基于DS18B20AT24C02TLC549的可调恒温系统设计论文

1、 题目：可调恒温系统设计 摘要：本系统通过DS18B20采集环境温度，采用数码管显示温度。当环境温度小于设定温度时，通过控制功率电阻加热使环境温度升高，达到设定温度后停止加热，达到恒温。设计两个功能键，一个加温度键，一个减温度键，使设定温度可上下调节。关键词：单片机 恒温系统Abstract: 18B20 collected by the system temperature, the use of digital display temperature. When the ambient temperature is less than the set temperature by cont

2、rolling the power of resistance heating to a temperature increase, reaches the set temperature after the stop heating, to temperature. Design two function keys, a plus temperature key, a key to reducing the temperature so that the set temperature can be adjusted up and down.Keyword: MCU Constant tem

3、perature system TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc113951468 1 方案论证与比较2 HYPERLINK l _Toc113951469 1.1 采样方法方案论证2 HYPERLINK l _Toc113951470 1.2 处理器的选择方案论证2 HYPERLINK l _Toc113951471 1.3 测量方法方案论证2 HYPERLINK l _Toc113951474 2 系统设计3 HYPERLINK l _Toc113951475 2.1 总体设计3 HYPERLINK l _Toc113951476 2.2 单元电路设计3 H

4、YPERLINK l _Toc113951481 3 软件设计5 HYPERLINK l _Toc113951483 4 结论6 HYPERLINK l _Toc113951485 附录：7 HYPERLINK l _Toc113951486 附1：元器件明细表：7 HYPERLINK l _Toc113951488 附3：电路图图纸8 HYPERLINK l _Toc113951489 附4：程序清单101、方法论证与比较1.1 采样方法比较与选择方案一：采用普通的热敏电阻进行温度的测量，根据阻值变化来计算出当前温度，然后将设定温度存入AT24C02中进行保存，用一个5伏的外接电源，通过控制

5、电压的变化来对温度的调节，其中用到并行8位AD转换器AD0809，其速度快，采集精度较大，最后将数据送给MCU处理方案二：采用DALLAS公司的DS18B20温度传感器，其测量范围宽，精度高，且占用MCU端口少，转换速度快，AD转换器采用串行传输的TLC549，因为该系统占用IO口较多，采用TLC549能够节省IO口资源1.2 MCU选取MCU采用市面上普通的STC80C521.3 测量方法 = 1 * Arabic 1采用DS18B20测量温度，并设定一个温度上限值，当室温小于上限值时就使电阻发热，来模拟加热，然后用DS18B20测量，并将数据送给MCU，然后由MCU处理，并送给共阴数码管显

6、示，三个按键，两个用于调节温度，当其中有一个按下时，显示上限温度，如果在十秒内对上限温度没有任何操作，那么就自动跳转到测量温度，另一按键用于选择选取哪种调节温度的方法当按下切换键指示灯亮时表示选择旋钮调节，否则选择按键调节2、系统设计2.1 总体设计10秒内无键按下温度调节 温度采集温度比较继续温度采集 高于上限温度加热，否则不加热调节方式选择2.2 单元电路设计2.2.1主控制电路主控制电路及显示电路：DS18B20用于测量温度；74LS373用于驱动数码管的位选，P1.0P1.5接74LS138，驱动位选，数码管采用共阴数码管；CLK,DATA及CS_549连接TLC549，用于实现旋钮调

7、节设定温度；AT24C02_SDA及AT24C02_SCL连接AT24C02，用于存储设定温度，实现掉电保存数据；add,minus用于实现按键调节设定温度，qihuan键用于实现两种方式之间切换；2.2.2温控电路此温控电路通过控制Hot端口来导通三级管，Hot脚与MCU相连，通过TLP521进行光电隔离，然后使继电器通电吸合，让R107所在支路导通发热，达到加温的效果。2.2.3 TLC549调节温度电路图此温控电路通过调节VR1使输入TLC549中的模拟量变化，然后求出输出数字量与温度的关系来调节上限温度。3、软件设计系统主芯片才用STC80C51实现，流程图如下； 程序初始化采集温度小

