温度控制.docx
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温度控制
温度控制系统设计
李键
我的设计是基于STC98C52系列单片机的温度控制系统，以DS18B20作为温度检测元件，实时监测温度；以LCD1602显示实时温度、预设温度以及PID调节参数的设定。
下面是主程序流程图：
单片机上电，LCD1602液晶初始化，定时器T0、T1初始化，之后进入循环函数，键盘扫描；读取温度；送去LCD1602显示。
定时器T02秒终端一次，调用PID程序，即每两秒进行一次PID运算。
定时器T1为PWM波形生成函数。
一．器件选择
1.单片机选型
STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。
单片机管脚图：
主要特性如下：
1.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.
2.工作电压：
5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机）
3.工作频率范围：
0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz
4.用户应用程序空间为8K字节
5.片上集成512字节RAM
6.通用I/O口（32个）复位后为：
，P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。
7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片
8.具有EEPROM功能
9.具有看门狗功能
10.共3个16位定时器/计数器。
即定时器T0、T1、T2
11.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒
12.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART
13.工作温度范围：
-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）
P0端口（P0.0～P0.7P0.7，39～32引脚）：
P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。
作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入每个引脚能驱动写入“1”时，可以作为高阻抗输入。
在访问外部程序和数据存储器时在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线位数据的复用总线。
此时，P0口内部上拉电阻有效。
在FlashROM编在程时，P0端口接收指令字节端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节则输出指令字节。
验证时，要求外接上拉电阻。
P1端口（P1.0～P1.7，1～8引脚）：
P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。
对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。
P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。
P2端口（P2.0～P2.7，21～28引脚）：
P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P2的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。
对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。
P2作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（I）。
P3端口（P3.0～P3.7，10～17引脚）：
P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P3的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。
对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。
P3做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流。
RST（9引脚）：
复位输入。
当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片机单片机的复位初始化操作。
看门狗计时完成后，RST引脚输出96个晶振周期的高电平。
特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。
DISRTO默认状态下，复位高电平有效。
ALE/ROG（30引脚）地址锁存控制信号：
（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8B位地址的输出脉冲。
在Flash编程时，此引脚（ROG）也用作编程输入脉冲。
2.温度传感器
DS18B20单线数字温度传感器。
提供计9位（二进制）温度读数，指示器件温度。
信息经过单线接口送入DS18B20送出，因此从主机CPU到DS18B20仅需一条线（和地线）。
DS18B20的电源可以有数据本身提供而不需要外部电源。
以为每一个DS18B20在出厂时已经给定了唯一的序号，因此任意多个DS18B20可以放在同一条单线总线上。
这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件DSl820的测量范围从-55到+125增量值为0.5可在ls（典型值）内把温度变换成数字。
DSl8B20中还有用于贮存测得的温度值的两个8位存贮器RAM编号为0号和1号。
1号存贮器存放温度值的符号，如果温度为负（℃），则1号存贮器8位全为1，否则全为0。
0号存贮器用于存放温度值的补码，LSB（最低位）的“1”表示0.5℃将存贮器中的二进制数求补再转换成十进制数并除以2就得到被测温度值（-55—125）。
每只DS18B20都可以设置成两种供电方式，即数据总线供电方式和外部供电方式。
采取数据总线供电方式可以节省一根导线，但完成温度测量的时间较长；采取外部供电方式则多用一根导线，但测量速度较快。
3.液晶显示
