基于单片机的水温自动控制系统方案设计书.docx

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基于单片机的水温自动控制系统方案设计书

一、题目要求及分析

要求设计一个水温控制系统，能正常控制和测量温度范围，用AT89C51控制DS18B20，读取数据对DS18B20转换后的数据进行处理，转换成实际温度，使用6位数码管显示DS18B20测出的温度。

二、系统总体方案

1、温度传感器选择

采用DS18B20单线数字温度传感器做温度检测器。

DS18B20能够直接将所采集的信号进行模|数转换

2、LED显示方案

系统需要采用6位LED数码管显示，LED显示有动态显示和静态显示。

本次采用动态显示，增加74LS245芯片最为LED数码管的驱动，采用共阴极的LED，其中单片机的P1口为LED的段码输出口，P3.0~P3.5分别是LED的位码输出口

三、硬件电路组成部分

（1）DS18B20温度采集电路

DS18B20有3个引脚，GND接地信号、DQ数据输入\输出引脚、VDD外接供电电源输入端。

如图示：

DS18B20温度值格式表，如下图所示。

这是12位转换后得到的12位数据，存储在DS18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得温度大于0，这5位为0，只要将测得得数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1测得的数值需要取反加1再乘0.0625即可得到实际温度。

高8为中的高五位是符号位，表示温度是零上还是零下。

高8位中的低三位和低8为中的高4位构成温度的整数部分。

低8位中的低4位为温度的小数部分。

（2）数码管LED

（3）单片机外部时钟电路

（4）单片机复位电路

四、软件设计

1、主程序

2、DS18B20复位子程序

Y

3、DS18B20读温度子程序

4、DS18B20数据处理子程序

五、程序

（一）编写、汇编源程序

。

变量定义

DQBITP2.4。

DS18B20数据位

FLAG1BIT00H

SIGNBIT01H

MSBEQU30H

LSBEQU31H

INTEGEQU32H

DECIMEQU33H

SEG-SEQU34H

SEG-I3EQU35H

SEGI2EQU36H

SEG-I1EQU37H

SEG-D1EQU38H

SEG-CEQU39H

；主程序

ORG0000H

MAINLCALLINIT-1820

LCALLGET-TEMPER

LCALLDATA-PPOC

LCALLSEG-GEN

LCALLDISPLAY

SJMPMAIN

。

DS18B20复位初始化子程序

INIT-1820:

SETBDQ

NOP

CLRDQ

MOVR1，#3

TSR1:

MOVR0,#107

DJNZR0，$

DJNZR1,TSR1

SETBDQ

NOP

NOP

NOP

MOVR0,#25H

TSR2:

JNBDQ,TSR3

DJNZR0,TSR2

LJMPTSR4

TSR3:

SETBFLAG1

LJMPTSR5

TSR4:

CLRFLAG1

LJMPTSR6

TSR5:

MOVR0,#117

DJNZR0,$

TSR6:

SETBDQ

RET

。

读出转换后的温度值

GET-TEMPER:

SETBDQ

LCALLINIT-1820

JBFLAG1,TSS2

RET

TSS2：

MOVA,#0CCH

LCALLWRITE-1820

MOVA,#44H

LCALLWRITE-1820

LCALLDELAY

LCALLINIT-1820

MOVA,#0CCH

LCALLWRITE-1820

MOVA,#0BEH

LCALLWRITE-1820

LCALLREAD-1820

RET

。

写DS18B20的子程序

WRITE-1820：

MOVR2，#8

CLRC

WR1：

CLRDQ

MOVR3，#6

DJNZR3，$

RRCA

MOVDQ,C

MOVR3，#23

DJNZR3，$

SETBDQ

NOP

DJNZR2，WR1

SETBDQ

RET

。

读DS18B20的程序

READ-18200：

MOVR4,#2

MOVR1，#31H

RE00：

MOVR,#8

RE01：

CLRC

SETBDQ

NOP

NOP

CLRDQ

NOP

NOP

NOP

SETBDQ

MOVR3，#9

RE10：

DJNZR3，RE10

MOVC,DQ

MOVR3，#23

DJNZR3,$

RRCA

DJNZR2，RE01

MOV@R1，A

DECR1

DJNZR4，RE00

RET

。

数据处理子程序

DATA-PROC:

