整理基于cpu的8led温度控制c编程.docx
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整理基于cpu的8led温度控制c编程
课程设计实验报告
题目：
基于单片cpu的8led温度显示控制器的设计
一,实验目的和要求
1，Proteus软件的MCS51单片机仿真学习
2，根据提供的参考工程，在proteus平台自己重新设计实验电路所需要的电器原理图，并在此基础上编写相对应的程序，实现其功能，学习proteus软件的使用，其中包括原理图器件的选取，原理图的电气连接，程序的编写编译以及运行，并能查出其错误等。
基本要求：
用热敏电阻或温度传感器作温度探头，通过AD转换器变换，把温度数据转换成BCD码在LCD上显示。
显示精度±0。
5℃
能记录和回放温度参数，记录间隔可任意设定（1S到1h，步长1s）
回放数据速度可设定
画出温度变化曲线。
发挥部分：
1显示精度提高到±0。
1℃
2显示精度提高到±0。
01℃
3与实际温度计温度比较，找出温度显示误差曲线，在报告中描出，并分析误差来源4实现温度自动补赏
二，实验仪器
微型计算机一台
三，实验原理
温度测量通常可以用两种方式来实现，一种是用热敏电阻之类的器件，由于感温效应，热敏电阻的阻值能够随温度变化，当热敏电阻接入电路，测量过它的电流或其两端的电压就会随温度变化发生响应的变化，在将温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转化后，发送到单片机进行处理，通过显示电路，就可以将被测温度显示出来。
这种设计需要用到A/D转换电路，其测温电路比较麻烦。
第二种方法是用温度传感器芯片。
温度传感器芯片能把温度信号转换成数字信号，直接发送给单片机，转换后通过显示电路既可以显示。
四，基本芯片及其原理
单片机微型计算机简称单片机，是指在一块芯片体上集成了中央处理器CPU、随机存储器RAM、程序存储器ROM或EPROM、定时器/计数器、中断控制器以及串行和并行I/O接口等部件，构成一个完整的微型计算机。
目前，新型单片机内还有A/D及D/A转换器、高速输入/输出部件、DMA通道、浮点运算等特殊功能部件。
由于它的结构和指令功能都是按工业控制设计要求设计的，特别适用于工业控制及其数据处理场合，因此，确切的称谓是微控制器，单片机只是习惯称呼。
（1）单片机的特点
1）有优异的性能价值比。
2）集成度高、体积小、有很高的可靠性。
单片机把各个功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。
另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取措施，适合于恶劣环境下工作；也易于产品化。
3）控制功能强。
为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有及其丰富的转移指令、I/O口逻辑操作及位处理指令。
一般来说，单片机的逻辑控制功能及运行速度高于同意档次的微机。
4）单片机的系统扩展和系统配置都比较典型、规范，而且非常容易构成各种规模的应用系统。
（2）单片机并行I/O接口的扩展
单片机与外部交换信息是通过I/O接口电路来实现的。
AT89C51单片机本身有4个8位的并行I/O口P0-P3，但实际使用时往往再增加些I/O口，以便与外部设备交换数据。
AT89C51单片机外部RAM和扩展I/O接口是统一编址的。
用户可以把外部64KBRAM空间的一部分作为扩展I/O接口地址空间，每一个I/O接口相当于一个RAM存储单元，访问外部RAM存储单元就像访问外部I/O接口，即用“MOVX”指令对扩展I/O接口进行输入输出操作。
查询式键盘属于独立式键盘，键盘的各个按键之间彼此是独立的且是最简单的键盘电路。
每个键地接入一根数据输入线。
如图所示。
注意：
由于每一个按键均需要一根I/O口线，当键盘按键数量比较多时，需要的I/O口线也较多，因此独立式键盘只适合于按键较少的应用场合。
一般情况下，按键数等于占用I/O端口数。
查询式键盘的结构图如图所示：
P1.0
P1.1
图2-5查询式键盘的接口电路
查询式键盘可以工作在多种方式下，中断方式、程序查询方式、定时查询发送和中断查询方式。
在中断模式下，按键的数量受到外部中断源的限制。
在有特殊需要的场合，还可以借用内部的定时器中断。
所以在这种模式下，按键的数目小于外部中断源和单片机定时器数量之和。
程序查询和定时查询类似，都是通过读I/O状态，当有键被按下时相应的I/O口线变为低电平，而未被按下的键对应的I/O口线保持为高电平，这样通过读I/O口状态可判断是否有键按下和哪一个键被按下。
温度传感器及其原理
温度传感器是一种将温度变化转换为电量变化装置。
将温度变化转换为热电势变化的称热电偶传感器。
将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器；金属热电阻式传感器简称为热电阻，半导体热电阻式传感器简称为热敏电阻。
温度传感在工业生产、科学研究、民用生活等许多领域得到广泛应用。
电阻式传感器广泛被用于-200～960℃范围内的温度。
是利用导体或半导体的电阻随温度变化而变化的性质而工作的，用仪表测量出热电阻的阻值变化，从而得到与电阻值对应的温度值。
电阻式传感器分为金属热电阻传感器和半导体热电阻传感器两大类。
前者称为热电阻，后者称为热敏电阻。
对于热敏电阻，需要了解以下几点：
（1）测温原理及特性
NTC热敏电阻研制的较早，也较成熟。