8、于上限温度Add或minus任意一键按下显示上限温度10秒内有键再 次 按 下Add或minus按下进行加减，若qiehuan键按下旋钮调节温度显示测量温度加 热不 加 热 4、结论由于本系统架构设计合理，功能电路实现较好，系统性能优良，较好的达到了题目要求。附一：元器件清单CommentDescriptionDesignatorFootprintLibRefSEG_4SMG_4CapCapacitorC1RAD-0.3CapCap Pol1Polarized Capacitor (Radial)C2RB7.6-15Cap Pol1D4001Silicon Switching Diode fo

9、r High-Speed SwitchingD1SOT95P240-3NDiode BAS169013NPN General Purpose AmplifierD2, D4BCY-W3/E42N3904LED0Typical INFRARED GaAs LEDD3LED-0LED0LED3Typical BLUE SiC LEDD5DSO-C2/D5.6LED3K1Component_1Res2ResistorR1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R10, R11, R12, R13, R14AXIAL-0.4Res2Res Pack3Isolated Resisto

10、r NetworkR9SOIC127P600-16NRes Pack3Res1ResistorR15, R16, R17AXIAL-0.3Res1Res TapTapped ResistorR?VR3Res TapSW-SPDTSPDT Subminiature Toggle Switch, Right Angle Mounting, Vertical ActuationS1, S2TL36WW15050SW-SPDTSW-SPSTSingle-Pole, Single-Throw SwitchS3SPST-2SW-SPSTSW-PBSwitchS4, S5, S6, S7SPST-2SW-P

11、BTLP5214-Pin Phototransistor OptocouplerU1DIP-4Optoisolator174LS1383-Line to 8-Line Decoder/DemultiplexerU2DIP-1674LS13874LS373Octal D-Type Transparent Latch with 3-State OutputU3DIP-2074LS373*STC8051U4STC51AT24C02I2CU5AT24C02DS18201-Wire Digital ThermometerU6PR35DS1820TLC549This is a AD convertU7TL

12、C549附二：电路图主电路温控电路显示、温度调节部分附四：程序清单#include #include #include define.h#include ds18b20.h#include at24c02.h#include tlc549.hvoid init()G2A=G2B=0;G1=1;TMOD=0X11;TH1=(65535-45000)/256; TL1=(65535-45000)%256;TH0=(65535-10000)/256;TL0=(65535-10000)%256;EA=1;ET0=1;ET1=1;void fenjie()temper13=temp/1000; /测量温

13、度temper12=temp/100%10;temper11=temp/10%10+10;temper10=temp%10;temper23=sdtemp/1000; /设定温度temper22=sdtemp/100%10;temper21=sdtemp/10%10+10;temper20=sdtemp%10;void key_scan(void) /调节温度键盘扫描if(flag2=0) /第一次按键检测，显示设定温度if(add=0)|(minus=0) delay1ms(5);if(add=0)|(minus=0)flag=2;flag2=1;while(!(add=0)|(minus=

14、0)display(temper20,temper21,temper22,temper23);TR0=1; /*设定温度加减检测*/if(flag2) if(qiehuan=0)delay1ms(5);if(qiehuan=0)led=led;count0=0;TR0=1;while(!qiehuan)display(temper20,temper21,temper22,temper23);if(led)if(add=0)delay1ms(5);if(add=0)count1=0;TR1=1;TR0=0;if(!TR0)&(count05)&(count015)&(count018)&(cou

15、nt15)&(count015)&(count018)&(count1=34)count1=0;sdtemp-=50;fenjie();display(temper20,temper21,temper22,temper23); at24_write(0,sdtemp/10);delay1ms(1);at24_write(1,sdtemp%10);TR0=1;TR1=0;count0=0; if(led=0)TR0=0; /当灯亮时就关闭定时器0,只有当灯灭了才在10秒后自动跳回测量温度ad_convert();at24_write(0,sdtemp/10);delay1ms(1);at24_w

16、rite(1,sdtemp%10);/*显示测量温度和设定温度检测*/if(flag=1)/如果flag等于1就显示测量温度display(temper10,temper11,temper12,temper13); else if(flag=2)/如果flag等于2就显示设定温度display(temper20,temper21,temper22,temper23);/*加热检测*/ if(temp0;x-)for(y=z;y0;y-);void delayus(uchar z)while(z-);void display(uchar a,uchar b,uchar c,uchar d)uch

17、ar *du;du=tabledu;A138=0;B138=0;C138=0;P0=*(du+a);delay1ms(1);A138=1;B138=0;C138=0;P0=*(du+b);delay1ms(1);A138=0;B138=1;C138=0;P0=*(du+c);delay1ms(1);A138=1;B138=1;C138=0;P0=*(du+d);delay1ms(1);P0=0 x00;ds18b20.h文件：void reset()ds18b20=1;delayus(8);ds18b20=0;delayus(80);ds18b20=1;delayus(35);void wri