CLRC

CLRSIGN

MOVA,MSB

RLCA

JCNEG

LJMPPROC

NEG:

CLRC

SETBSIGN

MOVA,LSB

CPLA

ADDA,#1

MOVLSB,A

MOVA,MSB

CPLA

ADDCA,#0

MOVMSB,A

PROC:

MOVA,LSB

ANLA,#0FH

MOVDECIM,A

MOVA,MSB

SWAPA

ANLA,#0F0H

MOVINTEG,A

MOVA,LSB

SWAPA

ANLA,#0FH

MOVR0，INTEG

ORLA,R0

MOVINTEG,A

RET

。

生成显示码子程序

SEG-GEN：

MOVDPTR,#TABLE

JBSIGN,S-NEG

MOVSEG-S,#00H

SJMPS-INT

S-NEG:

MOVSEG-S,#40H

S-INTMOVA,INTEG

MOVB,#100

DIVAB

MOVCA,@A+DPTR

MOVSEG-I3，A

MOVA,B

MOVB,#10

DIVAB

MOVCA,@A+DPTR

MOVSEG-I2，A

MOVA,B

MOVCA,@A+DPTR

ORLA,#80H

MOVSEG-I1，A

MOVDPTR,#FLOAT-TAB

MOVA,DECIM

MOVCA,@A+DPTR

MOVDPTR,#TABLE

MOVCA,@A+DPTR

MOVSEG-D1，A

MOVSEG-C,#39H

RET

。

显示子程序

DISPLAY:

MOVP3，#0FFH

CLRP3.0

MOVP1，SEG-S

LCALLDELAY

SETBP3.0

CLRP3.1

MOVP1，SEG-I3

CALLDELAY

SETBP3.1

CLRP3.2

MOVP1，SEG-I2

LCALLDELAY

SETBP3.2

CLRP3.3

MOVP1，SEG-I1

LCALLDELAY

SETBP3.3

CLEP3.4

MOVP1，SEG-D1

LCALLDELAY

SETBP3.4

CLRP3.5

MOVP1，SEG-C

LCALLDELAY

SETBP3.5

RET

。

延时子程序，延时5秒

DELAY:

MOVR5，#5

D1：

MOVR6，#248

DJNZR6，$

DJNZR5，D1

RET

。

TABLE:

DB3FH,06H,5BH,4FH,66H

DB6DH,7DH,07H,7FH,6FH

FLOAT-TABDB00,01,01,02,03,03,04,04,05,06,06,07,08,08，

DB09,09

END

（二）程序仿真

1、先在protues仿真软件中搭建硬件电路；

2、根据设计思想和硬件电路在keil2中编写程序代码调试通过并生成.axm文件；

3、双击protues仿真电路中的单片机，将.axm文件添加到单片机中，然后运行观察结

果。

（三）结果分析

能够从温度传感器中获得温度数据，程序能正常执行，测得结果有一定的误差，总之，效果还行。

六、心的体会

本设计以单片机为核心部件的控制系统，利用软件编程，最终实现设计要求。

这次课程设计历时两个星期，从一开始的确定课题，理论学习，到后来的资料查找，

再到调试仿真，这一切都使我的理论知识和动手能力进一步提高。

在本次课程设计中，遇到了很多困难，如查找元器件，写程序，调试仿真，但通过仔细分析以及查找资料后解决了问题，提高了自己解决问题的能力。

在这个过程中我感受颇多，它不仅是一个对我这学期知识学习情况和我的应用动手能力的检验，而且还是我面对困难的心态，做事的毅力和耐心的考验，同时让我深刻感受到了做课程设计意义的所在，在整个过程中受到了同学的帮助，在此表示感谢！