智能溫度控制器

1、智能溫度控制器系別：電子信息工程專(zhuān)業(yè)：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)班級(jí)：姓名：控制 （ 一） 班 網(wǎng)學(xué)號(hào)：482011 年 11 月 29 日數(shù)字溫控器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1. 設(shè)計(jì)要求(1) 基本范圍-50 C -110 °C(2) 精度誤差小于0.1 C(3) LED數(shù)碼直讀顯示2. 擴(kuò)展功能(1) 實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)數(shù)(2) 可以任意設(shè)定溫度的上下限報(bào)警功能3. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 (1)畫(huà)出電路原理圖，正確使用邏輯關(guān)系；(2) 確定元器件及元件參數(shù)；(3) 進(jìn)行電路模擬仿真；(4) SCH文件生成與打印輸出；4. 編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告寫(xiě)出設(shè)計(jì)的全過(guò)程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)5. 答辯在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成敘述并回答問(wèn)

2、題（一）引言（二）關(guān)鍵字（三）設(shè)計(jì)的題目（四）課程設(shè)計(jì)的基本要求（五）方案設(shè)計(jì)（ 六 ） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及框圖（ 七 ） 數(shù)據(jù)信號(hào)的采集和處理（ 八） 系統(tǒng)硬件電路（ 九 ） 系統(tǒng)軟件、引言隨著科技的不斷發(fā)展，二十一世紀(jì)已經(jīng)進(jìn)入電子信息時(shí)代的軌道。為 了能夠更好的適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展和需要，學(xué)好電子方面的知識(shí)對(duì)于我們這些 二十一世紀(jì)的大學(xué)生是尤為重要的，單片機(jī)更是如此。如此同時(shí)，設(shè)計(jì)新 的電子產(chǎn)品對(duì)我們學(xué)校所學(xué)知識(shí)的一種掌握和鞏固。許多情況下需要測(cè)量溫度參數(shù)。 通常測(cè)溫系統(tǒng)的主要器件是熱敏電阻， 由于它體積小、重復(fù)性好、測(cè)量方法簡(jiǎn)單，所以在測(cè)溫系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。 但采用熱敏電阻的測(cè)溫系統(tǒng)需要 A/D 轉(zhuǎn)

3、換，而且測(cè)量溫度不高。我們可以 利用學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)智能溫度控制器。二、關(guān)鍵字單片機(jī)Lmo16L晶顯示器、AT89C5係列芯片、ADC0808系列芯片三、設(shè)計(jì)題目智能溫度控制器四、課程設(shè)計(jì)的基本要求1 熟悉任務(wù)，分析課程要求，熟悉溫度控制的原理，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)； 掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)要領(lǐng)。2完成溫度測(cè)控的設(shè)計(jì)。3相關(guān)知識(shí)：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理、電子技術(shù)、數(shù)字（ A/D ）轉(zhuǎn)換電路。4完成硬件電路設(shè)計(jì)和裝調(diào)，編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)其他功能；撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì) 報(bào)告。五、方案設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)方法根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求設(shè)計(jì)出一套較為科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)方案，初步 確定嫖和預(yù)期的結(jié)果，畫(huà)出一份較為完整實(shí)驗(yàn)原理電路圖，這也是實(shí)驗(yàn)前 期的預(yù)備階段。這一階

4、段的主要任務(wù)是準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)所需求的元件功能資料，其包括： 畫(huà)出方框圖，查閱有關(guān)芯片的功能及引腳圖；搞清楚各個(gè)元件的功能，畫(huà) 出實(shí)驗(yàn)草圖。將各種方案進(jìn)行可行性論證，然后確定實(shí)驗(yàn)方案。此次題目設(shè)計(jì)中的顯示方式：利用 LCD液晶進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的輸 顯示。傳感器選擇：利用熱敏電阻經(jīng)過(guò) A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理六、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及框圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)控件，LCD液晶顯示當(dāng)前溫度和時(shí)間。ADC 數(shù)字溫度傳感器負(fù)責(zé)把溫度變化轉(zhuǎn)換成控制器可以識(shí)別的數(shù)字量，然后通 過(guò)芯片內(nèi)部的總線上傳給控制器?？刂破鲗⒈碚鳟?dāng)前溫度值的數(shù)字量處理 后通過(guò)直觀的LCD進(jìn)行溫度顯示，同時(shí)可以通過(guò)鍵盤(pán)控制進(jìn)行相應(yīng)的操作， 如

