基于51單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-展示頁
2025-07-07 00:27本頁面
【正文】 選擇獨(dú)立式鍵盤。單片機(jī)的復(fù)位電路有上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種形式，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)要求需要有啟動/復(fù)位鍵，因此本次設(shè)計(jì)采用按鍵復(fù)位，如圖3。圖3 單片機(jī)按鍵復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其作用是使CPU和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，以防止電源系統(tǒng)不穩(wěn)定造成CPU工作不正常。本次設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，如圖2所示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，硬件系統(tǒng)主要包含6個(gè)部分，即單片機(jī)時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、鍵盤接口模塊、溫度采集模塊、LCD顯示模塊、報(bào)警與指示模塊。綜合考慮之后，我選用了LCD顯示屏作為溫度顯示器件，由于顯示字符多，在進(jìn)行上下限警戒值設(shè)定時(shí)同樣可以采集并顯示當(dāng)前溫度，可以直觀的看到實(shí)際溫度與警戒溫度的對比。LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，但在使用時(shí)，若用動態(tài)顯示則需要不斷更改位選和段選信號，且顯示時(shí)數(shù)碼管不斷閃動，使人眼容易疲勞；若采用靜態(tài)顯示則又需要更多硬件支持。顯示模塊有兩種方案可供選擇。溫度采集直接可以用設(shè)計(jì)要求中所要求的DS18B20。5℃時(shí)發(fā)出超限報(bào)警，采用聲光報(bào)警，上限報(bào)警用紅燈指示，下限報(bào)警用黃燈指示，正常用綠燈指示。 范文范例參考基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)溫度測量系統(tǒng)，在超過限制值的時(shí)候能進(jìn)行聲光報(bào)警。具體設(shè)計(jì)要求如下：①數(shù)碼管或液晶顯示屏顯示室內(nèi)當(dāng)前的溫度；②在不超過最高溫度的情況下，能夠通過按鍵設(shè)置想要的溫度并顯示；設(shè)有四個(gè)按鍵，分別是設(shè)置鍵、加1鍵、減1鍵和啟動/復(fù)位鍵；③DS18B20溫度采集；④超過設(shè)置值的177。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)，由于實(shí)現(xiàn)功能比較簡單，我們學(xué)習(xí)中接觸到的51系列單片機(jī)完全可以實(shí)現(xiàn)上述功能，因此可以選用AT89C51單片機(jī)。報(bào)警和指示模塊中，可以選用3種不同顏色的LED燈作為指示燈，報(bào)警鳴笛采用蜂鳴器。方案一：使用LED數(shù)碼管顯示采集溫度和設(shè)定溫度；方案二：使用LCD液晶顯示屏來顯示采集溫度和設(shè)定溫度。LCD顯示屏可識別性較好，背光亮度可調(diào)，而且比LED數(shù)碼管顯示更多字符，但是編程要求比LED數(shù)碼管要高。LCD顯示模塊可以選用RT1602C。其相互聯(lián)系如下圖1所示：單片機(jī)時(shí)鐘電路復(fù)位電路鍵盤接口模塊溫度采集模塊單 片 機(jī)LCD顯示模塊報(bào)警與指示模塊圖1 硬件電路設(shè)計(jì)框圖圖2 單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘方式電路形成單片機(jī)時(shí)鐘信號的方式有內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別為此放大器的輸入端和輸出端，~12MHz，經(jīng)由片外晶體振蕩器或陶瓷振蕩器與兩個(gè)匹配電容一起形成了一個(gè)自激振蕩電路，為單片機(jī)提供時(shí)鐘源。在系統(tǒng)中，有時(shí)會出現(xiàn)工作不正常的情況，為了從異常狀態(tài)中恢復(fù)，同時(shí)也為了系統(tǒng)調(diào)試方便，需要設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)位電路。