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基于51單片機(jī)水溫控制系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)資料文檔

[復(fù)制鏈接]
ID:554654 發(fā)表于 2019-6-9 17:26 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)溫度的智能控制，溫度超過設(shè)置溫度上下線會(huì)蜂鳴器會(huì)響及LED小燈發(fā)出亮光產(chǎn)生報(bào)警，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫控為目的。
實(shí)訓(xùn)要求
（1）測(cè)量和控制溫度
（2）控制精度在正負(fù)1
（3）控制輸出通道為繼電器或雙向晶閘管
設(shè)計(jì)實(shí)施
1.系統(tǒng)概述
本實(shí)驗(yàn)采用51單片機(jī)和溫度傳感器18B20來設(shè)計(jì)的，溫度測(cè)量范圍寬，嚴(yán)密性高等特點(diǎn)，溫度設(shè)計(jì)采用逢0.5進(jìn)一的四舍五入的方法來消除其他客觀或非客觀因素帶來的不利影響，實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)溫度測(cè)量及顯示，本實(shí)驗(yàn)還可自行設(shè)置超溫報(bào)警和底紋報(bào)警控制，超出溫度范圍相應(yīng)的繼電器工作，繼電器可以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的加熱或制冷負(fù)載，上下限溫度可通過按鍵設(shè)定功能。
2.主要單元電路(或功能程序)設(shè)計(jì)與分析
下面從軟件電路方面分析電路各部分功能及其作用：
一 、首先介紹電路最核心的版塊
單片機(jī)最小系統(tǒng)
AT89C51是一種4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓 、高性能CMOS8位為微處理器存儲(chǔ)器，俗稱單片機(jī)。是一種高性能微處理器且為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且廉價(jià)的方案。  

2、晶振模塊

晶振能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的晶體在共振的狀體下工作，以提供穩(wěn)定精確的單頻震蕩。為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)，使系統(tǒng)各部分保持同步，通常與鎖相環(huán)電路配套使用。

  • 復(fù)位模塊

復(fù)位模塊在單片機(jī)上電啟動(dòng)的時(shí)候復(fù)位一次，當(dāng)按鍵按下的時(shí)候系統(tǒng)再次復(fù)位，如果釋放后再按下，系統(tǒng)還會(huì)復(fù)位。單片機(jī)rst引腳接收到2us以上的電平信號(hào)，只要保證電容的充放電時(shí)間大于2us，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位，所以電容值是可以改變的。本電路中按下復(fù)位鍵以后液晶顯示屏上會(huì)顯示最初的設(shè)置。

二、其它重要模塊

1、按鍵模塊

按鍵1設(shè)置功能

設(shè)置功能的作用是可以調(diào)節(jié)上下限溫度的限定值，比如溫度下限為10攝氏度，按下設(shè)置鍵可以選中液晶顯示屏中的下限溫度，按下加減鍵可以做溫度調(diào)整。

按鍵2加溫

按下按鍵2可以增加上下限設(shè)定溫度值。

按鍵3減溫

按下按鍵3可以減小上下限設(shè)定溫度值。


  • 蜂鳴器模塊

當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值上下限的時(shí)候，蜂鳴器模塊電路接通，蜂鳴器模塊開始工作發(fā)出刺耳的報(bào)警聲響。

3、18B20模塊

18b20模塊是一個(gè)溫度采集模塊，能夠?qū)崟r(shí)采集并傳輸溫度。具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)。采用單總線的接口方式 與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。單總線具有經(jīng)濟(jì)性好，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。測(cè)量溫度范圍寬，測(cè)量精度高 DS18B20 的測(cè)量范圍為 -55 ℃ ~+ 125 ℃ ; 在 -10~+ 85°C范圍內(nèi)，精度為 ± 0.5°C 。負(fù)壓特性電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作�！S18B20管腳排列：
　　1. GND為電源地;
　　2. DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端;
　　3. VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）
　　

