水温控制系统设计论文.docx
《水温控制系统设计论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水温控制系统设计论文.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
水温控制系统设计论文
水温控制系统设计论文
学校：
系别：
专业：
指导教师：
姓名及学号：
2011年5月
目录
标题.....................................................................2
摘要.................................................................2
一、设计要求...........................................................2
二、设计方案及论证............................................................2
三、硬件设计及实现....................................................3
1、主控系统设计................................................................3
2、温度采集系统.............................................................4
四、系统软件设计...............................................................7
1系统软件流程图....................................................7
2系统软件...........................................................9
结束语................................................................10
参考文献...............................................................10
水温控制系统
摘要：
设计关键词：
AT89C52单片机数字温度传感器DS18B20八段数码管显示
独立键盘输入温度采集与转换
一、设计要求
1、温度设定范围为40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度小于等于1℃。
2、环境温度降低时，（如用电风扇降温）温度控制的静态误差小于等于1℃。
3、用十进制数码管显示水的实际温度。
二、设计方案及论证
1、控制器模块：
采用AT89C52作为系统控制器。
2、温度采集模块：
采用数字温度传感器DS18B20，如图1所示。
图1DS18B20测温电路
3、显示模块：
采用三位LED七段数码管分别显示温度的十位、个位和小数位。
按键采用单列3按键进行温度设定。
系统框图如图2所示：
三、硬件设计与实现
系统硬件电路主要由AT89C52单片机开发板、DS18B20单线数字温度传感器组成。
1、主控系统设计
图3系统硬件模块关系图
2、温度采集部分设计
本系统采用半导体温度传感器作为敏感元件。
传感器我们采用了DS18B20单总线可编程温度传感器,来实现对温度的采集和转换，直接输出数字量，可以直接和单片机进行通讯，大大简化了电路的复杂度。
DS18B20应用广泛，性能可以满足题目的设计要求。
DS18B20的测温电路如图4所示。
图4DS18B20测温电路
（1）DSI8B20的测温功能的实现：
其测温电路的实现是依靠单片机软件的编程上。
当DSI8B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。
转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的0，1字节。
单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式以0．0625℃／LSB形。
温式表示度值格式如表1所示，其中“S”为标志位，对应的温度计算：
当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变换为原码，再计算十进制值。
DSI8B20完成温度转换后，就把测得的温度值与TH做比较，若T>TH或T（2）温度转换算法及分析
由于DS18B20转换后的代码并不是实际的温度值，所以要进行计算转换。
温度高字节（MSByte）高5位是用来保存温度的正负（标志为S的bit11～bit15），高字节（MSByte）低3位和低字节来保存温度值（bit0~bit10）。
其中低字节（LSByte）的低4位来保存温度的小数位（bit0~bit3）。
由于本程序采用的是0.0625的精度，小数部分的值，可以用后四位代表的实际数值乘以0.0625，得到真正的数值，数值可能带几个小数位，所以采取小数舍入，保留一位小数即可。
也就说，本系统的温度精确到了0.1度。
算法核心：
首先程序判断温度是否是零下，如果是，则DS18B20保存的是温度的补码值，需要对其低8位（LSByte）取反加一变成原码。
处理过后把DS18B20的温度Copy到单片机的RAM中，里面已经是温度值的Hex码了，然后转换Hex码到BCD码，分别把小数位，个位，十位的BCD码存入RAM中。
（3） 键盘、显示
系统键盘使用AT89C52单片机开发板上自带键盘进行键盘输入操作。
数字显示部分第一种方法是采用采用数码管，由于要求的测量精度为≤10C,所以本系统采用三位数码管进行显示。
数码管显示图如图5
图5
本系统通过键盘设定温度并可以进行复位，其电路图如图6
图6
四、系统软件设计
1、系统软件流程图
系统软件主要由温度采集、键盘扫描、数码管显示、报警子程序、中间接口程序组成。
其主程序流程图如图7，温度采集子程序流程图如图3.2，键盘扫描子程序流程图如图8。
Y
N
蜂鸣器连续鸣响
图7主程序流程图
读取温度DS18B20模块的流程
图8温度采集子程序流程图
键盘扫描处理流程
图9键盘扫描子程序流程图
注：
显示温度
（1）未插DS18B20时，数码管显示设定值50.