1602液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。
它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。
1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。
管脚功能：
第1脚：
VSS为电源地
第2脚：
VCC接5V电源正极
第3脚：
V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。
第4脚：
RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
第5脚：
RW为读写信号线，高电平
（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写操作。
第6脚：
E（或EN）端为使能（enable）端,高电平
（1）时读取信息，负跳变时执行指令。
第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据端。
第15脚背光正极。
第16脚背光负极。
二．电路图
三.源程序代码
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitDQ=P2^3;//ds18b20与单片机连接口
sbitRS=P2^5;//1602
sbitRW=P2^6;//1602
sbitEN=P2^7;//1602
sbitout=P1^7;
unsignedcharcodestr1[]={"T."};
unsignedcharcodestr2[]={"t."};
unsignedcharcodestr3[]={"P.I.D."};
chardatadisdata[5];
uinttvalue;//温度值k为return返回值
uchark,flag;
uinta;//atimer1定时时间参数
uchartflag;//温度正负标志
ucharsetflag;//模式标志
ucharflagdat;
charnum,bai,shi,ge,xiaoshu,Kp_ge,Kp_xiao,Ki_ge,Ki_xiao,Kd_ge,Kd_xiao;
sbitsetkey=P3^2;//模式键1
sbitup_key=P3^3;//加键
sbitdown_key=P3^4;//减键
ucharcount,EkFlag[3];//输出时间单位计数器
uintEk[3],RK,CK,Uk,KP,KI,KD;//RK设定值；CK实际值；Uk输出电压
/**********函数声明************/
voidPIDOutput（）;
voidPIDOperation（）;
/*********************PID调节程序**********************/
voiddelay1ms（ucharms）//延时1毫秒（不够精确的）
{
uchari,j;
for（i=0;ifor（j=0;j<100;j++）;
}
voidPIDOperation（）
{
ucharTemp[3];
KP=Kp_ge+0.1*Kp_xiao;
KI=Ki_ge+0.1*Ki_xiao;
KD=Kd_ge+0.1*Kd_xiao;
RK=1000*bai+100*shi+10*ge+xiaoshu;
CK=tvalue;
if（RK>CK）//设定值大于实际值否？
{
if（RK-CK>100）//偏差大于10否？
{
Uk=100;
}//偏差大于10为上限幅值输出（全速加热）
else
{
Temp[0]=RK-CK;//偏差<=10,计算E（k）
Ek[2]=Ek[1];
Ek[1]=Ek[0];
Ek[0]=Temp[0];
Uk=KP*Ek[0]-KI*Ek[1]+KD*Ek[2];
}
}
elseUk=0;
}
voidPIDOutput（void）
{
staticchari;
i=Uk;
if（i==100）
{
ET1=0;
TR1=0;
out=1;
}
if（i==0）
{
ET1=0;
TR1=0;
out=0;
}
if（（i<100）&&（i>0））//如定时中断为40MS,40MS*5=0.2S（输出时间单位）,加热周期20S（100等份）
{//每20SPID运算一次
ET1=1;
TR1=1;
a=655*i+3*i/10;
}
}
/*************************lcd1602程序**************************/
voidwr_com（unsignedcharcom）//写指令//
{
delay1ms
（1）;
RS=0;
RW=0;
EN=0;
P0=com;
delay1ms
（1）;
EN=1;
delay1ms
（1）;
EN=0;
}
voidwr_dat（unsignedchardat）//写数据//
{
delay1ms
（1）;;
RS=1;
RW=0;
EN=0;
P0=dat;
delay1ms
（1）;
EN=1;
delay1ms
（1）;
EN=0;
}
voidlcd_init（）//初始化设置//
{
delay1ms（15）;
wr_com（0x38）;
delay1ms（5）;
wr_com（0x08）;
delay1ms（5）;
wr_com（0x01）;
delay1ms（5）;
wr_com（0x06）;
delay1ms（5）;
wr_com（0x0c）;
delay1ms（5）;
}
voiddisplay（unsignedchar*p）//显示//
{
while（*p!
='\0'）
{
wr_dat（*p）;
p++;
delay1ms
（1）;
}
}
init_play（）//初始化显示
{
lcd_init（）;
wr_com（0x80）;
display（str1）;
wr_com（0x88）;
display（str2）;
wr_com（0xc0）;
display（str3）;
num=0;
bai=0;
shi=0;
ge=0;
xiaoshu=0;
return（k）;
}
/*******************************温度按键程序**********************************/
voidkey（）
{
if（setkey==0）
{
delay1ms（100）;
if（setkey==0）
{
setflag++;
if（setflag==12）setflag=0;
}
while（setkey==0）;
}
if（（up_key==0）&&（setflag!