最常见的是由金属氧化物组成。
根据不同的用途，NTC又可以分为两大类。
第一类用于测量温度。
它的电阻值与温度之间呈负的指数关系。
第二类为负的突变型，当其温度上升到某设定值时，其电阻值突然下降，多用于各种电子电路中抑制浪涌电流，起保护作用。
典型的PTC热敏电阻通常是在钛酸钡陶瓷中加入施主杂质以增大电阻温度系数。
（2）热敏电阻的应用
热敏电阻具有尺寸小、响应速度快、阻值大、灵敏度高等特点，因此它在许多领域被广泛应用。
（3）热敏电阻的温度补偿
热敏电阻可以在一定的温度范围内对某些元件进行温度补偿。
热敏电阻可以用于温度控制：
温度传感器的作用是将温度经过热敏电阻Rt转换为电压信号。
在本课题中温度范围的计算原理：
首先把A/D转换中电位器旋钮顺时针旋到底，即模拟信号的输入不衰减，选取两个温度状态T1、T2,分别测量出其模拟输出电压V1、V2；根据0809的输入范围在0到5伏，即可计算出温度极限。
0伏时对应的温度TL:
T1-（V1-0）（T2-T1）/（V2-V1）。
5伏时对应的温度TH:
T1-（V1-5）（T2-T1）/（V2-V1）
本实验中近似计算TH为150摄氏度，TL为-50摄氏度。
程序温度的计算原理：
首先用温度范围除以0到256（即每个十六进制数的温度增长率），然后乘以模拟转换的数字量，即得到升高的温度，在和最低温度相加，就可以得到实际的温度值。
其公式为：
TL+AX（TH-TL）/256
TL:
显示的最低温度
TH:
显示的最高温度
AX:
模拟电压所转换的数字量
LED显示器结构与原理
LED显示器由7条发光二极管组成显示字段，有的还带有一个小数点dp将7段发光二极管阴极连在一起，成为共阴极接法，当某个字段的阳极为高电平时，对应的字段就点亮。
共阳极接法是将LED的所有阳极并接后就连到+5V上，当某一字段的阴极为0时，对应的字段就点亮。
五，显示设计
实验原理图：
三张图分别代表，实验连接图，实验时间记录图，温度记录控制图
置存储取首址；显示缓冲区首址（对应字形码）；置串行输出口即RXD，置时钟输出口即TXD；存入显示数据。
表头地址；查表指令；段码地址指针，显示段码字节数；输出子程序；取段码；段码左移则输出一位段码然后发送脉冲一位。
显示程序流程图
LED显示器流程图如图所示：
A/D转换子程序设计
显示缓冲器存放0AH，0DH，－，0XH，0XH；串行静态显示“AD–XX”XX表示0～F；A/D地址清零，启动A/D转换器，延时等待转换结果然后读入结果送入数码管显示。
累加器内容存入B中，A的内容高四位与低四位交换，A的内容高四位清零，A/D转换结果高位送入DBUF3中，取出A/D转换后的结果，A的内容高四位清零则结果低位送入DBF4中；串行静态显示“AD–XX”。
静态显示子程序；显示表头地址；取段码到TEMP中去显示段码地址指针读出段码字节数；移位次数取段码；段码左移；输出一位段码；发送一个一位脉冲。
A/D转换流程图
A/D转换流程图如图所示：
键盘部分
查询式键盘程序设计
先初始化地址参数,显示缓冲区初始；输入前，锁存器置“1”；读取键盘状况；有键按下，若无键按下返回；延时去抖动；确有键按下则从键表中取键值然后相比较，若相等则等键释放，延时去抖动得键码；若不相等，到继续访问键值表，键值不在键值中，即多键同时按下；然后键表值静态显示。
查询式键盘流程图
查询式键盘流程图如图所示：
温度传感器部分
温度传感器的程序设计
输入A/D端口地址；显示温度，将正负值区分显示；显示“–”号时求补码；显示“”时存入显示内容，读入结果，计算温度。
其公式为：
TL+AX（TH-TL）/256（TL:
显示的最低温度TH：
显示的最高温度AX：
模拟电压所转换的数字量）
温度检测的流程图
温度检测流程图如图所示：
温度控制系统的总流程图如图所示：
实验程序设计
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
ucharcodetab2[]="00:
00:
00000";
ucharcodetab3[]="temp:
.";
inttab5[]={0,0,00};
sbitDQ=P2^4;
charcodetab[4][4]={{1,4,7,10},
{2,5,8,0},{3,6,9,11},{12,13,14,15}};
uchara,miao,shi,fen,tt,key1n,key3n,key2n,nian,yue,r,nianb,speak,wendu,wendu1,wendu3,miao1,shu,shu1,wendu4;
unsignedcharcodedotcode[167]={0,6,12,19,25,31,37,44,50,56,62,69,75,81,87,94};
sbitrs=P2^5;sbiten=P2^7;sbitrw=P2^6;
#defineyh0x80//第一行的初始位置
#defineer0x80+0x40//第二行初始位置
sfrDBPort=0x80;
unsignedchartt,tt1;
unsignedchart[2],*pt;
voiddelay（uintz）
{uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
//定义DQ引脚为P3.4
/***********ds18b20延迟子函数（晶振12MHz）*******/
/************DS18B20对时间要求很严,但只能长不能短