復(fù)位電路主要完成系統(tǒng)的上電復(fù)位和系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)用戶的按鍵復(fù)位功能。如圖4，、。在警戒值調(diào)整狀態(tài)下，按下S2鍵，上下限警戒值加1，按下S3鍵，上下限警戒值減1，正常工作狀態(tài)下，按下S2和S3鍵無作用。DS18B20采用獨(dú)特的一線接口，具有只需要一條口線通信多點(diǎn)的能力，簡化了分布式溫度傳感應(yīng)用，無需外部元件?！?。由于DS18B20是一條口線通信，所以中央微處理器與DS18B20只有一個(gè)一條口線連接。它的用途很多，包括空調(diào)環(huán)境控制，感測建筑物內(nèi)溫設(shè)備或機(jī)器，并進(jìn)行過程監(jiān)測和控制。溫度傳感器的精度為用戶可編程的11或12位，℃，℃，℃℃增量遞增。DS18B20啟動后保持低功耗等待狀態(tài)；當(dāng)需要執(zhí)行溫度測量和AD轉(zhuǎn)換時(shí)，總線控制器必須發(fā)出[44h]命令。當(dāng)DS18B20由外部電源供電時(shí)，總線控制器在溫度轉(zhuǎn)換指令之后發(fā)起“讀時(shí)序”，DS18B20正在溫度轉(zhuǎn)換中返回0，轉(zhuǎn)換結(jié)束返回1。在硬件上，DS18B20與單片機(jī)的連接有兩種方法：一種是VDD接外部電源，GND接地，DQ與單片機(jī)的I/O口相連；另一種是用寄生電源供電，此時(shí)，VDD、GND接地，DQ接單片機(jī)的I/O口。本次設(shè)計(jì)中，采用外部電源方式，其連接方式如圖6所示。 圖6 DS18B20外部電源連接方式 LCD顯示模塊在本次設(shè)計(jì)中，使用RT1602C字符型液晶顯示模塊(LCM)來設(shè)計(jì)當(dāng)前溫度和上下限警戒值的顯示電路。引腳號引腳名說 明引腳號引腳名說 明1GND/Vss電源地7D08位雙向數(shù)據(jù)線2Vdd+5V電源8D13VL液晶顯示偏壓信號9D24RS數(shù)據(jù)/命令控制，H/L10D35R/W讀/寫控制，H/L11D46E使能端12D515BLA背光源正極13D616BLK背光源負(fù)極14D7圖7 RT1602C的引腳定義RT1602C的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為3個(gè)部分：LCD控制器、LCD驅(qū)動器、LCD顯示器，其中LCD控制器采用的是HD44780。圖8 RT1602C與單片機(jī)連線LCM的數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)的P0口通過一個(gè)上拉電阻排相連，LCM的三條控制線RS、RW、EN分別與單片機(jī)的I/、第2引腳分別與地、電源相連，第3引腳使用一個(gè)10kΩ的可調(diào)電阻對顯示屏的明亮進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)溫度高于上限警戒值時(shí)，點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管，蜂鳴器發(fā)出響聲；當(dāng)溫度低于下限警戒值時(shí)，點(diǎn)亮黃色發(fā)光二極管，蜂鳴器發(fā)出響聲；溫度在正常范圍內(nèi)時(shí)，點(diǎn)亮黃色發(fā)光二極管。至此便完成了整個(gè)硬件電路的設(shè)計(jì)工作，整個(gè)系統(tǒng)的原理圖見附錄二，系統(tǒng)I/O分配表如下：I/O口功能說明I/O口功能說明~LCM數(shù)據(jù)口LCM讀/寫控制~鍵盤輸入LCM使能DS18B20溫度采集~LED信號輸出LCM數(shù)據(jù)/命令控制報(bào)警信號輸出單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，軟件設(shè)計(jì)占有重要的位置。主程序模塊顯 示 模 塊溫 度 測 量 模 塊鍵 盤 掃 描 模 塊其 它 子 程 序圖10 軟件設(shè)計(jì)框圖開始初始化溫度傳感器初始化單片機(jī)初始化顯示模塊鍵盤掃描讀取溫度顯示字形轉(zhuǎn)換顯示主程序的內(nèi)容包括單片機(jī)初始化、相關(guān)部件初始化和一些其它子程序的調(diào)用等。/************主程序************/void main(void){ P1=0xff。 P2amp。 Temp_set1=90。 //下限報(bào)警溫度初值10
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