基于的温度控制系统设计C语言源程序(完整资料)

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/*******＊*＊＊＊****＊＊*＊＊＊＊＊*＊＊**＊*＊＊＊＊*＊**＊*＊*＊＊＊*＊＊***＊****/基于的温度控制系统设计C语言源程序(完整资料）(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）/*程序名称:温度监控系统*/／＊程序功能:利用89Ｃ5２单片机和DＳ18B20温度传感器实现环境＊／／*温度的实时测量和高、低温报警*/／＊程序版本：v1．0＊/／＊作者：*//*编写时间：＊//*＊****＊**＊*****＊***＊＊＊＊＊******＊＊＊＊*＊****＊**＊**＊＊＊＊＊**＊＊*＊／#iｎｃｌｕｄe＜reg５2.ｈ＞#includｅ＜ｉｎtrｉns。h>/／含_ｎop_（)延时函数/／定义数据类型＃dｅfｉneucｈarｕnsignedcｈar＃defｉnｅuintｕｎsignedint//定义端口＃defineLＥDＰ０／/段码输出口ｓbitDQ=P3^2;//传感器数据口sbitSMG_q=Ｐ1＾0; //定义数码管阳级控制脚(千位)sｂiｔSMG_b=P1^1；ﻩ//定义数码管阳级控制脚（百位）ｓｂitSＭＧ_s＝Ｐ1＾2；ﻩ/／定义数码管阳级控制脚（十位)sbｉtSMG_g=P1^３;ﻩ/／定义数码管阳级控制脚（个位）ｓbitbuzzer＝Ｐ1＾5；/／蜂鸣器 sbitled＿ｌow=Ｐ2^6；//低温指示灯sbitled_hｉgh=P2^7;//高温指示灯sbitｌeｄ_ok=P2^5;//温度正常指示灯sbitled_ｗork=P２^４；/／工作指示灯sｂiｔsｅｔ=Ｐ3^7;//设置按键ｓｂitadd=P3＾4；//加一按键ｓｂitdｅc=P3^5；/／减一按键//定义变量和常量inｔcoｕnt=０；／/按键次数寄存器ｉｎth；//主函数用循环计数器uinｔtemp；//温度值ucｈarr；//温度值整数形式ucharｈiｇｈ＝35,loｗ=２0；／/上下限初值//共阳LED段码表”0＂＂1”"2"”3”"4”"５”"6””7"＂8""9”"不亮”＂-"ucharcodｅLＥＤ＿codｅ［１2］=｛0xc0，０xf9,0xa４，０xb0,0x99,０x92，0x８2，0xf８，0x80,0ｘ90}；ucharcoｄeＬED＿code1［］＝{０x４0，0x７9，0ｘ2４，0x３0，0x１9,0x１2，０x0２，0x７8，0x00，0x1０｝;uｃhａrcｏdeｄitａb[16］＝{0ｘ00，0x01，0x01，0ｘ02，0x０３，0ｘ0３,0x０4,0ｘ０4,0x0５,０ｘ06,0ｘ０６，0x０７，0ｘ０８，０x０8，0x０9,0x０9｝;／/小数部分转换码表uｃhardataｔemp＿data［2］=｛0x０0，0x00｝;／/存储从传感器读出的温度值uｃhardaｔａdp[５]=｛０x00，0ｘ00,0x0０，0ｘ00，0x00}；／／显示单元数据,共4个数据和一个运算//子函数声明voｉｄｄs_resｅt()；//DS18B20初始化函数voidｄｓ＿writｅ(uchardｓ_wrdata）；//ＤS１8Ｂ2０写数据函数uchaｒds_read（)；/／DS18B２０读数据函数read_teｍｐ(）;//读取温度函数voiｄcｈangｅ＿tｅmp（uinｔtｅm）;//温度数据处理voidxianshｉ(intｈoｒｌ);//温度显示转换voiddisplａy(）;//数码管显示函数vｏｉdkeyscaｎ()；//按键查询函数voidwarn_lｅd（）；//超限报警voiddelay(uintｔ);//延时函数，单次25us/＊＊＊＊＊***＊**＊＊*＊*＊＊＊*主函数＊＊*＊＊＊**＊**＊*＊＊＊*＊＊*＊／vｏidmaiｎ（）｛ LＥD=0x00；/／初始化显示端口ﻩled１=0；ﻩled2=0;ﻩled3＝0；ﻩled4=0； for(h＝0；h<4；h＋+）ﻩ｛ dp[h］=8; } ｗｈｉｌe(1）//循环执行显示和温度读取 ｛ ﻩucｈarｉ;ﻩﻩfor(i＝0;i〈20０；ｉ++)ﻩﻩ｛ﻩ ﻩwａrn_led（)；／/指示灯控制ﻩﻩ dｉspｌａy(）;/／显示 ﻩ keyscaｎ()；//按键扫描 ﻩ｝ﻩ changｅ_temｐ（rｅad_temp（)）；／/温度数据读取和处理 ﻩﻩ}｝/＊＊**＊＊＊＊***＊***＊＊＊*＊*******＊＊＊＊＊＊＊*＊＊＊＊*＊＊*＊＊＊＊//＊函数名称：ds_reset（）*／/＊函数功能：DS1８B20初始化＊//＊入口参数:无＊//＊输出参数：无*//*调用函数:delaｙ（);_ｎｏｐ_（)；*//＊全局变量：无*/／*局部变量：ｐresencｅ*／／＊*＊＊＊*****＊**＊*＊＊**＊*＊＊*＊*＊＊＊＊＊*＊**＊＊***＊*＊＊＊＊＊/voidｄｓ_ｒeset(voｉｄ）｛ﻩcharprｅsence=１; whｉｌe（ｐresｅnce）ﻩ｛ﻩﻩｗhｉle(preｓencｅ）ﻩ { ﻩﻩＤQ＝1;/／传感器数据段先置高电平ﻩ ＿ｎop_(）;ﻩﻩﻩ_nｏｐ_（);ﻩﻩﻩ//适当延时ﻩﻩﻩDＱ=0;／/传感器数据段从高电平拉到低电平 ﻩdeｌａｙ（５0);//延时ﻩﻩﻩDQ＝1；/／再置高电平ﻩﻩ ｄelａｙ（6);／/延时 ﻩpｒeｓence=DＱ;／/初始化成功，继续下一步 ｝ﻩﻩdelaｙ（45）；／／延时ﻩﻩｐresｅnce=～DQ；ﻩ｝ DQ＝1；／/拉高电平 ｌed_woｒk＝0； ﻩ ﻩ／/开工作指示灯}/＊*＊***＊＊＊＊***＊**＊＊＊＊＊*＊*＊*******＊*＊*＊＊*＊＊＊＊＊＊＊*//＊函数名称：ds_ｗｒite()＊／／*函数功能：向DS1８B20写数据*/／＊入口参数：ds_ｗrdata＊／/＊输出参数:无*//＊调用函数:ｄelay(）；＿nop_()；*／/*全局变量：无＊//＊局部变量：ds_wrｄaｔa＊//*＊＊＊＊*＊＊**＊*＊*＊＊**＊*＊＊＊＊＊**＊＊******＊**＊*＊***＊**／ｖｏidds＿wｒite（uｃhards_ｗrdaｔａ)｛ ｕchａｒｉ; for（i=8；ｉ>0;ｉ--）ﻩ{ ﻩＤＱ=1；_noｐ_（)； _nｏp＿（）；ﻩﻩDＱ=0； ﻩ＿ｎｏp＿（); _nｏp_（）; _ｎop_（）; ＿ｎop_（);ﻩﻩDＱ=dｓ_wrdata&0x０１；／/最低位移出 ﻩdelay（6）; ﻩｄs_wrｄaｔa＝ds_ｗrdatａ/2;／/右移１位 ｝ DQ=1； deｌay(１）;}/*＊＊*＊＊＊＊＊*＊*＊＊***＊＊**＊＊*＊*＊*＊＊***＊*＊*＊＊＊**＊＊＊**／/＊函数名称:ｄs_ｒead(）*/／*函数功能：从ＤS1８B2０读数据*／/*入口参数：无＊//*输出参数：valｕe*//＊调用函数:delａｙ（）；_nop＿（);*//*全局变量:＊//*局部变量：i；valuｅ；＊/／*＊**＊＊＊＊**＊＊＊＊＊*****＊＊＊＊*＊*＊*＊＊*＊***＊*＊＊＊＊*＊*＊＊/ucｈards＿rｅａd（ｖｏid){ﻩuｃｈａri； uｃｈarvａｌue=0；ﻩfoｒ（i=8；i＞0；ｉ-—）ﻩ{ﻩﻩDQ=1；＿ｎop＿(）；ﻩﻩ_noｐ_（)；ﻩ value〉＞=1;ﻩ DＱ=0； _nop_()； ﻩ_nop_（）;ﻩ _nop_（）; _nop_(); ﻩDQ=1；ﻩ _nｏｐ_（);ﻩ _ｎop_(）;ﻩﻩ_nop＿(); ﻩ_noｐ_()； ﻩif（ＤQ)value｜＝０x80;ﻩﻩdelay(6）； ｝ ＤＱ＝1；ﻩretuｒｎ（ｖalue)；｝/*＊***＊＊*＊＊＊＊＊***＊*＊*＊*＊＊**＊＊＊＊****＊*＊＊＊*＊＊＊＊＊**//*函数名称：read_temp()*//＊函数功能：读温度数据数据*／／*入口参数:无*／／＊输出参数：yeｍｐ*//＊调用函数:ds＿rｅseｔ(）；dｓ_wｒite(）；ds＿ｒead（）；*／／*delaｙ();*//＊全局变量:ｔeｍp*//*局部变量:temｐ_data［]；*//＊＊*＊*＊＊*＊＊***＊＊＊＊＊**＊*＊＊*＊＊＊*＊*＊＊＊****＊＊＊＊*＊＊*＊／rｅad_tｅmp（){ ｄs_rｅset(）；//传感器初始化 ｄelａｙ(２00)；ﻩds_wrｉte（0xｃc);/／发跳过读取序列号命令ﻩds_ｗrite（0x44）;/／发温度转换命令 ds_rｅsｅt(）;ﻩｄelay(1）;ﻩdｓ_ｗriｔｅ(0xcc）；ﻩ ﻩﻩｄs_ｗrｉte（0xbe); ／/读1８B2０中存储器ﻩtemp_dａta［0］=ds_reａd();／/读温度值的低字节命令 tｅmp_daｔa[1］=ds_ｒead();／/读温度值的高字节ﻩtemｐ=temp_data［１]； tｅmp<<＝8; teｍp＝ｔｅmp｜temp_ｄatａ［0］；／/两字节合成一个整型变量 returntemp；/／返回温度值}/＊**＊＊＊**＊*＊**＊＊***＊＊**＊＊＊*＊*＊*＊＊＊＊*＊＊＊＊*＊＊**＊**//＊函数名称：chanｇ＿teｍp（)＊//＊函数功能:将温度传感器中独到的数据进行转换＊//＊入口参数：tem＊//＊输出参数：dp［]*//*调用函数：无＊/／*全局变量：ｄp[]；ｄitaｂ［］;r；*//＊局部变量:tem＊/／*＊*＊＊＊＊＊＊*＊＊＊**＊＊＊*＊＊＊＊**＊**＊＊*＊＊**＊*＊＊**＊*＊*＊＊/voｉdcｈange_teｍp(uintｔｅｍ）｛ﻩucｈaｒｎ=0;ﻩif（ｔeｍ〉6348)／/温度值正负判断 ｛ ﻩtｅm=6５５3６-tem;/／负温度求补码 n=1；//标志位置1ﻩ｝ﻩｄp［4］=ｔem＆0x０f;//取小数部分的值ﻩｄp［0]＝ditａb［dp[4］]；//存入小数部分显示值ﻩdp[４]=tem〉〉4;／/取中间八位，即整数部分的值 dｐ［3]=dp［4]/1０0；/／取百位数据 dp［１]=ｄｐ［4］％100；／/取后两位数据ﻩdp［２]=dp[1］/１０；//取十位数据ﻩdp［1］＝dp［1］%10;／/个位ﻩr＝dp[1］＋dp[２]*10+dp［3］＊１０0;／／实际温度值（十进制) if（!dp[3]）ﻩ /／符号位显示判断ﻩ｛ﻩﻩdp[３］=０x0a；／/最高位为０时不显示ﻩﻩiｆ(！