*************在11.0592M下也行,因为时间长些********/
voiddelay_18B20（unsignedinti）
{while（i--）;
}
/**********ds18b20初始化函数**********************/
voidInit_DS18B20（void）
{
unsignedcharx=0;
DQ=1;//DQ复位
delay_18B20（8）;//稍做延时
DQ=0;//单片机将DQ拉低
delay_18B20（80）;//精确延时大于480us
DQ=1;//拉高总线
delay_18B20（14）;
x=DQ;//稍做延时后如果x=0则初始化成功x=1则初始化失败
delay_18B20（20）;
}
/***********ds18b20读一个字节**************/
unsignedcharReadOneChar（void）
{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（4）;
}
return（dat）;
}
/*************ds18b20写一个字节****************/
voidWriteOneChar（unsignedchardat）
{
unsignedchari=0;
for（i=8;i>0;i--）
{
DQ=0;
DQ=dat&0x01;
delay_18B20（5）;
DQ=1;
dat>>=1;
}
}
/**************读取ds18b20当前温度************/unsignedchar*ReadTemperature（）
{
unsignedchartt[2];
Init_DS18B20（）;
WriteOneChar（0xCC）;//跳过读序号列号的操作
WriteOneChar（0x4E）;////写入"写暂存器"命令,修改TH和TL和分辩率配置寄存器
//先写TH,再写TL,最后写配置寄存器
WriteOneChar（100）;//写入想设定的温度报警上限
WriteOneChar（4）;//写入想设定的温度报警下限
WriteOneChar（0x7f）;//写配置寄存器,格式为0R1R01,1111
//R1R0=00分辨率娄9位,R1R0=11分辨率为12位
delay_18B20（80）;//thismessageisweryimportant
Init_DS18B20（）;
WriteOneChar（0xCC）;//跳过读序号列号的操作
WriteOneChar（0x44）;//启动温度转换
delay_18B20（80）;//thismessageisweryimportant
Init_DS18B20（）;
WriteOneChar（0xCC）;//跳过读序号列号的操作
WriteOneChar（0xBE）;//读取温度寄存器等（共可读9个寄存器）前两个就是温度
delay_18B20（80）;
tt[0]=ReadOneChar（）;//读取温度值低位
tt[1]=ReadOneChar（）;
return（tt）;
}
voidcovert1（void）//将温度转换为LCD显示的数据
{
unsignedcharTH=110,TL=-20;
unsignedcharx=0x00,y=0x00;
pt=ReadTemperature（）;
t[0]=*pt;pt++;t[1]=*pt;
if（t[1]>0x07）//判断正负温度
{wendu3=1;//0x2d为"-"的ASCII码
t[1]=~t[1];/*下面几句把负数的补码*/
t[0]=~t[0];/*换算成绝对值*********/
x=t[0]+1;/***********************/
t[0]=x;/***********************/
if（x>255）/**********************/
t[1]++;/*********************/
}
elsewendu3=0;//0xfe为变"+"的ASCII码
t[1]<<=4;//将高字节左移4位
t[1]=t[1]&0x70;//取出高字节的3个有效数字位
x=t[0];//将t[0]暂存到X,因为取小数部分还要用到它
x>>=4;//右移4位
x=x&0x0f;//和前面两句就是取出t[0]的高四位
x=t[1]|x;//将高低字节的有效值的整数部分拼成一个字节
wendu=x;
t[0]=t[0]&0x0f;//取有效的两位小数
x=t[0];
wendu1=dotcode[x];//分离出百分位
}
unsignedcharLCD_Wait（void）
{rs=0;
rw=1;delay
（1）;
en=1;delay
（1）;
//while（DBPort&0x80）;//在用Proteus仿真时，注意用屏蔽此语句，在调用GotoXY（）时，会进入死循环，
//可能在写该控制字时，该模块没有返回写入完备命令，即DBPort&0x80==0x80
//实际硬件时打开此语句
en=0;
returnDBPort;
}
voidLCD_Write（bitstyle,unsignedcharinput）
{en=0;rs=style;
rw=0;_nop_（）;
DBPort=input;_nop_（）;//注意顺序
en=1;_nop_（）;//注意顺序
en=0;_nop_（）;
LCD_Wait（）;
}
voidGotoXY（unsignedcharx,unsignedchary）
{
if（y==0）
LCD_Write（0,0x80|x）;