=0））
{
delay1ms（100）;
if（up_key==0）
{
num++;
if（num==10）num=0;
switch（setflag）
{
case0:
;break;
case1:
if（num%2==0）
{
wr_com（0x89）;
wr_dat（0x20）;
}
else
{
wr_com（0x89）;
wr_dat（0x2d）;
}
break;
case2:
if（num==0）
{
wr_com（0x8a）;
wr_dat（0x20）;
bai=num;
}
else
{
wr_com（0x8a）;
wr_dat（num+0x30）;
bai=num;
}
break;
case3:
if（（bai==0）&&（num==0））
{
wr_com（0x8b）;
wr_dat（0x20）;
shi=num;
}
else
{
wr_com（0x8b）;
wr_dat（num+0x30）;
shi=num;
}
break;
case4:
wr_com（0x8c）;
wr_dat（num+0x30）;
wr_com（0x8d）;
wr_dat（0x2e）;//显示小数点
ge=num;
break;
case5:
wr_com（0x8e）;
wr_dat（num+0x30）;
xiaoshu=num;
break;
case6:
wr_com（0xc1）;
wr_dat（num+0x30）;
Kp_ge=num;
wr_com（0xc2）;
wr_dat（0x2e）;//显示小数点
break;
case7:
wr_com（0xc3）;
wr_dat（num+0x30）;
Kp_xiao=num;
break;
case8:
wr_com（0xc6）;
wr_dat（num+0x30）;
wr_com（0xc7）;
wr_dat（0x2e）;//显示小数点
Ki_ge=num;
break;
case9:
wr_com（0xc8）;
wr_dat（num+0x30）;
Ki_xiao=num;
break;
case10:
wr_com（0xcb）;
wr_dat（num+0x30）;
Kd_ge=num;
wr_com（0xcc）;
wr_dat（0x2e）;//显示小数点
break;
case11:
wr_com（0xcd）;
wr_dat（num+0x30）;
Kd_xiao=num;
break;
}
}
}
if（（down_key==0）&&（setflag!
=0））
{
delay1ms（100）;
if（down_key==0）
{
num--;
if（num<0）num=9;
switch（setflag）
{
case0:
;break;
case1:
if（num%2==0）
{
wr_com（0x89）;
wr_dat（0x20）;
}
else
{
wr_com（0x89）;
wr_dat（0x2d）;
}
break;
case2:
if（num==0）
{
wr_com（0x8a）;
wr_dat（0x20）;
bai=num;
}
else
{
wr_com（0x8a）;
wr_dat（num+0x30）;
bai=num;
}
break;
case3:
if（（bai==0）&&（num==0））
{
wr_com（0x8b）;
wr_dat（0x20）;
shi=num;
}
else
{
wr_com（0x8b）;
wr_dat（num+0x30）;
shi=num;
}
break;
case4:
wr_com（0x8c）;
wr_dat（num+0x30）;
wr_com（0x8d）;
wr_dat（0x2e）;//显示小数点
ge=num;
break;
case5:
wr_com（0x8e）;
wr_dat（num+0x30）;
xiaoshu=num;
break;
case6:
wr_com（0xc1）;
wr_dat（num+0x30）;
Kp_ge=num;
wr_com（0xc2）;
wr_dat（0x2e）;//显示小数点
break;
case7:
wr_com（0xc3）;
wr_dat（num+0x30）;
Kp_xiao=num;
break;
case8:
wr_com（0xc6）;
wr_dat（num+0x30）;
wr_com（0xc7）;
wr_dat（0x2e）;//显示小数点
Ki_ge=num;
break;
case9:
wr_com（0xc8）;
wr_dat（num+0x30）;
Ki_xiao=num;
break;
case10:
wr_com（0xcb）;
wr_dat（num+0x30）;
Kd_ge=num;
wr_com（0xcc）;
wr_dat（0x2e）;//显示小数点
break;
case11:
wr_com（0xcd）;
wr_dat（num+0x30）;
Kd_xiao=num;
break;
}
}
}
}
/******************************ds1820程序***********************************/
voiddelay_18B20（unsignedinti）//延时1微秒
{
while（i--）;
}
voidds1820rst（）/*ds1820复位*/
{
unsignedcharx=0;
DQ=1;//DQ复位
delay_18B20（4）;//延时
DQ=0;//DQ拉低
delay_18B20（100）;//精确延时大于480us
DQ=1;//拉高
delay_18B20（40）;
}
uchards1820rd（）/*读温度数据*/
{
unsignedchari=0;
unsignedchardat=0;
for（i=8;i>0;i--）
{
DQ=0;//给脉冲信号
dat>>=1;
DQ=1;//给脉冲信号
if（DQ）
dat|=0x80;
delay_18B20（10）;
}
return（dat）;
}
voidds1820wr（ucharwdata）/*写数据*/
{
unsignedchari=0;
for（i=8;i>0;i--）
{
DQ=0;
DQ=wdata&0x01;
delay_18B20（10）;
DQ=1;
wdata>>=1;
}
}
read_temp（）/*读取温度值并转换*/
{
uchara,b;
ds18
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