数字温度控制器的设计.docx
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数字温度控制器的设计
数字温度控制器的设计
王宁
1001应用电子
1、实验项目
数字温度控制器的设计
2、实验要求
用AT89C51单片机作为控制器，检测数字温度传感器DS18B20,并将检测到的温度信息和当前电机转动方向显示在1602LCD液晶显示模块上。
温度控制范围在20+学号尾数℃——35℃，占空比调整，每变化0.1℃时占空比调整学号尾数。
当温度在28℃-35℃之间时，第一行显示“XXX.X℃STOP”,第二行显示“TG!
H/L:
0%”,驱动直流电机的PWM波占空比为0，直流电机不转动；
当温度在高于35℃时，第一行显示“XXX.X℃CWD”,第二行显示“TH!
H/L:
XXX%”,直流电机顺时针转动，温度每上升0.1℃，驱动直流电机的PWM波占空比增加8%；
当温度在低于28℃时，第一行显示“XXX.X℃CCWD”,第二行显示“TL!
H/L:
XXX%”,直流电机逆时针转动，温度每下降0.1℃，驱动直流电机的PWM波占空比增加8%；
另：
显示增加班级、姓名、学号等信息
完成程序，生成hex文件，运行仿真
3、实验原理图
图1显示为：
第一行显示“温度STOP（电机工作状态）姓名首字母”
第二行显示“TG!
（温度状态）H/L:
0%（占空比）学号”
图1
图2温度传感器的连接方式，显示温度值；
图2
图3为电机接线图
图3
图4为电路原理总图
图4
4、程序设计
#include
//引脚定义
sbitRS=P2^0;//1602LCDRS
sbitRW=P2^1;//1602LCDRW
sbitE=P2^2;//1602LCDE
sbitMoto1=P2^3;//直流电机控制端
sbitMoto2=P2^4;//直流电机控制端
sbitDQ=P2^5;//DS18B20DQ
//宏定义
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineLcdDataP0
#defineCWDMoto1=1;Moto2=0
#defineCCWDMoto1=0;Moto2=1
#defineStopMoto1=1;Moto2=1
//全局变量定义
ucharHPulseNum;//高电平数（PWM波高电平持续长度）
ucharLPulseNum;//低电平数（PWM波低电平持续长度）
uintNumChange;
bitTempFlag;//正负温度标志：
温度为正Temp_Flag=0，否则为1
uintTemp;//温度值
ucharMotoStatus;//直流电机转向状态0CWD（顺时针方向）1CCWD（逆时针方向）
bitPulseStatus;//PWM波状态，0高电平1低电平
//函数申明
voidDelayms（uintxms）;//ms级延时函数
voidWriteLcd（ucharDat,bitx）;//写1602LCD指令、数据函数
voidInitLCD（void）;//初始化1602LCD函数
voidStatusLCD（void）;//1602LCD显示状态函数
voidInitT0（void）;//初始化定时器T0函数
voidDelayus（ucharxus）;//us级延时函数
bitInit_DS18B20（void）;//初始化DS18B20函数
ucharRead_DS18B20（void）;//读DS18B20函数
voidWrite_DS18B20（ucharDat）;//写DS18B20函数
voidGetTemp（）;//取温度函数
voidMotoControl（）;
ucharFirstLine[16]={"CSTOPwn"};//用于1602LCD第一行显示的数组
ucharSecondLine[16]={"TG!