5、設(shè)溫度的上下限值等。AT89S5偽核心、DS18B2C為溫度傳感元件。只要在所設(shè)定的上下溫度 界限內(nèi)，就會(huì)在顯示設(shè)備中精確的顯示出來(lái)，如果溫度超過(guò)了所設(shè)定的溫 度上下限，就會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。另外此溫度控制器操作簡(jiǎn)單，靈敏度 高，測(cè)溫范圍寬，一般能滿足日常測(cè)溫的需求?？傮w設(shè)計(jì)方框圖如圖所示七、數(shù)據(jù)信號(hào)的采集和處理數(shù)據(jù)、溫度信號(hào)的采集和處理，各引腳的功能如下所示:LCD液晶顯示引腳功能表引符號(hào)功能說(shuō)明腳1VSS一般接地2VDD接電源（+5V）3V0液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 鬼影”使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。4RSR

6、S為寄存器選擇，高電平 1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0時(shí)選擇指令寄存器。5R/WR/W為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平（1）時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平（0）時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。6ENE（或EN）端為使能（enable）端，下降沿使能。7D0D7數(shù)據(jù)線8VEE對(duì)比度的調(diào)節(jié)寄存器選擇控制表RSR/W操作說(shuō)明00寫(xiě)入指令寄存器（清除屏等）01都busy flag （ DB7 ），以及讀取位址計(jì)數(shù)器 （DB0DB6 ）值10寫(xiě)入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等）11從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)注：關(guān)于E=H脈沖一一開(kāi)始時(shí)初始化E為0,然后置E為1,再清0.busy flag （ DB7 ）:在此位為被清除為 0時(shí)，LCD將無(wú)法再處理其他的指

7、令要求。八、系統(tǒng)硬件電路1 控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)本次采用 51系列，具體型號(hào)為AT89C51,為8們 微處理器CPU。擁有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM和功能寄存器SFR和內(nèi)部程序存 儲(chǔ)器ROM。如下圖：?jiǎn)纹瑱C(jī)的引腳圖及各引腳的功能。(ALE):地址索存U5卜 XTAL1XTAL229M31一 123 45 678RSTPSENALEEAP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7PO.O/ADOP0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A

8、13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD39v3735f33f3224243262281022一16仃一（PSEN非）：程序存儲(chǔ)允許輸出端 （EA非）：程序存儲(chǔ)地址允許輸入端（RST）:復(fù)位信號(hào)輸入端 （XTAL1 ）：接外部石英晶體和微調(diào)電容的一端（XTAL2 ）:接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。P0P3是4個(gè)寄存器，也稱為4個(gè)端口，是80C51單片機(jī)與外界聯(lián)系的 4個(gè)8位雙向并行I/O 口。P0 口：是一個(gè)8位的準(zhǔn)雙向I/O 口。P1、P2 口 ：是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的

9、 8位準(zhǔn)雙向I/O 口。P3 口：也是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位準(zhǔn)雙向I/O 口。具有第二功能 （WR/RD不用時(shí)當(dāng)I/O 口用，發(fā)送和接收端）2 控制器具體電路整個(gè)系統(tǒng)的控制部分主要完成對(duì)溫度感應(yīng)模塊數(shù)據(jù)的讀取和處 理。如圖所示，其中包含微控制器、LCD接口電路、端口上拉電阻、 溫度傳感器模塊接口電路。18XTAL2293031 RSTALE= 1.0P3.0/RXDP3.3/INT1J1 5P1 /R4lkR5 I 'SW2SW-SPSTP1.1P1 2P3.6/WRP3.7/RDP3.4/T0P3.5/T1P3.1/TXDP3.2/INT01P3.3/INT1P3.1/TXDP3

