS=1;i++;i++;}}}voidtmpchange(void)〃發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令(dsreset(); //初始化DS18B20delayb(1); //延時(shí)tmpwritebyte(0xcc);//跳過序列號(hào)命令tmpwritebyte(0x44);//發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令

}inttmp()(floattt;uchara,b;}inttmp()(floattt;uchara,b;dsreset();delayb(1);tmpwritebyte(0xcc);tmpwritebyte(0xbe);a=tmpread();b=tmpread();temp=b;temp<<=8;temp二temp|a;tt=temp*0.0625;〃獲得溫度〃發(fā)送讀取數(shù)據(jù)命令//連續(xù)讀兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)//兩字節(jié)合成一個(gè)整型變量?！ǖ玫秸鎸?shí)十進(jìn)制溫度值，因?yàn)镈S18B20可以精確到0.0625度，所以讀回//數(shù)據(jù)的最低位代表的是0.0625度?！ǚ糯笫?，這樣做的目的將小數(shù)點(diǎn)后第一位temp二tt*10+0.5;//也轉(zhuǎn)換為可顯示數(shù)字，同時(shí)進(jìn)行一個(gè)四舍五入操作。returntemp; //返回溫度值}voidScan_Key(void)(ucharkey_value;P2=0xff;if((P2&0x0f)!=0x0f)(Delayk();if((P2&0x0f)!=0x0f)(key_value=(P2&0x0f);while((P2&0x0f)!=0x0f);switch(key_value)(case0x07:sebai=++sebai%10;break;case0x0b:seshi=++seshi%10;break;case0x0d:sege