ｄp［2]) ﻩ{ﻩﻩﻩｄp[２］＝0x0a;／/次高位为0时不显示 ｝ }ﻩiｆ（n）ﻩ｛ dp［３］=0x0b； ﻩ//负温度时最高位显示"—”ﻩ}｝/＊*＊**＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊**＊＊＊***＊*＊*＊＊＊*＊*＊＊*＊＊＊＊**＊*＊＊*／／＊函数名称:xiａnｓhi()*//＊函数功能：温度数据转换成显示所需LED段码＊/／*入口参数:ｈoｒl＊//＊输出参数：ｄp[］＊//＊调用函数:无*//＊全局变量：dp［]；＊//*局部变量：n；＊//＊*＊*＊＊＊***＊***＊**＊＊＊＊＊＊**＊*＊＊**＊*＊＊＊＊*＊＊＊*＊*＊*＊/voｉdxiａｎshi(iｎthorl）｛ iｎｔn=０；ﻩif（ｈorｌ>128) ﻩ ﻩ/／负数补码转换ﻩ{ ｈorｌ=25６—hｏrl; ｎ=1; } dｐ［3]＝hoｒl/100; ｄp[3]=dp［3］&0x0f；/／百位ﻩｄp［２］=horl％100／10;ﻩ /／十位ﻩdp[１］＝hoｒl％10; ／/个位 dp［0]=０； ﻩﻩ//小数位ﻩif(!dｐ[3]） ﻩ ﻩ//高位为零不显示 ｛ dｐ[３］=0x0a；ﻩ iｆ(!dp[2］）ﻩ {ﻩﻩ ｄｐ[2］=0x0a; ﻩ｝ﻩ}ﻩｉf（n）ﻩ ﻩ //负数最高位显示“-”ﻩ｛ ﻩdｐ[3］=０x0b；ﻩ}｝/＊＊*＊＊**＊＊*＊＊＊＊*＊**＊＊*＊**＊＊＊*＊*＊*＊*＊＊*＊**＊*＊*＊＊*//＊函数名称：dｉsplａy(）＊／／＊函数功能：数码管显示*/／*入口参数：无＊／/*输出参数:无*//＊调用函数：deｌａｙ（）＊//＊全局变量：dｐ[];LＥD＿code[］;ＬＥD＿ｃodｅ１［]；＊／/*ｌｅｄ1；led2；ｌeｄ3；lｅｄ4；*／/*局部变量：j;＊//***＊＊＊＊＊＊＊*＊****＊＊*＊＊＊*＊＊*＊＊＊＊＊＊**＊**＊＊＊***＊*＊＊/voiddiｓplay(）{ intｊ；ﻩfor（j＝0；ｊ〈4；j＋+）//4位LED扫描控制ﻩ｛ swｉtch（j）ﻩ ｛ﻩ ﻩcase０：LED＝LＥD＿coｄｅ［dp[0］］；ﻩﻩ ﻩlｅd４=1； ﻩ ﻩdｅlay（4５０）; ﻩﻩﻩled4=０;ﻩ ｂreak；／/小数位 ﻩﻩcase1:LＥD＝LED＿ｃｏde1[dp［1］]；ﻩ ﻩ ｌed3＝1; ﻩﻩdelay（450）； ﻩ ﻩlｅd3=0； bｒｅａｋ；//个位 ﻩ case２:LED=LED_code［dp[2]］；ﻩ ﻩ lｅｄ2=1； deｌaｙ(4５0）;ﻩﻩﻩ leｄ２=０； ﻩﻩbreak；//十位ﻩﻩﻩcaｓe3:ＬＥD＝LED＿code[dp[3]]； led1＝1; ﻩ ﻩdelay（4５0)； ﻩ led1=0；ﻩﻩﻩﻩｂreaｋ；//百位 } }｝／＊*＊＊****＊＊*＊＊*＊＊**＊**＊*＊*＊＊＊＊＊*＊＊＊*＊＊＊＊**＊**＊*＊/／*函数名称：keyscan（）＊／／*函数功能：按键查询*／/＊入口参数:无*//*输出参数：无＊／／＊调用函数:deｌay（）;dｉsplay（）;xｉａｎshi（)；＊／/＊全局变量:counｔ;higｈ；loｗ;*/／*局部变量:无*//＊＊*＊＊＊＊*＊＊＊＊***＊＊＊****＊＊*＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊*＊**＊**＊＊***/vｏiｄkeyscaｎ（）{ﻩif(sｅｔ==0） ﻩ /／set键按下 ｛ ﻩｗｈile（１)ﻩﻩ{ ﻩdeｌaｙ(500）；ﻩ ﻩ/／延时去抖动ﻩ iｆ（ｓeｔ==0） ﻩﻩ/／重新判断sｅｔ键是否按下ﻩ {ﻩ count++; ﻩﻩ whiｌｅ(!sｅｔ） ／／按键弹起继续显示前面内容 ﻩ ｄｉsplay(）；ﻩ ｝ ﻩﻩif（coｕnt=＝１) ﻩ//sｅt按下一次执行此段ﻩﻩ ｛ ﻩﻩxianshi(higｈ)；ﻩ//转换上限温度为段码并显示 ﻩﻩdｉｓplaｙ(）;ﻩﻩﻩﻩｉf(add=＝０) ／/add键是否按下ﻩﻩﻩﻩ{ ﻩﻩﻩ whiｌe(！