基于单片机的智能数显调温系统设计

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1、单片机原理及系统课程设计报告单片机原理及系统课程设计评语：考勤10分守纪10分过程30分设计报告30分答辩20分总成绩100分专业：信号班级：信号2014024单片机原理及系统课程设计报告姓名：牛志强学号：201409217指导教师：张鑫兰州交通大学自动化与电气工程学院2016年12月30日4单片机原理及系统课程设计报告一、设计题目基于单片机的智能数显调温系统设计二、设计目的和方法1.目的本设计目的是根据环境温度实时显示并动态调温以保持环境温度在一固定范围。2.方法本设计采用工程化思想，从问题入手，透彻的分析问题，然后描绘出整体实现的思路，再将系统分割为一个个的小模块来分别进行功能

2、的设计，模块化设计调试完成后整合为一体的程序再进行联调，最后采用EDA工程进行仿真实验，这样开发目的性强，周期短，成本低，且容易实现。三、设计方案及原理图1系统结构图本系统如图1以主控制模块为核心，以温度采集模块、显示模块、电机驱动模块和加热模块为功能模块共五部分构成。单片机作为主控制模块通过预定程序来对其他功能模块进行管理。在整个系统运行过程中，首先由温度传感器采集环境温度并进行AD转换，主控将所得温度数据显示出来并进行判断，随后选择合适的调温模式驱动电机，本设计中当0℃≤T＜25℃时，风扇停转；当25℃≤T≤50℃时，风扇转速与温度成正比降温；当T＞50℃时，风扇以最快速度转动

3、降温；当T＜0℃时，风扇停转并使用电热器加热。21单片机原理及系统课程设计报告一、硬件设计图2如图2主要硬件选取的有AT89C51单片机、DS18B20数字温度传感器、LCD1602液晶屏、DC12V电机、热炉和若干电阻、电容、晶振、三极管、继电器和按键等。A模块是12MHz晶振电路，为单片机提供稳定精确的时钟脉冲，有利于准确控制延时。B模块为复位电路，提供两种复位模式，上电复位和手动复位。系统上电后，电容充电使得RST高电平复位，当需要手动对系统复位时，短暂按下按键使得RST高电平复位,CPU从0000H开始执行程序。21单片机原理及系统课程设计报告C模块为DS18B20数字温度

4、传感器，它是一种不需要外围设备、单口线双向传输且分辨率为可编程9-12位的温度传感器，其温度最大转换时间为750毫秒，其RAM前两个字节存放温度值，通过配置寄存器R0和R1控制分辨率。D模块为LCD1602，支持16列2行，5×8点阵显示，8位数据接口，其内部字符发生存储器存储了160个不同的点阵ASCII码字符图形，可以直接使用，引脚定义及功能说明如表1所列。引脚功能说明VSS接地。VDD接电源（+5V）。VEE液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。RSRS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时

5、选择指令寄存器。RWR/W为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。E使能端，写操作时，下降沿使能。读操作时，E高电平有效。D0-D78位数据总线，其中当D7位为1时，LCD忙，将无法再处理其他的指令要求。表1E模块为PWM电机驱动电路，利用单片机的数字输出来对模拟电路进行控制，本次设计是单片机调制输出波形占空比来实现调速，驱动电机时使用了晶体管放大电路，D端可用作方向选择，PWM端可用作调速，驱动电路也可选用达林顿管或者专用的驱动器驱动电机，电机也可根据实际需求改变。F模块为OVEN加热电路，利用单片机的一个口线控制继电器来控制电热器的通断，实现低温加热功

6、能。一、软件设计1.主程序21单片机原理及系统课程设计报告系统程序采用模块化设计，系统上电之后，对DS18B20温度传感器和LCD1602进行初始化，随后显示系统初始化界面。系统主要功能在循环中完成，先采集温度数据，进行温度数值转换并显示到LCD屏幕上，接下来根据温度范围的不同选择是加热还是散热，散热时又选择不同的散热等级进行散热。如此往复循环，让温度平衡在某一水准，主程序中基本不进行功能操作，各个功能均调用各个功能子函数实现，数据除长周期变量，其他均使用参数传递，体现完整的工程化模块化思想，流程图如图3所示。源代码详情见附录。图3主程序流程图1.温度读取程序21单片机原理及系统课

7、程设计报告温度传感器选用的是较常用的DS18B20，使用时，先要对其进行初始化，初始化有严格的时序要求。单片机应先向DS18B20发送一个长480-960μs的脉冲，再拉高至高电平15-60μs等待DS18B20响应低电平后一段时间即完成DS18B20的初始化。一个简单的读取温度流程应如图4所示，复位DS18B20后由于本设计不需读取设备序列号故跳过读ROM直接启动温度转换，延时等待温度转换完成再次复位DS18B20，跳过读ROM写入一个读命令，从口线每8位循环读出一