H/L:
0%28"};//用于1602LCD第二行显示的数组
voidDelayms（uintxms）//延时程序
{
uinti,j;
for（i=xms;i>0;i--）
for（j=110;j>0;j--）;
}
voidWriteLcd（ucharDat,bitx）//写1602LCD指令、数据函数
{
E=0;
LcdData=Dat;
RS=x;//写指令时x=0，写数据时x=1
RW=0;
E=1;
Delayms
（1）;
E=0;
}
voidInitLcd（void）//初始化1602LCD函数
{
WriteLcd（0x38,0）;//功能设定（38H）
WriteLcd（0x0C,0）;//显示开、关设定（0CH）
WriteLcd（0x06,0）;//输入模式设定（06H）
WriteLcd（0x01,0）;//清除显示（01H）
}
voidStatusLCD（void）//1602LCD显示状态函数
{
if（TempFlag）FirstLine[0]='-';//如果温度值为负，显示负符号
elseFirstLine[0]='';//否则不显示温度符号
if（Temp<1000）FirstLine[1]='';//如果温度值小于100，百位显示空白（不显示0）
elseFirstLine[1]=Temp/1000+0x30;//取温度百位并转换成ASCII码
if（Temp<100）FirstLine[2]='';//如果温度值小于10，十位显示空白（不显示0）
else
FirstLine[2]=Temp%1000/100+0x30;//取温度十位并转换成ASCII码
FirstLine[3]=Temp%100/10+0x30;//取温度个位并转换成ASCII码
FirstLine[4]='.';//显示小数点
FirstLine[5]=Temp%10+0x30;//取温度十分位并转换成ASCII码
FirstLine[6]=0xDF;//显示℃中C前面的小圆
if（NumChange!
=0）
{
if（MotoStatus==1）//顺时针时显示CWD
{
FirstLine[9]='';
FirstLine[10]='C';
FirstLine[11]='W';
FirstLine[12]='D';
}
if（MotoStatus==2）//逆时针时显示CCWD
{
FirstLine[9]='C';
FirstLine[10]='C';
FirstLine[11]='W';
FirstLine[12]='D';
}
}
else
{
FirstLine[9]='S';
FirstLine[10]='T';
FirstLine[11]='O';
FirstLine[12]='P';
}
if（（TempFlag）|（Temp<280））//如果温度为负或小于25度，温度过低
SecondLine[1]='L';//改写1602LCD第二行显示内容
if（（!
TempFlag）&（Temp>=280）&（Temp<=350））//如果温度为正且在25℃~30℃之间，温度正常
SecondLine[1]='G';//改写1602LCD第二行显示内容
if（（!
TempFlag）&（Temp>350））//如果温度为正且大于30度，温度过高
SecondLine[1]='H';//改写1602LCD第二行显示内容
if（NumChange<100）//占空比小于100%时，不显示百位
SecondLine[8]='';
else
SecondLine[8]=NumChange/100+0x30;//取占空比百位并转换成ASCII码
if（NumChange<10）//占空比小于10%时，不显示十位
SecondLine[9]='';
else
SecondLine[9]=NumChange%100/10+0x30;//取占空比十位并转换成ASCII码
SecondLine[10]=NumChange%10+0x30;//取占空比个位并转换成ASCII码
}
voidDelayus（ucharxus）//晶振为12MHz，延时时间为2i+5us
{
while（--xus）;
}
bitInit_DS18B20（void）//初始化DS18B20函数
{
bitx;
DQ=1;
DQ=0;
Delayus（250）;
DQ=1;
Delayus（27）;
if（!