ａdd）ﻩ//弹起时上限温度加一并显示ﻩﻩ ﻩ dispｌａy（)；ﻩﻩ ﻩ high+=１； ﻩ ﻩ} ﻩﻩﻩif（ｄｅc==0) ﻩ／/dec键是否按下ﻩ ｛ﻩ ﻩﻩﻩwhile(!dec）ﻩ//弹起时上限温度减一并显示ﻩﻩ ﻩﻩdisｐlａy(）; ﻩﻩﻩ high-=１； }ﻩ } if(coｕnｔ＝=2）ﻩ ／／set键按下两次执行此段 ﻩ｛ ﻩ xｉanshi（ｌｏｗ）;ﻩ/／转换下限温度为段码并显示ﻩﻩﻩﻩdisplaｙ（）; ﻩﻩ ｉf（add==0) ﻩ//ａｄd键是否按下 ﻩﻩ{ﻩ ﻩ ﻩwhｉle（!ａdｄ）ﻩ/／弹起时下限温度加一并显示 ﻩ ﻩdiｓｐlaｙ（)； ﻩ ｌow＋=1；ﻩﻩ ｝ﻩ ﻩ ／／deｃ键是否按下ﻩﻩﻩ if（deｃ==０）ﻩ ﻩﻩ｛ ﻩﻩ wｈile（!deｃ） //弹起时下限温度减一并显示 ﻩﻩ dispｌaｙ(）; ﻩ lｏw－＝１;ﻩﻩ ﻩ｝ﻩ }ﻩﻩ iｆ(coｕnt>=3)ﻩﻩ／/set键按下三次回到温度显示状态ﻩ ﻩ{ ﻩ cｏｕｎt=０；ﻩ ﻩbｒeak；ﻩﻩﻩ｝ ﻩ｝ﻩ}}/＊*＊＊**＊＊＊＊＊*＊＊*＊*＊＊*＊**＊*＊＊＊＊＊*＊＊*＊*＊**＊*＊***＊＊//*函数名称：waｒn_lｅd（）＊//＊函数功能:工作情况指示灯控制*//＊入口参数：无＊/／＊输出参数:无*//＊调用函数：无*//*全局变量:higｈ；ｌow;r;＊/／*局部变量：无＊//*＊＊**＊＊＊＊＊*＊＊＊＊*****＊＊＊＊＊**＊**＊****＊*＊****＊*＊*＊/voidwarn_lｅd(）{ﻩif（r＞high） /／温度高于上限温度ﻩ{ ﻩｌed_low=1; ﻩ ﻩ/／“低温”指示灯灭 ﻩleｄ＿ｈigh＝0;ﻩﻩ //“高温”指示灯亮 ｌｅd_ok=1；ﻩﻩﻩ /／“正常"指示灯灭 buzzer=０;ﻩﻩﻩﻩ/／蜂鸣器发声 ｝ elseif（r〈low) ﻩﻩ //温度低于下限温度 { ﻩled_ｌｏw=0； ﻩﻩﻩ//“低温"指示灯亮 led_high=１；ﻩ ﻩ ／/“高温”指示灯灭ﻩﻩleｄ_ｏk＝1；ﻩ ﻩ//“正常”指示灯灭 ｂuzｚeｒ＝０； ﻩ/／蜂鸣器发声ﻩ｝ﻩeｌse ﻩ //温度正常ﻩ｛ﻩﻩlｅｄ_ｌow=１； ﻩﻩﻩ//“低温”指示灯灭ﻩ led_hiｇh=1；ﻩﻩ //“高温”指示灯灭 ﻩled_ok＝0；ﻩ ﻩﻩ//“正常”指示灯亮ﻩﻩbｕzzeｒ=1;ﻩ ﻩﻩ//蜂鸣器不发声 ｝}/*＊＊****＊*＊*＊＊＊＊＊**＊＊**＊＊**＊＊*＊*＊＊＊**＊＊*＊＊＊***＊＊//＊函数名称：ｄelay(）＊//＊函数功能:延时函数,单次２５us左右延时＊／／*入口参数:t;＊/／＊输出参数：无*／/＊调用函数:无＊//＊全局变量:无＊／/*局部变量：t;*//＊＊＊***＊*＊*＊*＊*＊＊＊*＊＊＊＊****＊**＊***＊＊*＊**＊＊*＊*＊*＊/ｖｏiｄdｅｌay（uｉntｔ)｛ﻩfｏｒ（；t〉0;ｔ-－）;｝/*＊*＊*＊＊*＊＊**＊*＊＊＊＊＊程序结束**＊＊*＊＊＊*＊＊＊＊＊＊*＊＊**/＃incｌｕde<ｒeｇ５1.h>uｎsigｎｅdinｔx,y；voiddｅlaｙms（unsｉｇnedintｚ）/／延时｛ﻩunｓignｅｄinｔi,j； fｏｒ（i=ｚ;i〉０；ｉ——）ﻩfor（j=150;ｊ〉０；j——）;｝ｖｏｉdＯn_all（)//开启所有灯｛ P0=0x0０；P1＝０x00；P2=0x00;P3=0ｘ００；}voidOff＿ａlｌ()/／关闭所有灯｛ﻩP０=0xｆｆ；P１=０xff；P2=0xff；P3=0ｘｆf;｝vｏiｄｌｓ（）／/正向流水灯{ﻩP0＝0x00；ｄelayms（4０0）；ﻩP2＝0ｘ00;ｄelaymｓ(400); P３=0ｘ00；delａyms（４00);ﻩP１=0x0０；delayms（400）； P０=0x0１；ｄelaymｓ（5０）；ﻩP0=0x02;delayms（5０)；ﻩP0=０x０4；ｄｅlayｍs(５０）; P0=0x08；dｅlａymｓ(５０)； P0＝0x１0;delａｙｍs（50）; P０=0ｘ20；dｅｌayms（50）；ﻩP0=0x40；deｌaymｓ（50)； P0=0x８０；dｅlayms(５0）； P0＝０x00；ﻩP2=0x0１；deｌayｍs(50); P2＝0x０2；deｌayｍs(50）；ﻩP２=0x0４;ｄeｌaymｓ(５0）;ﻩP2=０x08;dｅｌａyms（50); P2=０x１0；ｄelayms（５０）;ﻩP2=0x20；deｌaｙｍs(50);ﻩP2=0x4０；dｅlayｍs(50)； P2=０x８0；deｌaｙmｓ（５０)； P2＝0x00;ﻩP3=0ｘ80；ｄelayms(50); P３＝０x４0；ｄelaｙms（5０); 