基于单片机的温度控制电机转速课程设计剖析

1、 目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 1引言2 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 2设计要求2设计目的2基本要求3 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 3方案设计3 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 3.1温度传感器方案论证3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 3.1.1方案一3 HYPERLINK l bookmark10 o

2、Current Document 3.1.2方案二3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 3.2总体设计框图3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 4硬件设计4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 单片机系统4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 4.2数字温度传感器模块5 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document DS18B20性能64.2.2DS18B20外形

3、及引脚说明6 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 4.2.3DS18B20接线原理图6 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 4.2.4DS18B20时序图6 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 4.2.5数据处理84.3L298电机驱动模块94.4LCD显示电路模块9 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 5应用软件介绍10 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document

4、 5.1Proteus仿软真件的介绍10 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document Keil软件11 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 6软件设计10 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 主程序模块10 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 读温度值模块11 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 6.3中断模块136.4仿真模块14 HYPERLINK l book

5、mark54 o Current Document 7源程序16 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 8总结19 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 参考文献：201引言随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便是不可否定的，各种数字系统的应用也使人们的生活更加舒适。数字化控制、智能控制为现代人的工作、生活、科研等方面带来方便。其中温度控制电机转速就是利用单片机实现的典型实例。测量温度时使用数字温度计，其与传统的温度计相比，具有读数方便、测温范围广、测温精确、

6、功能多样话等优点。其主要用于对测温要求准确度比较高的场所，或科研实验室使用，该设计使用STC89C51单片机作控制器，数字温度传感器DS18B20测量温度，单片机接受传感器输出，经处理用LCD实现温度值显示。电机由L298电机驱动芯片控制，实现电机的正反转和加速减速.设计要求2.1设计目的设计一个基于温度的电动机转速控制电路，在相应的软件控制下可以完成要求的功能，即外部温度大于65C时，直流电动机在L298驱动下加速正转，温度大于75C全速正转，当外部温度小于0C时电动机加速反转，温度小于-10C时电动机全速反转。温度回到0C-65C时电动机逐渐停止转动。在液晶显示屏1602LCD上显示当前的

7、温度值。2.2基本要求控制电机正反转即加速减速，实现实时温度显示，测温范围-551280C,误差50C以内。画出基于温度的电动机转速控制电路的原理图,通过仿真软件来检测所写程序实现功能的正确与否.方案设计3.1温度传感器方案论证3.1.1方案一由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件，将随被测温度变化的电压或电流采样，进行A/D转换后就可以用单片机进行数据处理，实现温度显示。这种设计需要用到A/D转换电路，增大了电路的复杂性，而且要做到高精度也比较困难。3.1.2方案二考虑到在单片机属于数字系统，容易想到数字温度传感器，可选用DS18B20数字温度传感器，此传感器为单总线数字温度传感器

8、，起体积小、构成的系统结构简单，它可直接将温度转化成串行数字信号给单片机处理，即可实现温度显示。另外DS18B20具有3引脚的小体积封装，测温范围为-55+125摄氏度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，其测量范围与精度都能符合设计要求。以上两种方案相比较，第二种方案的电路、软件设计更简单，此方案设计的系统在功耗、测量精度、范围等方面都能很好地达到要求，故本设计采用方案二。3.2总体设计框图本方案设计的系统由单片机系统、DS18B20数字温度传感器、LCD温度显示模块、L298电机驱动模块、电机组成，其总体架构如下图1。图1系统总体方框图硬件设计4.1单片机系统本设计采用STC89C52单片机

9、作为控制器，完成所有功能的控制，包括DS18B20数字温度传感器的初始化和读取温度值LCD显示驱动与控制L298电机驱动芯片驱动电机温度值的存储和读取单片机系统电路原理图：caMJPKSC51RC2BPvocPO.O磁WJADIPOU趣P03AESP0.4AD4PO.5AD5闪必心P0.7AD?PLDT2Pl1I2ECM：3OP13CBDP1U01PI.5-CEGPl.flCEBPJ.7CEV4史DASP2.1A9F22AWAllP2.4AL2R.5JU3P2.SA34B.1A15DoM-azTzfj-图2单片机系统原理图4.2数字温度传感器模块4.2.1DS18B20性能独特的单线接口仅需一

10、个端口引脚进行通信简单的多点分布应用无需外部器件可通过数据线供电零待机功耗测温范围-55+128C，以1C递增可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5C、0.25C、0.125C和0.0625C温度数字量转换时间200ms，12位分辨率时最多在750ms内把温度转换为数字应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计和任何热感测系统负压特性：电源极性接反时，传感器不会因发热而烧毁，但不能正常工作4.2.2DS18B20外形及引脚说明2BOTTOMVIEVJDALIASDS1&20图3DS18B20外形及引脚GND：地DQ:单线运用的数据输入/输出引脚VD：可选的电源引脚4.2.3DS