10、.2/INT0 IP3.6/WRP3.7/RDRESPACK-8LCD1LM016LPQ.Q/ADuP0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.6/AD6P0.7/AD721U2(CLOCK)U21026CLOCKIN0P0.4/AD4P0.5/AD5U2(CLOCK)U21026CLOCKIN0P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13STARTSTARTIN1IN2P2.7/A15P2.6/A14EOCR32121EOCOUT1OUT1OUT2OUT2OUT3OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT8OEADC0808IN3

11、+ 12V+ 12VR31U4:A300I N3I N4IN4IN5IN5IN6I N6IN7I N7ADD AADD BADD CALEVREF( + )VREF(-)25R2R15kD1300LED-RED1K-UPIUCUUPLER-NPN+ 12V1212+ 12V+ 12V+ 12VOJ-SH-112DMD2-ED-REDR71.2kRL1引腳結(jié)構(gòu)ADCU8U8具有8路模擬量輸入通道IN0IN7，通過(guò)3位地址輸入端 C、B、A（引腳23、24、25）進(jìn)行選擇。引腳 22為地址鎖存控制端 ALE，當(dāng)輸入為高 電平時(shí)，C、B、A引腳輸入的地址鎖存與 ADCU8U8內(nèi)部的鎖存器中，經(jīng)內(nèi)部

12、譯碼電路譯碼選中相應(yīng)的模擬通道。引腳6為啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制端 START，當(dāng)輸入一個(gè)2 us寬的高電平脈沖時(shí)，就啟動(dòng) ADCU8U8開(kāi)始對(duì)輸入通道的模擬量進(jìn)行 轉(zhuǎn)換。引腳7為A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束信號(hào) EOC。ADCU8U8為逐次比較型 A/D轉(zhuǎn)換 器，當(dāng)開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)，EOC信號(hào)為低電平，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換結(jié)束 信號(hào)EOC輸出高電平，轉(zhuǎn)換結(jié)果存放與ADCU8U8內(nèi)部的輸出數(shù)據(jù)鎖存器中。引腳9為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制端 OE，當(dāng)OE為高電平時(shí)，存放與輸出數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)通過(guò) ADCU8U8的數(shù)據(jù)線D0D7輸出。ADC0808的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)九、系統(tǒng)軟件1.畫(huà)圖圖2主程序流程圖圖3 A/D轉(zhuǎn)換子

13、程序流程圖A/D轉(zhuǎn)換子程序用于對(duì) ADC0808的輸入模擬電壓進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換的數(shù)值存為 相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中，如圖 3所示2.清單RSP1.2RWP1.1EP1.0(D0D7)P0 口LED P1.4KZ P1.3ON0OFF1KEY0 P1.6KEY1 P1.7START、ALE P3.5EOCp3.3顯示開(kāi)關(guān)及光標(biāo)設(shè)置： （ 初始化 ）0000 1DCR顯示（1有效）、C光標(biāo)顯示（1有效）、B光標(biāo)閃爍（1有效）0000 01NS N=1 （讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針加 1 &光標(biāo)加 1），N=0（讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減1 &光標(biāo)減1）,S=1 且 N=1 （ 當(dāng)寫(xiě)

14、一個(gè)字符后，整屏顯示左移 ）s=0 當(dāng)寫(xiě)一個(gè)字符后，整屏顯示不移動(dòng)數(shù)據(jù)指針設(shè)置：數(shù)據(jù)首地址為80H，所以數(shù)據(jù)地址為80H+地址碼（0-27H，40-67H）其他設(shè)置：01H（顯示清屏，數(shù)據(jù)指針=0,所有顯示=0）; 02H（顯示回車(chē)，數(shù)據(jù)指=0） 寫(xiě)指令 0cH 顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置3. 程序設(shè)計(jì)分析#include<reg51.h> #include<intrins.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define ON 0#define OFF 1void delay_nms(int); / 延

