温控系统课程设计

PAGEPAGE29嵌入式技术应用项目说明书温控系统院（系）机械工程学院专业机械电子工程班级机械电子工1班学生姓名指导老师成绩2015年月日课程设计任务书兹发给机械电子1班班学生课程设计任务书，内容如下：设计题目：温控系统应完成的项目：（1）设计说明书计算准确、书写工整，字数不少于3000字；图纸正确清晰，符合制图标准及有关规定。（2）（3）基于相关电路完成电路设计、程序设计与实物。（4）完成总体内容，实现具体功能。参考资料以及说明：（1）《微机原理与接口技术》（2）《电子线路CAD与实训》（3）《DS18B20技术手册》（4）《LCD1602液晶技术手册》本设计任务书于2015年11月16日发出，应于2015年11月27日前完成，然后进行答辩。指导教师签发2015年月日

目录摘要 4第一章绪论 5第二章总体内容及设计 62.1总体内容设计及目标 6第三章电路设计及元器件选型 73.1单片机基本电路设计 73.2传感器功能及电路 9第四章程序设计 12第五章电路设计及结果 135.1电路仿真设计 135.2当温度小于25度时的仿真现象： 145.3电脑接收串口数据： 15第六章总结 16参考文献 17摘要本次课程设计使用DS18B20温度传感器设计温度报警系统，完成如下功能:在LCD液晶屏上显示当前采集到的环境温度在环境温度低于27度时，蜂鸣器开始以慢“滴”声报警，并且伴随LCD液晶屏上显示三个感叹号（！！！）；当环境温度低于25度时，蜂鸣器以快“滴”声报警。并且伴随LCD液晶屏上显示六个感叹号（！！！！！！）。在环境温度高于30度时，蜂鸣器开始以慢“滴”声报警，并且伴随LCD液晶屏上显示三个感叹号（！！！）；当环境温度高于32度时，蜂鸣器以快“滴”声报警。并且伴随LCD液晶屏上显示六个感叹号（！！！！！！）。关键词：DS18B20温度传感器LCD液晶显示屏蜂鸣器报警第一章绪论 温度传感器是各种传感器中最常用的一种，早期使用的是模拟温度传感器，如热敏电阻，随着环境温度的变化，它的阻值也发生线性变化，用处理器采集电阻两端的电压，然后根据某个公式就能计算出当前环境温度。随着科技的进步，现代的温度传感器已经走向数字化，外形小，接口简单，广泛应用在生产实践的各个领域，为我们的生活提供便利。随着现代仪器的发展，微型化、集成化、数字化、正成为传感器发展的一个重要方向。美国DALLAS半导体公司推出的数字化温度传感器DS18B20采用单总线协议，即与单片机接口仅需占一个I/O端口，无须任何外部元件，直接将环境温度转化为数字信号，以数字码方式串行输出，从而大大简化了传感器与微处理器的接口。第二章总体内容及设计2.1总体内容设计及目标2.2组员及任务温伟杰 查询技术手册，编写程序，调试单片机，编写说明书朱永豪 绘制电路层次原理图，元器件图，编写说明书邓耀斌 绘制仿真电路图，编写说明书李智杰 调试仿真，编写说明书第三章电路设计及元器件选型3.1单片机基本电路设计电源模块通过三端稳压芯片7805将输入的直流转化为稳压直流5V电源。图3-1-1电源模块CPU模块AT89C51单片机作为CPU处理程序，实现程序中所编写的功能。图3-1-2CPU模块蜂鸣器模块当环境温度不在适宜范围，蜂鸣器将跟随灯的闪烁开始以“滴”声报警。图3-1-3蜂鸣器模块DS18B20温度传感器模块温度传感器DS18B20采用单总线协议，下图中16号引脚与单片机的P3.7相连接，并外接一个约为4.7K欧姆的上拉电阻。图3-1-4DS18B20模块LCD1602液晶屏模块1,2引脚分别为接地和电源。3为对比调整电压引脚，4为指令/数据引脚，5为读取/写入引脚，6为使能引脚，7~14引脚为数据总线，15,16为背光电源正负极引脚。图3-1-5CPU模块3.2传感器功能及电路 DS18B20测温原理如图3-2-1所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。图3-2-1DS18B20测温原理在外部电源供电方式下，DS18B20工作电源由VCC引脚接入，I/O引脚与单片机的P3.7相连接，并外接一个约为4.7K欧姆的上拉电阻。 图3-2-2DS18B20电路图初始化DS18B20温度传感器，初始化时序如图3-2-3所示。 图3-2-3初始化时序图按初始化时序图写入相应的代码即可完成DS18B20温度传感器的初始化。由于只有一个温度传感器所以向温度传感器写入0XCC跳过ROM操作指令（温度传感器的数据引脚与单片机的P3.7引脚相连）。详细解释如图3-2-4所示。 图3-2-4ROM操作命令接着向温度传感器写入0X44执行温度转换命令，是模拟信号变为数字信号，命令如图3-2-5所示。 