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P3=0ｘ０0;ｄｅlayｍs(2０0);On_aｌl（）;delayms（400）;Off_ａll（）；ｄelayms（50）;Ｏn_all();ｄｅｌayms（50);Oｆｆ＿all（）;delayms(50）；Oｎ_all();delayｍs（５0）;Ofｆ_ａll（)；dｅlａyｍs(５0);}voidmain（）｛On＿all(）；dｅlａyms（300)；Off_aｌl（）；delaymｓ（3００）；On_alｌ（）；dｅlayｍｓ(３00);Oｆf_alｌ(）;ｄelayｍs(3０0)；Oｎ_all（);ｄｅｌayms(３00);Ｏfｆ_all（);dｅlａyms（300);ｌs(）;//正向流水fａｎ＿ls（）；//反向流水baｎ＿shan()；/／半边交替闪shangxｉa_shan（）;//上下交替闪烁ｈuayaｎg_shan(）;／/花样闪烁｝（2014届）毕业设计题目：基于ＰID的温度控制系统设计学院:＊＊＊***＊＊专业：电气工程及其自动化班级:电气＊＊＊学号：***＊*＊＊＊*＊姓名：某某某指导教师：某某某教务处制年月日诚信声明我声明,所呈交的论文是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我查证,除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得＿＿＿＿__或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料.我承诺，论文中的所有内容均真实、可信.论文作者签名:签名日期：年月日授权声明学校有权保留送论文交的原件,允许论文被查阅和借阅，学校可以公布论文的全部或部分内容，可以影印、缩印或其他复制手段保存论文，学校必须严格按照授权对论文进行处理，不得超越授权对论文进行任意处置。论文作者签名:签名日期：年月日基于PID的温度控制系统设计摘要温度是工业上最基本的参数，与人们的生活紧密相关，实时测量温度在工业生产中越来越受到重视，离不开温度测量所带来的好处，因此研究控制和测量温度具有及其重要的意义。本设计介绍了以ＡＴ89Ｃ52单片机为主控器件,基于PID的温度控制系统的设计方案和设计的基本原理.由ＤＳ18B20收集温度信号，并以数字信号的方式送给单片机进行处理,从而达到温度控制的目标。主要包括硬件电路的设计和系统程序的设计.硬件电路由主控器件、温测电路、温控电路和显示电路等组成。软件设计部分包括：显示电路、温度信号处理，超温警报、继电器控制、按键处理等程序。关键词:温度检测,温度控制,ＰID算法DｅsｉgnofTemｐｅratuｒeCoｎtroｌＳｙｓｔeｍBasedｏnPIＤAｂsｔractＴeｍpｅraｔｕreisthｅmostbａsicparameteｒsofiｎdｕｓtｒialandｃｌosｅlyrｅlａｔedwitｈpeｏｐｌe'slivｅs,reaｌ-tｉmemeasurementoftｅmperatｕｒeｉｎindusｔriａｌpｒｏductiｏnaｎｄmoreatｔention，ｗｈｉｃhiｓinsｅparａｂｌｅfromthebeｎefitsofthｅtempｅrａtureｍｅasurｅmeｎt,temperatｕrｅcontｒｏlandmeasuｒemｅnｔstudｙtheｒeｆorehasitssignificａｎce.ThisｄｅsigninｔｒoducｅｓｔhebasicｐrincipｌestｏＡT8９Ｃ52microcoｎｔrｏｌlｅr—basedcontｒｏｌｌｅrpiｅcestemｐeraｔurｅcontroｌsｙsteｍdesiｇnanddesign．ColｌｅｃtｅdbｙｔｈeＤS18B2０tｅmpｅｒaｔuresignal，anddigitalｓｉgnalsｅntbywayoｆｔhｅmicｒocoｎｔｒoｌlｅｒforprｏcessing，soastoacｈieveｔｈｅtarｇeｔteｍperａｔｕreｃonｔrol。Iｎcｌuｄinｇｔhedesignofhａrｄwaｒｅcircuｉｔdeｓiｇnandsｙｓtemｐｒogｒaｍs.Ｈarｄwarｅcｉrcuitiｎcluｄｅsamaｓterｄｅｖice，ｔhetｅmpeｒatuｒeｍeasuringcircuit,temperatureｃｏntrolcircuitandｄiｓpｌaycｉrcuit.Ｓｏfｔwareｄｅsign，including:dｉsｐlａyelectrical,tempeｒatuｒｅ，sｉgnａlpｒoceｓｓing,ｏver－tempｅratureａｌarｍ，ｒｅｌayｃｏntrol，ｋeyhａnｄlingｐrocｅdures.Kｅywords:temｐｅｒaturedeｔection,tｅmpｅｒａturecontrol，PIＤalgorｉthm目录ＴＯC\*MEＲGEFORＭAT摘要ＰAGＥREF＿Tｏc13802IIＩＡbstrａcｔPＡGEREF＿Ｔｏc2２970ＩＶ1绪论PAGＥREF＿Toc174911.1课题的来源PＡＧＥREF_Tｏc６56１1．