15、時(shí) bit LCD_busy();/LCD判斷void LCD_write_cmdata(uchar); /LCD 寫(xiě)命令void LCD_write_wodata(uchar); /LCD 寫(xiě)數(shù)據(jù) void LCD_Init();/LCD初始化void chartoasc2(uchar ss); / void uinttoasc2(uint ss); / void timeadd(void);/uchar ad(uchar td);/ADfloat bdbhv(uchar ad_dat); / float bdbht(uchar ad_dat); / void tkz(); / uchar

16、rkey();/void gnkey();/void timedir();/void addir();/AD字節(jié)（無(wú)符號(hào)字符）型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) ASC2嗎 無(wú)符號(hào)整型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)ASC2嗎 時(shí)間進(jìn)位程序轉(zhuǎn)化程序 標(biāo)度變換：轉(zhuǎn)電壓 標(biāo)度變換：轉(zhuǎn)溫度 溫度測(cè)控 鍵掃描，返回鍵號(hào) 鍵處理 時(shí)間顯示數(shù)據(jù)顯示void vin dir();/電壓顯示void tdir();/溫度顯示void thdir();/溫度上限設(shè)定值顯示/端口設(shè)置sbit LCD RS=P1A2;/LCD數(shù)據(jù)/命令sbit LCD RW=P1A1;/LCD讀/寫(xiě)sbit LCD EA=PM0;/LCD使吏能sbit LCD BF=P0A7;/L

17、CD忙sbit AD_ST=P3A5;/AD啟動(dòng)sbit AD_OE=P3A4;/AD讀sbit AD_EOC=P3A3;/AD轉(zhuǎn)換結(jié)束sbit LED=P1A4;sbit KZ=P1A3;sbit KEY0=PM6;sbit KEY仁 P1A7;/指示燈 溫度測(cè)控端 鍵uchar b1,b2,b3,b4;/中間變量uchar sec, min ,hour;uchar AD DAT;/AD轉(zhuǎn)換結(jié)果ui nt TH,TL;/溫度上下限int n;/時(shí)間系數(shù)uchar disl=:"WELCOME TO "uchar dis2=" wo de che ng xu &q

18、uot;uchar dis3=:"WELCOME TO "uchar dis4="zz tao xiao shou"/延時(shí)函數(shù)void delay_ nm s(i nt mS) uchar i; while(ms-) for(i=0;i<250;i+)_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();/檢查L(zhǎng)CD是否忙bit LCD_busy() _bit flag;LCD_RS=0; / 寫(xiě)命令LCD_RW=1;/讀選擇端LCD_EA=1; if(LCD_BF=1) flag=1;else flag=0;LCD_EA=0; retu

19、r n flag;II開(kāi)使能II數(shù)據(jù)滿II標(biāo)志位置1II 關(guān)使能II寫(xiě)命令void LCD_write_cmdata(uchar cmdata)/while(LCD_busy();LCD_RS=0;LCD_RW=0;LCD_EA=1;P0=cmdata;LCD_EA=0; _II寫(xiě)數(shù)據(jù)void LCD_write_wodata(uchar wodata)IIIIII/等待空閑 寫(xiě)命令 寫(xiě)選擇端 開(kāi)使能關(guān)使能/II等待空閑 寫(xiě)數(shù)據(jù) II寫(xiě)選擇while(LCD_busy();LCD_RS=1;LCD_RW=0;LCD_EA=1;P0=wodata;LCD_EA=0;/LCD初始化 void LC

20、D_I nit()LCD_write_cmdata(0x3c); delay_ nm s(1);LCD_write_cmdata(0x0e);II顯示設(shè)置II延時(shí)II顯示開(kāi)關(guān)與光標(biāo)設(shè)置delay_ nm s(1);LCD_write_cmdata(0x06);delay_ nm s(1);Void chartoasc2(uchar ss)|b1=ssI100;b2=(ss-b1*100)I10;b3=(ss-b1*100-b2*10);b仁 b1+0x30;b2=b2+0x30;b3=b3+0x30;Void chartoasc2(uchar ss)b仁ss/1000;b2=(ss-b1*10