图3-2-5温度变换命令DS18B20温度传感器的写数据时序如图3-2-6所示 图3-2-6写数据时序图接着向温度传感器读出温度值，读取数据的时序如图.3-2-7所示。 图3-2-7读数据时序图第四章程序设计串口初始化LCD显示屏初始化温度传感器初始化启动DS18B20温度转换读取温度并处理成十进制判断温度是否到达报警值并让LCD和蜂鸣器做出响应LCD显示温度值串口发送数据至电脑串口初始化LCD显示屏初始化温度传感器初始化启动DS18B20温度转换读取温度并处理成十进制判断温度是否到达报警值并让LCD和蜂鸣器做出响应LCD显示温度值串口发送数据至电脑第五章电路设计及结果5.1电路仿真设计图5-1仿真结果图在LCD液晶屏上显示当前采集到的环境温度在环境温度低于27度时，蜂鸣器开始以慢“滴”声报警，并且伴随LCD液晶屏上显示三个感叹号（！！！）；当环境温度低于25度时，蜂鸣器以快“滴”声报警。并且伴随LCD液晶屏上显示六个感叹号（！！！！！！）。在环境温度高于30度时，蜂鸣器开始以慢“滴”声报警，并且伴随LCD液晶屏上显示三个感叹号（！！！）；当环境温度高于32度时，蜂鸣器以快“滴”声报警。并且伴随LCD液晶屏上显示六个感叹号（！！！！！！）。5.2当温度小于25度时的仿真现象：图5-2温度小于25度时的仿真结果 LCD液晶屏上显示当前采集到的环境温度,当环境温度低于25度时，蜂鸣器以快“滴”声报警。并且伴随LCD液晶屏上显示六个感叹号（！！！！！！）。5.3电脑接收串口数据：第六章总结 做为一名机电专业的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。在已度过的两年大学生活里我们大何去面对现实中的各种电子设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书，以及大量的网络资料。为了让自己的设计更加完善，更加符合设计标准，一次次翻阅指导书是十分必要的，同时也是必不可少的。本次课程设计为我们搭建了一个很好的平台在理论和实际之间。

另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。整个设计我基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。由此我可用更好地了解到自己的不足，以便课后加以弥补。参考文献[1]王国玉，电子线路CAD与实训，北京，电子工业出版社，2011年。[2]李全利，单片机原理及应用，北京，清华大学出版社，2006年。[3]郭天祥，51单片机C语言教程，北京，电子工业出版社，2012年。

附件#include<reg51.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineLCD1602_DATAPINSP0sbitBEEP=P2^2;sbitLCD1602_E=P2^7;sbitLCD1602_RW=P2^5;sbitLCD1602_RS=P2^6;sbitDSPORT=P3^7;uintwarn_l1=2700;uintwarn_l2=2500;uintwarn_h1=3000;uintwarn_h2=3200; //定义温度限值 是温度值乘以100后的结果intalarm=0; //定义警报等级ucharCNCHAR[6]="摄氏度";/*LCD写入8位命令函数*/voidLcdWriteCom(ucharcom);/*LCD写入8位数据函数*/ voidLcdWriteData(uchardat);/*LCD初始化函数*/ voidLcdInit();/*LCD显示函数*/ voidLcdDisplay(int,int);/*毫秒延时函数*/voidDelay1ms(uint);/*延时函数*/voiddelay(uint);/*温度传感器初始化函数*/voidDs18b20Init();/*温度传感器写字节函数*/voidDs18b20WriteByte(ucharcom);/*温度传感器读字节函数*/ucharDs18b20ReadByte();/*温度传感器温度转换函数*/voidDs18b20ChangTemp();/*温度传感器温度读取函数*/intDs18b20ReadTemp();/*温度处理函数*/voiddeal(int);/*蜂鸣器报警函数*/voidwarn(int);/*串口设置函数*/voidUsartConfiguration();/*****************主函数***********************/voidmain(){ UsartConfiguration(); LcdInit(); //初始化LCD1602 LcdWriteCom(0x88); //写地址80表示初始地址 LcdWriteData('C'); while(1) { deal(Ds18b20ReadTemp()); }}/*****************LCD写入8位命令函数***********************/voidLcdWriteCom(ucharcom) //写入命令{ LCD1602_RS=0; //选择发送命令 LCD1602_RW=0; //选择写入 LCD1602_DATAPINS=com;//放入命令 LCD1602_E=1; //写入时序 LCD1602_E=0; //下降沿写入 Delay1ms(5); //保持时间}/*****************LCD写入8位数据函数***********************/voidLcdWriteData(uchardat) //写入数据{ LCD1602_RS=1; //选择输入数据 LCD1602_RW=0; //选择写入 LCD1602_DATAPINS=dat;//写入数据 LCD1602_E=1;//写入时序 LCD1602_E=0; //下降沿写入 Delay1ms(5);//保持时间}/*****************LCD初始化函数***********************/voidLcdInit() //LCD初始化子程序{ LcdWriteCom(0x38);//开显示 LcdWriteCom(0x0c);//开显示不显示光标 LcdWriteCom(0x06);//写一个指针加1 LcdWriteCom(0x01);//清屏 Delay1ms(5);}/*****************LCD显示函数***********************/voidLcdDisplay(inttemp,intalarm) //lcd显示{ unsignedchari,datas[]={0,0,0,0,0};//定义数组 datas[0]=temp/10000; datas[1]=temp%10000/1000; datas[2]=temp%1000/100; datas[3]=temp%100/10; datas[4]=temp%10; LcdWriteCom(0x82); //写地址80表示初始地址 LcdWriteData('0'+datas[0]);//百位 SBUF='0'+datas[0];//将接收到的数据放入到发送寄存器 while(!TI); //等待发送数据完成 TI=0; LcdWriteCom(0x83); //写地址80表示初始地址 LcdWriteData('0'+datas[1]);//十位 SBUF='0'+datas[1];//将接收到的数据放入到发送寄存器 while(!TI); //等待发送数据完成 TI=0; LcdWriteCom(0x84); //写地址80表示初始地址 LcdWriteData('0'+datas[2]);//个位 SBUF='0'+datas[2];//将接收到的数据放入到发送寄存器 while(!TI); //等待发送数据完成 TI=0; LcdWriteCom(0x85); //写地址80表示初始地址 LcdWriteData('.'); //显示‘.’ SBUF='.';//将接收到的数据放入到发送寄存器 while(!TI); //等待发送数据完成 TI=0; LcdWriteCom(0x86); //写地址80表示初始地址 LcdWriteData('0'+datas[3]);//显示十分位 SBUF='0'+datas[3];//将接收到的数据放入到发送寄存器 while(!TI); //等待发送数据完成 TI=0; LcdWriteCom(0x87); //写地址80表示初始地址 LcdWriteData('0'+datas[4]);//显示百分位 SBUF='0'+datas[4];//将接收到的数据放入到发送寄存器 while(!TI); //等待发送数据完成 TI=0; for(i=0;i<6;i++) { SBUF=CNCHAR[i];//将接收到的数据放入到发送寄存器 while(!TI); //等待发送数据完成 