2课题的意义ＰAGEＲＥＦ＿Toc24６14１1．3课题研究的主要内容ＰＡGERＥＦ_Ｔｏc18571２硬件设计PＡGERＥF＿Toc３169４３2。1单片机控制模块的设计PＡGERＥF_Toc92７8３2.1．1AＴ8９Ｃ5２单片机简介PＡGEREＦ_Tｏc3４７532。1．2单片机的引脚功能PAGＥREF_Toｃ２7６９４2。1。3单片机控制模块的电路设计ＰAGEREＦ＿Tｏｃ980５2。1。４电源设计PAＧEREF_Ｔoc1261７6２．2温度采集模块的设计ＰAＧEREF_Toc24411７２.2。1ＤＳ18B2０芯片的简介PAGEＲEF_Toc2918372。２.2DＳ18Ｂ20的内部结构PAGERＥF_Toc２５33６8２。2.３ＤＳ１8B20的供电方式ＰAＧEＲEF_Toc22286102。2。４DS1８B2０的引脚功能PAＧＥREＦ_Ｔoｃ8３7610２。3温度控制模块的设计ＰAＧEREF_Tｏｃ84９3１１2.4按键及显示模块的设计ＰＡGERＥF_Tｏc２301６12２.4．１ＬCD16０2的参数和引脚功能PAＧＥRＥＦ＿Ｔｏｃ18967１22。4.2LＣD160２的特点ＰＡGEＲEＦ_Toc4１841３2．4．3按键电路的设计PAＧEREF＿Toc18８3132．5报警模块的设计PAＧEREＦ_Toｃ2３１50１４３软件设计PAGＥRＥＦ_Ｔoc144８1１63。1主程序的设计PAＧＥRＥF_Ｔoc２2789１６３.2ＤＳ18B20读温度程序的设计PＡGＥＲEF_Toc17472163.3键盘扫描程序的设计ＰＡGERＥF_Toc25913173.4报警处理程序的设计PAGERＥＦ_Toｃ１６６40183．5PID控制算法PAGERＥF_Tｏｃ32133184系统仿真８492２参考文献PAＧEＲEF_Toc2９92０27致谢PＡＧERＥＦ_Ｔoc1668928附录ＰAGEREＦ_Ｔｏc１5295291绪论1。1课题的来源在食品加工、化工、冶炼等工业控制和生产中，在工业生产和日常生活中经常要用到温度检测和控制。以及各种各样的加热炉、热处理器等，都对温度有着严格的要求。传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的通常是电压,再转换成相应的温度值，在硬件方面是个难点，而且从设计和调试的角度来讲都是很复杂的,以及高昂的制作成本。但采用DＳ18B20作为温测元件,然后用单片机对温度进行控制，可以大幅度提高温度控制的技术指标,而且还具有控制方便、简单、灵活等特点.单片机已经渗透到我们生活的各领域,仪表仪器、家用电器、航空航天、计算机通讯网络和数据的传输,包括工业自动化的实时控制和数据处理等，这些都离不开单片机。用单片机可构成丰富多样的数据采集系统和控制系统。像工厂流水线智能化的管理、电梯智能化的控制、多种报警系统，都可以与计算机联网构成二级控制系统等.１.2课题的意义温度传感器是测量温度的关键，现在温度传感器正由模拟式向数字式、集成化向智能化、网络化的方向发展。在测量温度的电路中，使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,将随被测温度变化的电压或电流采集过来，先进行A／D转换,然后用单片机进行数据的处理，再在显示电路上，将被测温度显示出来。这种设计需要用到A/D转换电路,因此电路的设计比较复杂.继而想到可以采用智能温度传感器来设计数字温度计。本数字温度计的设计采用美国半导体公司ＤALＬAＳ推出的一种改进型智能温度传感器DS18B２0作为检测元件,其温度值可以直接被读出来,通过单片机ＡＴ89C52的读写和显示,然后用LCD160２来进行显示.它的测温范围为-55℃～+125℃，最大分辨率可达0．０６2５℃。而且采用3线制与单片机相连,减少了外部的硬件电路,具有低成本和易使用的特点。1。３课题研究的主要内容１、总体设计的内容总体设计的主要内容有：利用单片机作为系统的主控制器，利用ＤS18B2０作为温度传感器，将信号送入单片机进行处理,经过PID算法后,单片机的输出用来控制加热棒的输出功率，从而实现对温度的控制。2、总体设计的基本要求总体布置的基本要求主要有:(1)温度控制系统的总体设计和思路；(2)各部分原理说明；（3)温度控制系统硬件设计，有理论依据，有分析计算过程，主要元件有原理和说明,所有元件必须要有型号和参数;（4)温度控制系统软件设计，可以使用汇编语言或C语言编程.主要软件必须能在设计好的硬件电路上正确运行.２硬件设计硬件设计方框图如图2－1所示,它主要由五个模块组成：单片机控制模块；温度采集模块；温度控制模块;按键及显示模块；报警模块。图2-1硬件设计方框图2。1单片机控制模块的设计方案一：采用８0３1芯片，其内部没有程序存储器,需要进行外部扩展,这给电路增加了复杂度.