（2）插入DS18B20时，数码管显示当前温度XX.X
2、系统软件
系统软件的源程序：
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitDS=P2^0;//定义DS18B20接口
sbitDAT_595_PIN=P1^2;
sbitSCK_595_PIN=P1^0;
sbitRCK_595_PIN=P1^1;
sbitBUZZ=P3^3;
inttemp,seding;
ucharflag1,sebai=0,seshi=5,sege=0,sexiao=0;
voiddisplay（unsignedchar*lp,unsignedcharlc）;//数字的显示函数；lp为指向数组的地址，lc为显示的个数
voidWrite_595（uchar*lp）;
//voiddelay（void）;//延时子函数，5个空指令
//voiddelay10ms（void）;
//voidreadrom（void）;
codeunsignedchartable[]={0xf5,0x05,0xb3,0x97,0x47,0xd6,0xf6,0x85,0xf7,0xd7,
//0123456789
0xfd,0x0d,0xbb,0x9f,0x4f,0xde,0xfe,0x8d,0xff,0xdf,0x00};
//0.1.2.3.4.5.6.7.8.9.灭
//共阴数码管0-9-_空表
ucharcodebit_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};//定义数组变量，并赋值1，2，3，4，5，6，7，8，就是//本程序显示的八个数
inttmp（void）;
voidtmpchange（void）;
voidtmpwritebyte（uchardat）;
uchartmpread（void）;
bittmpreadbit（void）;
voiddsreset（void）;
voiddelayb（uintcount）;
voidScan_Key（void）;
voidDelayk（void）;
voidmain（）//主函数
{
intl_tmp;
BUZZ=1;
while
（1）
{
Scan_Key（）;//设定温度上限
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（）;//温度转换
l_tmp=tmp（）;
if（l_tmp<0）
l_tmpdate[0]=10;//判断温度为负温度，前面加"-"
else
{
l_tmpdate[0]=temp/1000;//显示百位，这里用1000，是因为我们之前乖以10位了
if（l_tmpdate[0]==0）
l_tmpdate[0]=20;//判断温度为正温度且没有上百，前面不显示
}
l_tmp=temp%1000;
l_tmpdate[1]=l_tmp/100;//获取十位
l_tmp=l_tmp%100;
l_tmpdate[2]=l_tmp/10;//获取个位
l_tmpdate[2]+=10;
l_tmpdate[3]=l_tmp%10;//获取小数第一位
seding=sebai*100+seshi*10+sege;
if（temp>10*seding）//超过设定值报警
BUZZ=0;
else
BUZZ=1;
display（l_tmpdate,5）;
}
}
voiddisplay（unsignedchar*lp,unsignedcharlc）//显示
{
uchari;
for（i=0;i{
Write_595（lp）;
}
}
voidWrite_595（uchar*lp）//写数到595，数码管显示
{
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;
}
}
/*voiddelay（void）//空5个指令
{
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
}*/
voiddelayb（uintcount）//delay
{
uinti;
while（count）
{
i=200;
while（i>0）
i--;
count--;
}
}
voiddsreset（void）//DS18B20初始化
{
uinti;
DS=0;
i=103;
while（i>0）i--;
DS=1;
i=4;
while（i>0）i--;
}
bittmpreadbit（void）//读一位
{
uinti;
bitdat;
DS=0;i++;//小延时一下
DS=1;i++;i++;
dat=DS;
i=8;while（i>0）i--;
return（dat）;
}
uchartmpread（void）//读一个字节
{
uchari,j,dat;
dat=0;
for（i=1;i<=8;i++）
{
j=tmpreadbit（）;
dat=（j<<7）|（dat>>1）;//读出的数据最低位在最前面，这样刚好//一个字节在DAT里
}
return（dat）;//将一个字节数据返回
}
voidtmpwritebyte（uchardat）//写一个字节到DS18B20里
{
uinti;
ucharj;
bittestb;
for（j=1;j<=8;j++）
{
testb=dat&0x01;
dat=dat>>1;
if（testb）//写1部分
{
DS=0;
i++;i++;
DS=1;
i=8;while（i>0）i--;
}
else
{
DS=0;//写0部分
i=8;while（i>0）i--;
DS=1;
i++;i++;
}
}
}
voidtmpchange（void）//发送温度转换命令
{
dsreset（）;//初始化DS18B20
delayb
（1）;//延时
tmpwritebyte（0xcc）;//跳过序列号命令
tmpwritebyte（0x44）;//发送温度转换命令
}
inttmp（）//获得温度
{
floattt;
uchara,b;
dsreset（）;
delayb
（1）;
tmpwritebyte（0xcc）;
tmpwritebyte（0xbe）;//发送读取数据命令
a=tmpread（）;//连续读两个字节数据
b=tmpread（）;
temp=b;
temp<<=8;
temp=temp|a;//两字节合成一个整型变量。
tt=temp*0.0625;//得到真实十进制温度值，因为DS18B20可以精确到0.0625度，所以读回//数据的最低位代表的是0.0625度。
temp=tt*10+0.5;//放大十倍，这样做的目的将小数点后第一位
//也转换为可显示数字，同时进行一个四舍五入操作。
returntemp;//返回温度值
}
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=++sege%10;
break;
case0x0e:
sexiao=++sexiao%10;
break;
default:
break;
}
}
}
}
voidDelayk（void）//延时子程序
{
unsignedcharm;
for（m=200;m>0;m--）;
//for（n=200;n>0;n--）;
}
参考文献：
[1]张毅刚，单片机原理及应用[M]。
高等教育出版社，2003
[2]王晓威,左谨平,唐叔进.基于液晶显示模块的图片处理技术[J].中国仪器仪表，2005,（07）
[3]田军夏,路平.中文LCD与单片机的4种常用接口电路[J].仪表技术与传感器,2005,（03）
升级会员 