三、上下限水溫報(bào)警顯示控制模塊

1、蜂鳴器、小燈報(bào)警模塊

Led燈報(bào)警模塊中接入了兩個(gè)繼電器控制當(dāng)溫度超過所設(shè)置溫度的上下限以后繼電器工作電路接通，led燈變亮發(fā)出報(bào)警信息。

2、顯示模塊

采用Lm016L液晶顯示屏，藍(lán)屏帶背光白字體。用于顯示控制溫度

  • 排阻

相同性質(zhì)的電阻排列在一起，在電路中共同作用。

3．硬件組裝與測(cè)試

硬件組裝與調(diào)試，先看仿真結(jié)果：

1 正常初始化溫度及運(yùn)行狀況

2上限溫度報(bào)警

3下限溫度報(bào)警

4 上下限溫度調(diào)節(jié)

設(shè)計(jì)過程中遇到的問題：

在設(shè)計(jì)電路的過程中遇到了顯示溫度，而小燈和蜂鳴器在溫度超過上下限之后小燈不亮，蜂鳴器不報(bào)警的情況，經(jīng)查為電路接入電阻過高，導(dǎo)致元器件不能正常工作。

設(shè)計(jì)思路總流程圖


四．實(shí)訓(xùn)小結(jié)

通過本次實(shí)訓(xùn)讓自己認(rèn)識(shí)到了那些方面不足，那些方面需要改進(jìn)。使自己的動(dòng)手能力和查閱資料獨(dú)立思考的能力更加強(qiáng)大，再一個(gè)感謝指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)，讓自己懂得了更多的知識(shí)。

五．附錄

  1.主要電路圖和主程序流程圖。


4．程序設(shè)計(jì)與調(diào)試

  1. #include <reg51.h>
  2. #define uint unsigned int
  3. #define uchar unsigned char               
  4. #define LCD1602 P0
  5. sbit SET=P3^1;                            //定義調(diào)整鍵
  6. sbit DEC=P3^2;                            //定義減少鍵
  7. sbit ADD=P3^3;                            //定義增加鍵
  8. sbit BUZZ=P3^6;                            //定義蜂鳴器
  9. sbit ALAM=P1^2;                                //定義燈光報(bào)警
  10. sbit ALAM1=P1^4;
  11. sbit DQ=P3^7;                             //定義DS18B20總線I/O      
  12. sbit RS = P2^7;
  13. sbit EN = P2^6;
  14. bit shanshuo_st;                            //閃爍間隔標(biāo)志
  15. bit beep_st;                                     //蜂鳴器間隔標(biāo)志
  16. uchar x=0;                                      //計(jì)數(shù)器