TI=0; } if(alarm==0) { intn,address=0x8A; LcdWriteCom(address); for(n=6;n>0;n--) { LcdWriteData(0x20); } } if(alarm==1) { intn,address=0x8A; LcdWriteCom(address); for(n=3;n>0;n--) { LcdWriteData('!'); } } if(alarm==2) { intn,address=0x8A; LcdWriteCom(address); for(n=6;n>0;n--) { LcdWriteData('!'); } } }/*****************毫秒延时函数***********************/voidDelay1ms(uinty){ uintx; for(;y>0;y--) { for(x=110;x>0;x--); 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floattp; uchartmh,tml; Ds18b20ChangTemp(); //先写入转换命令 Ds18b20Init(); Delay1ms(1); Ds18b20WriteByte(0xcc); //跳过ROM操作命令 Ds18b20WriteByte(0xbe); //发送读取温度命令 tml=Ds18b20ReadByte(); //读取温度值共16位，先读低字节 tmh=Ds18b20ReadByte(); //再读高字节 temp=tmh; temp<<=8; temp|=tml; if(temp<0) //当温度值为负数 { LcdWriteCom(0x80); //写地址80表示初始地址 LcdWriteData('-'); //显示负 //因为读取的温度是实际温度的补码，所以减1，再取反求出原码 temp=temp-1; temp=~temp; tp=temp; temp=tp*0.0625*100+0.5; //留两个小数点就*100，+0.5是四舍五入，因为C语言浮点数转换为整型的时候把小数点 //后面的数自动去掉，不管是否大于0.5，而+0.5之后大于0.5的就是进1了。 } else { LcdWriteCom(0x80); //写地址80表示初始地址 LcdWriteData('+'); //显示正 tp=temp;//因为数据处理有小数点所以将温度赋给一个浮点型变量 //如果温度是正的那么，那么正数的原码就是补码它本身 temp=tp*0.0625*100+0.5; //留两个小数点就*100，+0.5是四舍五入，因为C语言浮点数转换为整型的时候把小数点 //后面的数自动去掉，不管是否大于0.5，而+0.5之后大于0.5的就是进1了。 } returntemp;}/*****************温度处理函数***********************/voiddeal(inttemp) //温度处理函数{ if((temp>warn_l2)&&(temp<=warn_l1)) { LcdDisplay(temp,0); alarm=1; LcdDisplay(temp,alarm); warn(500); } elseif(temp<=warn_l2) { alarm=2; LcdDisplay(temp,alarm); warn(100); } elseif((temp<warn_h2)&&(temp>=warn_h1)) { LcdDisplay(temp,0); alarm=1; LcdDisplay(temp,alarm); warn(500); } elseif(temp>=warn_h2) { alarm=2; LcdDisplay(temp,alarm); warn(100); } else alarm=0; LcdDisplay(temp,alarm);}/*****************蜂鸣器报警函数***********************/voidwarn(ints){ intn,m; for(n=5;n>0;n--) { for(m=150;m>0;m--) { BEEP=1; delay(5); BEEP=0; delay(5); } Delay1ms(s); }}/*****************串口设置函数***********************/voidUsartConfiguration(){ SCON=0X50; //设置为工作方式1 TMOD=0X20; //设置计数器工作方式2 PCON=0X80; //波特率加倍 TH1=0XF3; //计数器初始值设置，注意波特率是4800的 TL1=0XF3; ES=1; //打开接收中断 EA=1; //打开总中断 TR1=1; //打开计数器}基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现\t"_b