if（y==1）
LCD_Write（0,0x80+0x40+x）;
}
//sbits4=P0^3;
ucharnum,count,flag,flag1,flag2,flag3,s1num,j;
voidkeyscan（）;
write_1602com（ucharcom）//液晶写入指令函数
{en=0;
rs=0;//置为写入命令
rw=0;_nop_（）;P0=com;//送入数据
_nop_（）;
en=1;//拉高使能端
_nop_（）;
en=0;//完成高脉冲
_nop_（）;LCD_Wait（）;
}
write_1602dat（uchardat）
{en=0;
rs=1;//置为写入数据
rw=0;_nop_（）;P0=dat;//送入数据
_nop_（）;
en=1;_nop_（）;en=0;
_nop_（）;
LCD_Wait（）;
}
voidwrite_sfm（ucharadd,uchardat）//写时分秒
{uchargw,sw;
gw=dat%10;
sw=dat/10;
write_1602com（add+er）;
write_1602dat（0x30+sw）;
write_1602dat（0x30+gw）;
}
voidwrite_nyr（ucharadd,uchardat）//写时分秒
{uchargw,sw;
gw=dat%10;
sw=dat/10;
write_1602com（add+yh）;
write_1602dat（0x30+sw）;
write_1602dat（0x30+gw）;
}
voidwrite（ucharadd）//写时分秒
{write_1602com（add+yh）;
write_1602dat（58）;
}
voidinit（）
{write_1602com（0x38）;//设置液晶工作模式
write_1602com（0x0c）;//开显示不显示光标
write_1602com（0x06）;//整屏不移动，指针加一
write_1602com（0x01）;
write_1602com（yh）;//字符写入的位置
for（a=0;a<16;a++）
{write_1602dat（tab3[a]）;
//delay（3）;
}
write_1602com（er+2）;
for（a=0;a<16;a++）
{
write_1602dat（tab2[a]）;
//delay（3）;
}
}
keys（）
{unsignedcharhang,lie,key;
if（P3!
=0x0f）
delay（5）;
if（P3!
=0x0f）
{switch（P3&0x0f）
{case0x0e:
lie=0;break;
case0x0d:
lie=1;break;
case0x0b:
lie=2;break;
case7:
lie=3;break;
}
P3=0xf0;
P3=0xf0;
switch（P3&0xf0）
{case0xe0:
hang=0;break;
case0xd0:
hang=1;break;
case0xb0:
hang=2;break;
case0x70:
hang=3;break;
}
P3=0x0f;
while（P3!
=0x0f）
P1_1=1;
P1_1=0;key=tab[hang][lie];
else
key=20;
speak=0;
return（key）;
}
charkbscan（）//键盘扫描
{intkey;key=keys（）;
if（key==10）
{key1n++;
if（key1n==6）
key1n=0;
}
if（key==12）
{
key3n++;
if（key3n==2）
key3n=0;
}
if（key==11）
{
key2n++;
if（key2n==6）
key2n=0;
}
while（key1n!
=0）
{
key=keys（）;
if（key==10）
{
key1n++;
if（key1n==7）
key1n=0;
}
switch（key1n）
{
case1:
TR1=0;//关闭定时器
//TR1=0;
write_1602com（er+0x02）;//写入光标位置
write_1602com（0x0f）;//设置光标为闪烁
break;
case2:
write_1602com（er+3）;//fen
//write_1602com（0x0f）;
break;
case3:
write_1602com（er+5）;//shi
//write_1602com（0x0f）;
break;
case4:
write_1602com（er+6）;//fen
//write_1602com（0x0f）
break;
case5:
write_1602com（er+8）;//shi
//write_1602com（0x0f）;
break;
case6:
write_1602com（er+9）;//fen
//write_1602com（0x0f）;
break;
case0:
write_1602com（0x0c）;//设置光标不闪烁
TR1=1;//打开定时器
break;
}
if（key<10）
{
write_1602dat（0x30+key）;
switch（key1n）
{
case1:
shi=shi%10+key*10;break;
case2:
shi=shi/10*10+key;
break;
case3:
fen=fen%10+key*10;
break;
case4:
升级会员 