18、te_byte(uchar date)uchar i;for(i=0;i=1;ds18b20=0;ds18b20=CY;delayus(5);ds18b20=1; /释放总线uchar read_byte()uchar i,date;for(i=0;i=1;ds18b20=0;ds18b20=1;/释放总线if(ds18b20)date|=0 x80;delayus(4);ds18b20=1;return date;void read_temp()uchar low; reset();write_byte(0 xcc);write_byte(0 x44);delayus(80);reset()

19、;write_byte(0 xcc);write_byte(0 xbe);low=read_byte();temp=read_byte();temp=8;temp|=low;temp*=0.625;at24c02.h文件：void delay1us(void)_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();void at24_start()at24_sda=1;at24_scl=1;delay1us();at24_sda=0;delay1us();void at24_stop()at24_sda=0;at24_scl=1;delay1us();at24_sda=1;delay1

20、us();void at24_ack()uchar i; at24_sda=1;at24_scl=1;delay1us();while(at24_sda=1)&(i100)i+;at24_scl=0;delay1us();void at24_wrbyte(uchar date)uchar i;for(i=0;i8;i+) at24_scl=0;at24_sda=date&0 x80;delay1us();at24_scl=1;date=1;at24_scl=0; /此处必须把scl拉低delay1us();uchar at24_rebyte()uchar i,dat;for(i=0;i8;i+

21、)at24_scl=1;dat=1;if(at24_sda)dat|=0 x01;delay1us();at24_scl=0;delay1us();return dat;void at24_write(uchar dat1,uchar dat2)at24_start();at24_wrbyte(0 xa0);at24_ack();at24_wrbyte(dat1);at24_ack();at24_wrbyte(dat2);at24_ack();at24_stop();uchar at24_read(uchar date)uchar dat;at24_start();at24_wrbyte(0

22、xa0);at24_ack();at24_wrbyte(date);at24_ack();at24_start();at24_wrbyte(0 xa1);at24_ack();dat=at24_rebyte();at24_stop();return dat;tlc549.h文件uchar tlc549(void)uchar i,ad;tlc549_cs=0;/ cs拉低把前次转换的最高位从sda输出tlc549_scl=0;/接下来scl的七个脉冲将前次转换的后七位输出到sda，并且将第八个脉冲加在scl为下一次转换做准备 _nop_();for(i=0;i8;i+)ad=1;ad|=tlc5

23、49_sda;tlc549_scl=1;_nop_();tlc549_scl=0;tlc549_cs=1;/在八个脉冲后必须把cs拉高，防止转换过程中外界因素干扰for(i=0;i4;i+) /延时大约19us，等待转换delay1us();return ad;void ad_convert()uint date;date=tlc549();sdtemp=5.0/256*date*250;附录资料：不需要的可以自行删除C语言编译环境中的调试功能及常见错误提示调试功能1常用健 : 激活系统菜单: 将光标在编辑窗口和、信息窗口之间切换: 加载一个文件+: 查看程序运行结果: 得到有关编辑器在线帮助

24、+: 得到有关C语言的在线帮助+: 终止正在运行的程序2块操作 KB: 定义块首 KK: 定义块尾 KV: 块移动 KC: 块复制 KY: 块删除 KH: 取消块定义3查找、替换和删除操作 QF: 查找字符串 QA: 查找并替换字符串 Option: G（全程）， B（向文件头）， N（直接替换） Y : 删除一行 QY: 删除从光标位置到行末的所有字符编译中的常见错误例析(1)警告类错误 XXXdeclare but never used 变量XXX已定义但从未用过。 XXXis assigned a value which is never used 变量XXX已赋值但从未用过。 Code

25、 has no effect 程序中含有没有实际作用的代码。 Non-portable pointer conversion 不适当的指针转换，可能是在应该使用指针的地方用了一个非0的数值。 Possible use of XXXbefore definition 表达式中使用了未赋值的变量 Redeclaration of main 一个程序文件中主函数main不止一个。 Suspicious pointer conversion 可疑的指针转换。通常是使用了基本类型不匹配的指针。 Unreachable code 程序含有不能执行到的代码。(2)错误或致命错误 Compound state