  18. uchar code tab1[]={"Now Tem:   .  C "};
  19. uchar code tab2[]={"TH:   C  TL:   C"};
  20. uint c;
  21. uchar Mode=0;                             //狀態(tài)標(biāo)志
  22. signed char TH=40;                  //上限報(bào)警溫度，默認(rèn)值為40
  23. signed char TL=10;                   //下限報(bào)警溫度，默認(rèn)值為10
  24. void Delay_DS18B20(int num)
  25. {
  26.   while(num--) ;
  27. }
  28. void delay(uint xms)
  29. {
  30.         uint x,y;
  31.         for(x=xms;x>0;x--)
  32.          for(y=110;y>0;y--);
  33. }
  34. void Init_DS18B20(void)
  35. {
  36.   unsigned char x=0;
  37.   DQ = 1;         //DQ復(fù)位
  38.   Delay_DS18B20(8);    //稍做延時(shí)
  39.   DQ = 0;         //單片機(jī)將DQ拉低
  40.   Delay_DS18B20(80);   //精確延時(shí)，大于480us
  41.   DQ = 1;         //拉高總線
  42.   Delay_DS18B20(14);
  43.   x = DQ;           //稍做延時(shí)后，如果x=0則初始化成功，x=1則初始化失敗
  44.   Delay_DS18B20(20);
  45. }
  46. unsigned char ReadOneChar(void)
  47. {
  48.   unsigned char i=0;
  49.   unsigned char dat = 0;
  50.   for (i=8;i>0;i--)
  51.   {
  52.     DQ = 0;   
  53.     dat>>=1;
  54.     DQ = 1;   
  55.     if(DQ)
  56.     dat|=0x80;
  57.     Delay_DS18B20(4);
  58.   }
  59.   return(dat);
  60. }
  61. void WriteOneChar(unsigned char dat)
  62. {
  63.   unsigned char i=0;
  64.   for (i=8; i>0; i--)
  65.   {
  66.     DQ = 0;
  67.     DQ = dat&0x01;
  68.     Delay_DS18B20(5);
  69.     DQ = 1;
  70.     dat>>=1;
  71.   }
  72. }
  73. unsigned int ReadTemperature(void)
  74. {
  75.   unsigned char a=0;
  76.   unsigned char b=0;
  77.   unsigned int t=0;
  78.   float tt=0;
  79.   Init_DS18B20();
  80.   WriteOneChar(0xCC);  //跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作
  81.   WriteOneChar(0x44);  //啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換
  82.   Init_DS18B20();
  83.   WriteOneChar(0xCC);  //跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作
  84.   WriteOneChar(0xBE);  //讀取溫度寄存器
  85.   a=ReadOneChar();     //讀低8位
  86.   b=ReadOneChar();    //讀高8位
  87.   t=b;
  88.   t<<=8;
  89.   t=t|a;
  90.   tt=t*0.0625;
  91. t= tt*10+0.5;     //放大10倍輸出并四舍五入
  92.   t= tt*10+0.5;
  93.   return(t);
  94. }
  95. void check_wendu(void)
  96. {
  97.         c=ReadTemperature()-5; //獲取溫度值并減去DS18B20的溫漂誤差
  98.         if(c>1200)
  99.         c=1200;
  100. }
  101. void write_1602com(uchar com)
  102. {
  103.         RS=0;//數(shù)據(jù)/指令選擇置為指令
  104. //        rw=0; //讀寫選擇置為寫
  105.         LCD1602=com;//送入數(shù)據(jù)
  106.         delay(1);
  107.         EN=1;//拉高使能端，為制造有效的下降沿做準(zhǔn)備
  108.         delay(1);
  109.         EN=0;//en由高變低，產(chǎn)生下降沿，液晶執(zhí)行命令
  110. }
  111. void write_1602dat(uchar dat)
  112. {
  113.         RS=1;//數(shù)據(jù)/指令選擇置為數(shù)據(jù)
  114.        // rw=0; //讀寫選擇置為寫
  115.         LCD1602=dat;//送入數(shù)據(jù)
  116.         delay(1);
  117.         EN=1; //en置高電平，為制造下降沿做準(zhǔn)備
  118.         delay(1);
  119.         EN=0; //en由高變低，產(chǎn)生下降沿，液晶執(zhí)行命令
  120. }