方案二:采用2051芯片,其内部有2KB单元的程序存储器，不需外部扩展程序存储器。但由于系统用到较多的I/Ｏ口，因此此芯片资源不够用。方案三:采用ＡT８9Ｃ52单片机，其内部有4KＢ单元的程序存储器，不需外部扩展程序存储器，而且它的I/O口也足够本次设计的要求。方案评价:比较这三种方案，综合考虑单片机的各部分资源,本次设计选用方案三。2。1.1AT８9C52单片机简介AT89C52是ATMEL公司生产的51系列单片机。片内含8kbyteｓ的可反复擦写的Fｌash只读程序存储器和256bｙtes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度,兼容5１指令系统，Fｌash存储单元和8位中央处理器置于片内，AT８9C52单片机功能强大，在许多复杂的应用场合都可以用到。单片机是微型机的一个分支，单片机的最大特点就是在超大规模的集成电路芯片上集成了定时器、存储器、ＣPU、和多种输入/输出接口电路.由于单片机的这种结构，相应的它具有很多的特点。它的特点包括：可靠性高；抗干扰能力强；控制能力强；性价比高；低电压;能扩展了多种串行口。2.1．2单片机的引脚功能AT89C5２单片机的引脚图如图2—2所示。图2—2AT89Ｃ5２引脚图电源引脚ＶＣＣ和VSSVCC(40引脚）:电源端,+５V。VSS(20引脚）：接地端.外接晶体引脚XTAL2和XTAL1XTAL2（1８引脚）:接微调电容和外部晶体的端口。作为振荡电路的输出端。XTAL1（19引脚）：接微调电容和外部晶体的端口。作为振荡电路的输入端。控制信号引脚RST、AＬE、PSＥＮ、EＡRST(9引脚）：复位信号输入端，高电平有效。完成复位操作,输入端必须为两机器周期(即为24个时钟振荡周期)的高电平。ALＥ/PＲＯＧ（3０引脚):地址锁存允许信号端。当单片机上电正常工作后,ＡLE引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器平率的１/６.输出信号作为锁存低８位地址的控制信号。如果想确认单片机芯片的好坏，可用示波器查看ALE端是否有脉冲信号输出.若有脉冲信号输出，则单片机基本上是好的。ＰSEＮ（29引脚）:程序存储允许输出信号端。EA（31引脚）：外部程序存储器地址允许输入端／固化编程电压输入端.输入/输出端口Ｐ０、P１、P2和P3P0端口（P0．０~Ｐ0.７，３9～32引脚)Ｐ１端口（P1．0～P１．7）P２端口（Ｐ2.0~P２．7）P３端口（P3。0～P3．7）P3端口还用于一些复用功能,如表2—１所示.表２-1P３各口线与第2功能表口线替代的第２功能P３。０RXD（串行口输入)Ｐ３。１TXD(串行口输出）P3．2ＩNT０（外部中断０输入）P3.3INT1（外部中断1输入）P3。４T０（定时器0的外部输入）P３。5T1(定时器1的外部输入)P３．6ＷＲ（片外数据存储器“写选通控制”输出)P3。7RD（片外数据存储器“读选通控制”输出)2.1。3单片机控制模块的电路设计单片机的最小系统如图2-3所示，由单片机芯片、电源、时钟振荡电路与复位电路组成.时钟振荡电路的设计：单片机XIAL1和XIAL２分别接3０pF的电容，中间再并个1２MHz的晶振，形成单片机的晶振电路.电容器Ｃ1和C２可稳定频率并对振荡频率有微调作用.复位电路的设计:复位操作有按键手动复位和上电自动复位两种。本设计采用的是上电自动复位：ＲＳT引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期）以上。电容端瞬间通电，电容C通过电阻R充电，ＲSＴ端为正脉冲，用以复位。只要电源ＶＣC的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就完成了系统的复位初始化.关于参数的选定，在振荡稳定后应保证复位高电平持续时间（即正脉冲宽度)大于２个机器周期。当采用的晶体频率为6ＭHz时，可取C=22μF,R＝1kΩ；当采用的晶体频率为12MHz时,可取C=１0μF，R=8.2kΩ。图2-3单片机的最小系统图2。1．4电源设计220V交流电转５V直流电的电源设计如图2—4所示是由3个部分组成：变压器、桥式整流电路和三端稳压器。图2-45V直流电电源设计图变压器：将2２０Ｖ交流电变成９V左右，由此可知变压器变比为220/9=２5/1；桥式整流电路：经过滤波整流后,电压有效值增大为１0Ｖ。如图2－５所示为桥式整流电路电压波形图;三端稳压器：一般用于直流电路的保护电路，起到降压、稳压的作用。图2-5桥式整流电路电压波形图2。2温度采集模块的设计方案一：传统的测温元件有热电偶和热电阻。一般来说热电偶和热电阻测出的电压，再转换成相应的温度，要比较多外部硬件的支持,其缺点有:硬件电路较复杂；软件调试较复杂;制作成本较高。方案二:结合单片机电路的设计,决定使用温度传感器ＤS１８B20，它是最新推出的一种智能型温度传感器,它的优点是可以直接读出被测的温度.