26、ment missing in function main 程序结尾缺少括号。 “”expected； “(”expected等 复合语句或数组初始化的结尾缺少“)”；“（”。 Case outside of switch case 不属于Switch结构，多由于switch结构中的花括号不配对所致。 Case statement missing : switch结构中的某个case之后缺少冒号。 Constant expression required 定义数组时指定的数组长度不是常量表达式。 Declaration syntax error 结构体或联合类型的定义后缺少分号。 Declar

27、ation was expected 缺少说明，通常是因为缺少分界符如逗号、分号、右圆括号等所引起的。 Default outside switch Default部分放到了switch结构之外，一般是因为花括号不匹配而引起的。 do statement must have while do语句中缺少相应的while部分。 Expression syntax 表达式语法错。如表达式中含有两个连续的运算符 Extra parameter in call fun 调用函数fun时给出了多余的实参。 Function should return a value 函数应该返回一个值，否则与定义时的说明

28、类型不匹配。 Illegal use of pointer 指针被非法引用，一般是使用了非法的指针运算。 Invalid pointer addition 指针相加非法。一个指针（地址）可以和一个整数相加，但两个指针不能相加。 Lvalue required 赋值运算的左边是不能寻址的表达式。 Misplaced else 程序遇到了没有配对的else No matching 表达式中的括号不配对。 Pointer required on left side of_ 在“_”运算的左边只能允许一个指针而不能是一个一般的结构体变量或联合类型的变量。 Statement missing； 程序遇到

29、了后面没有分号的语句。 Too few parameters in call 调用某个函数时实参数目不够。 Unable to open include file XXXXXXXXXXX 头文件找不到。 Unexpected 或:或 在不希望的地方使用了或：。 Undefined symbol Xin function fun 函数fun中的变量X没有定义。5.连接中的常见错误主要错误类似于“undefined symbol _print in modula xxx”(print没有定义)，通常是函数名书写错误。6.运行中的常见错误Abnormal program termination 程序

30、异常终止。通常是由于内存使用不当所致。Floating point error : Domain 或Divide by 0 运算结果不是一个数或被0 除Null pointer assignment 对未初始化的指针赋值，程序有严重错误。User break 在运行程序时终止。7.程序的跟踪调试利用Run菜单可以进行程序的跟踪调试（1）GO to Cursor ()选择该选项使程序执行到光标所在行首先将光标移到某行（一般为可执行），选择该功能项，则程序执行到该行的前一行暂停。此时程序处于跟踪调试状态，并有亮条显示在暂停处，此时可以查询变量或表达式的值。（2）Trace into ()执行一条语

31、句或一行暂停此时程序处于跟踪调试状态，并有亮条显示在暂停处。该选项可跟踪到被调函数的内部。（3）Step over ()执行一条语句或一行暂停此时程序处于跟踪调试状态，并有亮条显示在暂停处。该选项将自定义函数当作一个语句执行，不跟踪到函程序的内部。（4）Debug 菜单程序处于跟踪状态时，可使用该菜单的选项。其主要是使用Evaluate目的是查询或更新变量或表达式的值。选择Evaluate功能后，系统弹出一个对话框。该对话框包含三个选项区域：Evaluate域可以输入一个含有目前代码中（程序暂停区的作用域）正在使用的变量名、或含变量的表达式、或常量表达式。按回车键后，在Result域中显示变量

32、或表达式的值。还可以用New value域进行调试。如果调试程序时发现Result域显示的某变量或表达式的值不正确，并能估计出该变量或表达式的值，则可以将该值输入到New value域，继续执行程序，其目的是肯定错误发生处是否在当前位置之前。如果输入这个正确的值并将程序继续执行完毕而结果正确，说明在目前暂停处之前已经发生错误而之后无错误。（5）Break/Watch用于设置断点和监视表达式。选择Add Watch功能选项，系统将弹出一个菜单，在Add Watch框中输入变量名或表达式，按回车键后，系统在屏幕底部开辟一个窗口并显示 该变量或表达式的值。【常见错误信息语句索引】Ambiguous

33、operators need parentheses:不明确的运算需要用括号括起 Ambiguous symbol xxx :不明确的符号 Argument list syntax error:参数表语法错误 Array bounds missing in function main 缺少数组界限符 Array bounds missing :丢失数组界限符 Array size too large :数组尺寸太大 Bad character in paramenters :参数中有不适当的字符 Bad file name format in include directive :包含命令中文