11、18B20接线原理图当总线空闲时，单总线通常要求接一个约4.7K左右的上拉电阻，这样其状态为高电平。图4DS18B20接线原理图4.2.4DS18B20时序图主机使用时间隙来读写DS18B20的数据位和写命令字的位。1.初始化时序如下图：图5DS18B20初始化时序2.DS18B20读写时序：MASTERWRITESLOT60usTx|U265C-125CCo56-Co0L2jr*rrxrvdui3-LI煜jr3vccr-sr-ar-w-EJ-Li.EJ-E-cr-cLtT4W-亠LCD1LMDitL-iSIZa卜r|rvFc.urrerit-teriF-teriF-!-12.0C更刖EdBE

12、iiSERanRiDPB.iirMPnjwnrEJIRTTR9.4fqPS竺rlEJlFffTRa.nW35C-0C7源程序#include#include#include#defineINT8Uunsignedchar#defineINT16UunsignedintexternINT8UTemp_Value;externINT8Uread_Temperature();externvoiddelay_ms(INT16Ux);externvoidLCD_Initialise();externvoidLCD_ShowString(INT8U,INT8U,INT8U*)reentrant;sbitM

13、A=PO;sbitMB=P1A1;sbitPWM1=P1A2;INT8UBack_Temp_Value=OxFF,OXFF;charTemp_Disp_Buff17;floatf_Temp=35.O;voidTO_INT()interrupt1staticINT8Ut_Count=O;THO=(INT16U)(-11.O592/12*5OO)/256;TLO=(INT16U)(-11.O592/12*5OO)%256;if(+t_Count=1OO)t_Count=O;if(Read_Temperature()if(Temp_ValueO!=Back_Temp_ValueO|Temp_Valu

14、e1=Back_Temp_Value1)Back_Temp_ValueO=Temp_ValueO;Back_Temp_Value1=Temp_Value1;f_Temp=(int)(Temp_Value1=75)f_Temp=75;if(f_Temp=45)MA=1;MB=O;#include#include#include#defineINT8Uunsignedchar#defineINT16UunsignedintexternINT8UTemp_Value;externINT8Uread_Temperature();externvoiddelay_ms(INT16Ux);externvoi

15、dLCD_Initialise();externvoidLCD_ShowString(INT8U,INT8U,INT8U*)reentrant;sbitMA=PO;sbitMB=P1A1;sbitPWM1=P1A2;INT8UBack_Temp_Value=OxFF,OXFF;charTemp_Disp_Buff17;floatf_Temp=35.O;voidTO_INT()interrupt1staticINT8Ut_Count=O;THO=(INT16U)(-11.O592/12*5OO)/256;TLO=(INT16U)(-11.O592/12*5OO)%256;if(+t_Count=

16、1OO)t_Count=O;if(Read_Temperature()if(Temp_ValueO!=Back_Temp_ValueO|Temp_Value1!=Back_Temp_Value1)Back_Temp_ValueO=Temp_ValueO;Back_Temp_Value1=Temp_Value1;f_Temp=(int)(Temp_Value10)i-;return(dat);uchartmpread(void)uchari,j,dat;dat=0;for(i=1;i=8;i+)j=tmpreadbit();dat=(j1);return(dat);voidtmpwritebyt

17、e(uchardat)uinti;ucharj;bittestb;for(j=1;j1;if(testb)/write1DS=0;i+;i+;DS=1;i=8;while(i0)i-;elseDS=0;i=8;while(i0)i-;/write0DS=1;i+;i+;if(f_Temp=75)f_Temp=75;if(f_Temp=45)MA=1;MB=0;if(f_Temp=45)PWM1=0;delay_ms(30);return;elseif(f_Temp=75)PWM1=1;delay_ms(30);return;PWM1=1;delay_ms(f_Temp-45);PWM1=0;d

18、elay_ms(75-f_Temp);elseif(f_Temp=10)MA=0;MB=1;if(f_Temp=10)PWM1=0;delay_ms(10);return;elseif(f_Temp=0)PWM1=1;delay_ms(10);return;PWM1=1;delay_ms(10-f_Temp);PWM1=0;delay_ms(f_Temp);elseMA=0;MB=0;voidmain()LCD_Initialise();LCD_ShowString(0,0,CurrenTemp:);Read_Temperature();delay_ms(800);TMOD=0 x01;TH0=(INT16U)(-11.0592/12*500)/256;TL0=(INT16U)(-11.0592/12*500)%256;IE=0 x82;TR0=1;while(1);8总结此次课程设计中，难点在于DS18B20的使用，即对它的时序控制、初始化以及字节读写方法，任何一个环节出错或是时序控制不到位的话就不能得到正确的数据。一旦学会了正确的使用方法，就能感觉到它带来的便利是热电偶不能比拟的，以后再次使用的话就能很快上手了。软件设计中，把程序按功能分模块的话能提高编程效率，把问题一一解决，同时画流程图能帮助理清思路