  123. void lcd_init()
  124. {
  125.         uchar a;
  126.         write_1602com(0x38);//設(shè)置液晶工作模式，意思：16*2行顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)
  127.         write_1602com(0x0c);//開顯示不顯示光標(biāo)
  128.         write_1602com(0x06);//整屏不移動(dòng)，光標(biāo)自動(dòng)右移
  129.         write_1602com(0x01);//清顯示
  130.         write_1602com(0x80);//日歷顯示固定符號(hào)從第一行第1個(gè)位置之后開始顯示
  131.         for(a=0;a<16;a++)
  132.         {
  133.                 write_1602dat(tab1[a]);//向液晶屏寫日歷顯示的固定符號(hào)部分
  134.                 delay(3);
  135.         }
  136.         write_1602com(0x80+0x40);//時(shí)間顯示固定符號(hào)寫入位置，從第2個(gè)位置后開始顯示
  137.         for(a=0;a<16;a++)
  138.         {
  139.                 write_1602dat(tab2[a]);//寫顯示時(shí)間固定符號(hào)，兩個(gè)冒號(hào)
  140.                 delay(3);
  141.         }
  142. }
  143. void display()
  144. {
  145.         if(Mode==0)
  146.         {
  147.                 write_1602com(0x80+8);
  148.                 write_1602dat(c/1000+0x30);
  149.                 write_1602dat((c%1000)/100+0x30);
  150.                 write_1602dat(((c%1000)%100)/10+0x30);
  151.                 write_1602com(0x80+12);
  152.                 write_1602dat(((c%1000)%100)%10+0x30);
  153.                 write_1602com(0x80+13);
  154.                 write_1602dat(0xdf);
  155.                 write_1602com(0x80+0x40+3);
  156.                 write_1602dat(TH/10+0x30);
  157.                 write_1602dat(TH%10+0x30);
  158.                 write_1602dat(0xdf);
  159.                 write_1602com(0x80+0x40+12);
  160.                 write_1602dat(TL/10+0x30);
  161.                 write_1602dat(TL%10+0x30);
  162.                 write_1602dat(0xdf);                       
  163.         }                                                                 
  164. }
  165. void InitTimer(void)
  166. {
  167.         TMOD=0x1;
  168.         TH0=0x3c;
  169.         TL0=0xb0;     //50ms（晶振12M）
  170.         EA=1;      //全局中斷開關(guān)
  171.         TR0=1;
  172.         ET0=1;      //開啟定時(shí)器0
  173. }
  174. void KEY()
  175. {
  176.                         //功能鍵
  177.         if(SET==0)
  178.         {
  179.                 BUZZ=0;
  180.                 delay(10);
  181.                 if(SET==0)
  182.                 {
  183.                         Mode++;
  184.                         if(Mode==3)
  185.                         Mode=0;
  186.                         BUZZ=1;
  187.                 }
  188.                 while(SET==0)
  189.                 {
  190.                         if(Mode==0)
  191.                                 {
  192.                                       write_1602com(0x80+0x40+6);
  193.                                        write_1602com(0x0c);
  194.                                 }      
  195.                         else if(Mode==1)
  196.                                 {
  197.                                         write_1602com(0x80+0x40+4);
  198.                                         write_1602com(0x0f);
  199.                                 }      
  200.                         else
  201.                                 {
  202.                                         write_1602com(0x80+0x40+13);
  203.                                         write_1602com(0x0f);
  204.                                 }                                                      
  205.                 }
  206.         }
  207.         if(ADD==0&&Mode==1)
  208.         {
  209.                 BUZZ=0;
  210.                 delay(10);
  211.                 if(ADD==0)      
  212.                 {
  213.                         TH++;
  214.                         if(TH>=99)      
  215.                         TH=99;
  216.                         write_1602com(0x80+0x40+3);
  217.                         write_1602dat(TH/10+0x30);
  218.                         write_1602dat(TH%10+0x30);
  219.                         write_1602com(0x80+0x40+4);      
  220.                         BUZZ=1;
  221.                 }
  222.                 while(ADD==0);
  223.         }
  224.         if(DEC==0&&Mode==1)
  225.         {
  226.                 BUZZ=0;
  227.                 delay(10);
  228.                 if(DEC==0)
  229.                 {
  230.                         TH--;
  231.                         if(TH==TL)      
  232.                         TH=TL+1;