34、件名格式不正确 Bad ifdef directive synatax :编译预处理ifdef有语法错 Bad undef directive syntax :编译预处理undef有语法错 Bit field too large :位字段太长 Call of non-function :调用未定义的函数 Call to function with no prototype :调用函数时没有函数的说明 Cannot modify a const object :不允许修改常量对象 Case outside of switch :漏掉了case 语句 Case syntax error :Case

35、 语法错误 Code has no effect :代码不可述不可能执行到 Compound statement missing :分程序漏掉 Conflicting type modifiers :不明确的类型说明符 Constant expression required :要求常量表达式 Constant out of range in comparison :在比较中常量超出范围 Conversion may lose significant digits :转换时会丢失意义的数字 Conversion of near pointer not allowed :不允许转换近指针 Cou

36、ld not find file xxx :找不到XXX文件 Declaration missing ; :说明缺少； Declaration syntax error :说明中出现语法错误 Default outside of switch :Default 出现在switch语句之外 Define directive needs an identifier :定义编译预处理需要标识符 Division by zero :用零作除数 Do statement must have while :Do-while语句中缺少while部分 Enum syntax error :枚举类型语法错误 E

37、numeration constant syntax error :枚举常数语法错误 Error directive :xxx :错误的编译预处理命令 Error writing output file :写输出文件错误 Expression syntax error :表达式语法错误 Extra parameter in call :调用时出现多余错误 File name too long :文件名太长 Function call missing ) :函数调用缺少右括号 Fuction definition out of place :函数定义位置错误 Fuction should ret

38、urn a value :函数必需返回一个值 Goto statement missing label :Goto语句没有标号 Hexadecimal or octal constant too large :16进制或8进制常数太大 Illegal character x :非法字符x Illegal initialization :非法的初始化 Illegal octal digit :非法的8进制数字 Illegal pointer subtraction :非法的指针相减 Illegal structure operation :非法的结构体操作 Illegal use of floa

39、ting point :非法的浮点运算 Illegal use of pointer :指针使用非法 Improper use of a typedefsymbol :类型定义符号使用不恰当 In-line assembly not allowed :不允许使用行间汇编 Incompatible storage class :存储类别不相容 Incompatible type conversion :不相容的类型转换 Incorrect number format :错误的数据格式 Incorrect use of default Default使用不当 Invalid indirection

40、 无效的间接运算 Invalid pointer addition 指针相加无效 Irreducible expression tree 无法执行的表达式运算 Lvalue required 需要逻辑值0或非0值 Macro argument syntax error 宏参数语法错误 Macro expansion too long 宏的扩展以后太长 Mismatched number of parameters in definition 定义中参数个数不匹配 Misplaced break 此处不应出现break语句 Misplaced continue 此处不应出现continue语句

41、Misplaced decimal point 此处不应出现小数点 Misplaced elif directive 不应编译预处理elif Misplaced else 此处不应出现else Misplaced else directive 此处不应出现编译预处理else Misplaced endif directive 此处不应出现编译预处理endif Must be addressable 必须是可以编址的 Must take address of memory location 必须存储定位的地址 No declaration for function xxx 没有函数xxx的说明

42、No stack 缺少堆栈 No type information 没有类型信息 Non-portable pointer assignment 不可移动的指针（地址常数）赋值 Non-portable pointer comparison 不可移动的指针（地址常数）比较 Non-portable pointer conversion 不可移动的指针（地址常数）转换 Not a valid expression format type 不合法的表达式格式 Not an allowed type 不允许使用的类型 Numeric constant too large 数值常太大 Out of m

43、emory 内存不够用 Parameter xxx is never used 能数xxx没有用到 Pointer required on left side of - 符号-的左边必须是指针 Possible use of xxx before definition 在定义之前就使用了xxx（警告） Possibly incorrect assignment 赋值可能不正确 Redeclaration of xxx 重复定义了xxx Redefinition of xxx is not identical xx的两次定义不一致 Register allocation failure 寄存器定址失败 Repeat count needs an lvalue 重复计数需要逻辑值 Size of structure or array not known 结构体或数给大小不确定 Statement missing ; 语句后缺少； Structure or union syntax error X构体或联合体语法错误 Structure size too large 结构体尺寸太大 Sub scripting missing 下标缺少右方括号 Superfluous & with function or array 函数或数组中有多余的& Susp