DQ）x=0;
elsex=1;
Delayus（250）;
DQ=1;
returnx;
}
ucharRead_DS18B20（void）//读DS18B20函数
{
uchari=0,Dat=0;
for（i=0;i<8;i++）
{
DQ=1;
DQ=0;
Dat>>=1;
DQ=1;
if（DQ）Dat|=0x80;
DQ=1;
Delayus（30）;
}
returnDat;
}
voidWrite_DS18B20（ucharDat）//写DS18B20函数
{
uchari=0;
for（i=0;i<8;i++）//循环8次，写入一个字节
{
DQ=1;//未发送前的状态
Dat>>=1;//将要传送的最低位放入CY
DQ=0;//将总线拉低，产生写时序
DQ=CY;//将要传送的位状态送到总线上
Delayus（30）;//延时50us，即保持总线状态，待DS18B20采样
DQ=1;//恢复期，总线置1
}
}
voidGetTemp（void）//获取温度函数
{
uchara=0,b=0;
TR0=0;
Init_DS18B20（）;
Write_DS18B20（0xcc）;//跳过ROM
Write_DS18B20（0x44）;//开启温度转换
Init_DS18B20（）;
Write_DS18B20（0xcc）;//跳过ROM
Write_DS18B20（0xbe）;//读暂存器
a=Read_DS18B20（）;//读取高速暂存字节0，温度低8位
b=Read_DS18B20（）;//读取高速暂存字节1，温度高8位
Temp=b;
Temp<<=8;
Temp=Temp|a;//将高、低位温度编码合在一起
if（b>=8）//判断温度值是否为负，如果温度高字节大于等于8说明温度值为负
{
Temp=~Temp+1;//将补码转换成原码
TempFlag=1;//温度标志为1，表示温度为负
}
else
{
TempFlag=0;//温度标志为0，表示温度为正
}
Temp=Temp*0.0625*10+0.5;//将温度编码转换成温度值放大10倍加0.5是为了四舍五入
TR0=1;
}
voidInitT0（void）//初始化外部中断INT0和定时器T0
{
EA=1;
ET0=1;
TMOD=0x02;//T0工作于定时、方式2
TH0=6;//250us定时
TL0=6;
TR0=1;//启动定时器
}
voidT0Serv（）interrupt1//T0定时器中断服务函数
{
if（!
PulseStatus）//如果当前处于PWM波高电平段
{
if（HPulseNum--!
=0）//如果高电平段延时计数不为0
{
if（MotoStatus!
=0）//如果MotoStatus!
=0（为0是停止状态）
{
if（MotoStatus==1）
{
CWD;//顺时针驱动直流电机
}
else//MotoStatus=1
{
CCWD;//逆时针驱动直流电机
}
}
}
Else//高电平段延时计数为0
{
PulseStatus=!
PulseStatus;//取反PWM波电平状态
LPulseNum=100-NumChange;
}
}
Else//当前处于PWM波低电平段
{
if（LPulseNum--!
=0）
{
Stop;//停止驱动直流电机
}
else
{
PulseStatus=!
PulseStatus;//取反PWM波电平状态
HPulseNum=NumChange;
}
}
}
voidMotoControl（）
{
if（（!
TempFlag）&（Temp>350））
{
MotoStatus=1;
NumChange=（Temp-350）*8;
if（NumChange>=100）NumChange=100;//控制上限
}
if（（!
TempFlag）&（Temp<=350）&（Temp>=280））
{
MotoStatus=0;
NumChange=0;
}
if（（Temp<280）|（TempFlag））
{
MotoStatus=2;
NumChange=（280-Temp）*8;
if（（NumChange>=100）|（TempFlag））NumChange=100;//控制上限
}
}
voidmain（）
{
uchary;
InitLcd（）;//初始化1602LCD
HPulseNum=NumChange;//装载PWM波高电平段延时计数，为高电平段延时做准备
InitT0（）;//初始化外部中断INT0和定时器T0
while
（1）
{
GetTemp（）;
Delayms（500）;//延时0.5s，降低温度读取频率
MotoControl（）;//根据当前工作状态改变1602LCD显示状态
StatusLCD（）;//指定送入的字符显示于1602LCD第一行第一个字符位置
WriteLcd（0x80,0）;
for（y=0;y<16;y++）//循环送入
WriteLcd（FirstLine[y],1）;//向1602LCD送第一行显示内容数组
WriteLcd（0xc0,0）;
for（y=0;y<16;y++）//循环送入
WriteLcd（SecondLine[y],1）;//向1602LCD送第二行显示内容数组
}
}
5、实验过程
利用keil软件编写程序，利用仿真软件绘制原理图，将生成的.hex文件装入原理图进行仿真运行
6、实验小结
注意占空比的调整，如何利用程序合理调整及分配电机运行的速度，2*16的LCD的显示及如何合理写入字符串与字符。
温度传感器的初始化和写、读的程序编写。
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