21、00)/100;b3=(ss-b1*1000-b2*100)/10;b4=(ss-b1*1000-b2*100-b3*10);b1=b1+0x30;b2=b2+0x30;b3=b3+0x30;b4=b4+0x30;void timeadd()sec+;if(sec>=60)sec=0;mi n+;if(mi n>=60)mi n=0;hour+;if(hour>=24) hour=0;void timedir()LCD_write_cmdata(0xc0); chartoasc2(hour); LCD_write_wodata(b2); delay_ nm s(1);LCD_

22、write_wodata(b3); delay_ nm s(1);LCD_write_wodata( ：');delay_nms(1);chartoasc2(min);LCD_write_wodata(b2); delay_nms(1); LCD_write_wodata(b3); delay_nms(1); LCD_write_wodata( : ' ); delay_nms(1);chartoasc2(sec); LCD_write_wodata(b2); delay_nms(1); LCD_write_wodata(b3); delay_nms(1);uchar ad(u

23、char td)uchar AD_DAT;/ P3=td;AD_EOC=1;AD_ST=1;_nop_() ;_nop_() ;_nop_() ;AD_ST=0;while(AD_EOC=0);AD_OE=1;_NOP_() ;_NOP_() ;AD_DAT=P2;AD_OE=0; return(AD_DAT);void addir()LCD_write_cmdata(0x80); chartoasc2(AD_DAT); LCD_write_wodata(b1); delay_nms(1) LCD_write_wodata(b2); delay_nms(1); LCD_write_wodata

24、(b3); delay_nms(1);float bdbhv(uchar ad_dat)float vin;vin=(float) ad_dat;vin=vin/51;return(vin);float bdbht(uchar ad_dat)float vin;vin=(float) ad_dat;vin=vin/2.55;return(vin);void vindir()float f1; f1=bdbhv(AD_DAT)*100;LCD_write_cmdata(0x84); uinttoasc2(f1); LCD_write_wodata(b2); delay_nms(1); LCD_w

25、rite_wodata(b2); delay_nms(1);LCD_write_wodata( . ' ); delay_nms(1); LCD_write_wodata(b3); delay_nms(1); LCD_write_wodata(b4); delay_nms(1);LCD_write_wodata( v' ); delay_nms(1);void tdir()float f1; f1=bdbht(AD_DAT)*10; LCD_write_cmdata(0x8a); uinttoasc2(f1); LCD_write_wodata(b1);delay_nms(1)

26、;LCD_write_wodata(b2); delay_nms(1);LCD_write_wodata(b3); delay_nms(1);LCD_write_wodata( . ' ); delay_nms(1);LCD_write_wodata(b4); delay_nms(1);LCD_write_wodata( c' ); delay_nms(1);void tkz()if(bdbht(AD_DAT)>= TH) KZ=OFF;LED=ON;elseKZ=OFF;LED=OFF;Uchar rkey()uchar k;k=0;if(KEY0=0) k=1;els

27、eif(KEY1=0) k=2; return(k);void gnkey()switch(rkey() case 0:break;case 1:TH+;if(TH>100) TH=100; break;case 2:TH-；if(TH<0) TH=0; break;default:break;void thdir()LCD_write_cmdata(0xcd); chartoasc2(TH);LCD_write_wodata(b1); delay_nms(1); LCD_write_wodata(b2); delay_nms(1);LCD_write_wodata(b3); de

28、lay_nms(1);void scom()float f1;f1=bdbht(AD_DAT)*10;uinttoasc2(f1);SBUF=b1;while(TI=0);TI=0;SBUF=b2;while(TI=0);TI=0;SBUF=b3;while(TI=0);TI=0;SBUF= ' . ' ;while(TI=0);TI=0;SBUF=b4;while(TI=0);TI=0;SBUF= ' ;while(TI=0);TI=0;void t0_int() interrupt 1TF0=0;TH0=60;TLO=176;timeadd();/ n+;/ if(n>=20) n=0; timeadd(); timedir();/ 主函數(shù)void main() uchar m;uchar ss;LCD_Init();TMOD=0X21;TH0=60;