  233.                         write_1602com(0x80+0x40+3);
  234.                         write_1602dat(TH/10+0x30);
  235.                         write_1602dat(TH%10+0x30);
  236.                         write_1602com(0x80+0x40+4);      
  237.                         BUZZ=1;
  238.                 }
  239.                 while(DEC==0);
  240.         }
  241.         if(ADD==0&&Mode==2)
  242.         {
  243.                 BUZZ=0;
  244.                 delay(10);
  245.                 if(ADD==0)      
  246.                 {
  247.                         TL++;
  248.                         if(TL==TH)      
  249.                         TL=TH-1;
  250.                         write_1602com(0x80+0x40+12);
  251.                         write_1602dat(TL/10+0x30);
  252.                         write_1602dat(TL%10+0x30);
  253.                         write_1602com(0x80+0x40+13);      
  254.                         BUZZ=1;
  255.                 }
  256.                 while(ADD==0);
  257.          }
  258.         //減少
  259.         if(DEC==0&&Mode==2)
  260.         {
  261.                 BUZZ=0;
  262.                 delay(10);
  263.                 if(DEC==0)
  264.                 {
  265.                         TL--;
  266.                         if(TL<=0)      
  267.                         TL=0;
  268.                         write_1602com(0x80+0x40+12);
  269.                         write_1602dat(TL/10+0x30);
  270.                         write_1602dat(TL%10+0x30);
  271.                         write_1602com(0x80+0x40+13);      
  272.                         BUZZ=1;
  273.                 }
  274.                 while(DEC==0);               
  275.         }
  276. }
  277. void Alarm()
  278. {
  279.         if(x>=10){beep_st=~beep_st;x=0;}
  280.         if(Mode==0)
  281.         {
  282.                 if((c/10)>=TH)
  283.                 {
  284.                         ALAM=0;
  285.                         ALAM1=1;
  286.                         if(beep_st==1)
  287.                         BUZZ=0;
  288.                         else
  289.                         BUZZ=1;
  290.                 }
  291.                 else if((c/10)<TL)
  292.                 {
  293.                         ALAM1=0;
  294.                         ALAM=1;
  295.                         if(beep_st==1)
  296.                         BUZZ=0;
  297.                         else
  298.                         BUZZ=1;
  299.                 }
  300.                 else
  301.                 {
  302.                         BUZZ=1;
  303.                         ALAM=1;
  304.                         ALAM1=1;               
  305.                 }
  306.         }
  307.         else
  308.         {
  309.                 BUZZ=1;
  310.                 ALAM=1;
  311.                 ALAM1=1;
  312.         }
  313. }
  314. void main(void)
  315. {
  316.         uint z;
  317.         delay(1);
  318.         lcd_init();
  319.         delay(1);
  320.         InitTimer();   
  321.         for(z=0;z<100;z++)
  322.         {
  323.                 check_wendu();
  324.                 delay(1);      
  325.         }
  326.         while(1)
  327.         {
  328.                 display();
  329.                 KEY();
  330.                 Alarm();
  331.                 check_wendu();
  332.         }
  333. }
  334. void timer0(void) interrupt 1
  335. {
  336. TH0=0x3c;
  337. TL0=0xb0;
  338. x++;
  339. }
復(fù)制代碼
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ID:191844 發(fā)表于 2023-1-11 21:58 | 顯示全部樓層
本帖最后由 chengeiis 于 2023-1-12 19:54 編輯
ztlshr 發(fā)表于 2019-9-3 09:47
程序 有錯(cuò)誤啊 rw 沒有 定義怎么搞

sbit RS = P1^0;
sbit EN = P1^2;
sbit rw = P1^1;

加上就行了。試了可以正常運(yùn)行！
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ID:1035250 發(fā)表于 2022-6-17 22:27 來自手機(jī) | 顯示全部樓層
怎么都不報(bào)警，是哪里出錯(cuò)了
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ID:934838 發(fā)表于 2021-6-10 10:03 | 顯示全部樓層
網(wǎng)頁上的程序可以用 但是word里面的編譯錯(cuò)誤
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ID:546381 發(fā)表于 2019-11-25 17:01 | 顯示全部樓層
程序有問題，仿真也不行
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ID:619509 發(fā)表于 2019-10-23 20:45 | 顯示全部樓層
我想請(qǐng)問一下為什么我進(jìn)行仿真的時(shí)候，超出水溫上下限，燈沒亮，蜂鳴器也沒響。我修改了輸入阻值，還是不行
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ID:448073 發(fā)表于 2019-9-3 09:47 | 顯示全部樓層
程序 有錯(cuò)誤啊 rw 沒有 定義怎么搞
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