主要是对温度信号进行采集和转换工作，电路由ＤS18B20温度传感器和单片机部分组成.温度传感器DS１８Ｂ20把收集到的温度送到单片机的P２。6口，单片机接受温度，然后存储下来。因为电路部分只用到了温度传感器和单片机,所以硬件方面比较简单.方案评价：方案一这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦.但方案二电路比较简单，软件设计容易实现，故实际设计中拟采用方案二。2。2．1ＤS１8B2０芯片的简介DS18B20是美国著名半导体公司推出的一种可以直接读出被测温度值的温度传感器，而且采用寄生供电方式与单片机相连，具有成本低和易使用的特点。输出信号为数字信号，方便单片机控制和处理，很多外围电路因此可以减掉。且该芯片的线形较好，物理、化学性也相对稳定,在工业生产中可以用来做测量温度的元件。由于AT8９Ｃ52能够带多个DSＢ1８20，因此容易实现多点测量的目的。轻松的构建传感器网络，并且单片机可以同时进行数码显示与键盘控制，也可以通过RS2３2串口与上位机进行数据通讯，达到全方位立体监控的效果。采用温度芯片ＤＳ１８B20测量温度，可以更方便的实现多点测温,也体现了数据数字化的好处，便于测温数据集成显示,也方便了后期对数据的处理及其记录。２。2.２DS1８B２0的内部结构DS１８B2０芯片的内部结构如图2—6所示。DS18B２0主要包括上下限触发器、储存器与控制逻辑、CRC发生器电源、温度传感器、6４位ＲOM单线借口暂存器。图2—6DS18Ｂ２０芯片的内部结构图DS18B２０温度数字对应关系表如表２－2所示。表2—２DS18B２０温度数字对应关系表温度/℃二进制表示十六进制表示+125０00001111101000007D0H＋8500０0０１0１０１01０00０0550H+25.0６25００0000011０010000０191H+10．12500０0000０1０1000０1０0Ａ２H+0。５0０00００0００00０0010０008H0０000０00００00010０００000H-0。５1１1111111１11０000FFF8ＨDS18B20温度值格式表如表2－3所示.表2－3ＤＳ１８Ｂ2０温度值格式表高字节１51413１２1１1098SSSSS26２524１/０1/0１/01/０1/06４32１6低字节7654３21023222120２_12_22_32_48421０。５０。250．125０.0625DS1８Ｂ20的工作过程：发复位DＳ１8Ｂ２0的负脉冲；收DＳ１8B20的回应脉冲;发ROＭ命令(33H)；发储存和控制命令。DS1８B２０储存控制命令共有6种,如表2—４所示.表2-4DS１8B20存储器控制指令指令约定代码复制４８H读数据BEＨ读电源供电方式Ｂ4H温度转换4４H读EEＲAMB8H写数据4ＥH主机操作ROM的命令有５种,如表2-5所示。表2-5DS１8B20的ROM指令指令约定代码读ＲOM３3H匹配ROM55H跳过ROMCCＨ搜索RＯＭ0F0H报警搜索ECＨＤS１8Ｂ２0的执行序列：初始化；执行ＲOM命令，用于定位；执行DS１8B20的储存控制命令,用于转换和读数据；DS1８B20的I／Ｏ信号有回应脉冲、复位脉冲、写0，读0，写1，读1等几种。2．2.3DS18Ｂ2０的供电方式在硬件上,ＤＳ1８B２0与单片机的连接有两种方法，一种是用寄生电源供电,此时,VＣC、GND接地,I/Ｏ接单片机I/O；另外一种是VCC接外部电源，GND接地，Ｉ/O与单片机的I/O线相连。无论是内部寄生电源还是外部供电,Ｉ/O口线要接5ｋΩ左右的上拉电阻。如图2-7所示,本设计采用的是外部电源供电的方式,且选用的上拉电阻为4。７ｋΩ。图2-7ＤＳ18Ｂ20外部电源供电方式图2。2．4DS1８B2０的引脚功能引脚功能说明：GND为地;I/O是数据输入/输出脚（单线接口,可作寄生供电）；UDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。DS28B２0的引脚如图2—8所示。图２—8DS18Ｂ20引脚图DS１８B20的特点说明:采用单总线技术,与单片机通信只需要一根I/O线,在一根线上可以挂接多个DS18Ｂ２0。每只DS１8B20具有一个独有的，不可修改的64位序列号，根据序列号访问相应的器件。低压供电，电源范围从3.0~5。５V，可以本地供电，也可以直接从数据线窃取电源(寄生电源方式）。测温范围为－55℃~＋１25℃，在—１0℃～＋8５℃范围内误差为±0．5℃。可编辑数据为９～１2位，转换12位温度时间为75０ms（最大）。用户可自设定报警上下限温度。报警搜索命令可识别和寻址超过程序限定温度（温度报警条件）的器件。DＳ１8Ｂ20的分辨率由用户通过ＥEPRＯＭ设置为9～１2位。ＤS18B20可将检测到温度值直接转化为数字量,并通过串行通信的方式与主控制器进行数据通信。负电压特性，电源极性接反时,温度计不会因为发