1、實驗十六、溫度自動控制系統(數碼管顯示 ) 一、實驗目的1. 進一步掌握溫度自動控制與測量的方法2. 進一步掌握單片機與pc機 uart通訊的設計與應用3鍛煉單片機綜合應用和開發的能力二、實驗設備1單片機最小系統2圖符型液晶顯示屏實驗模塊3溫度測量控制實驗模塊4獨立式鍵盤實驗模塊5. rs232 接口模塊三、實驗要求綜合以上實驗模塊，構成滿足以下要求的溫度自動控制測量系統：（1）顯示當前溫度：在圖符型液晶模塊上，第一行顯示“設置溫度”，第二行顯示實際“測量溫度”（單位為）；并顯示出當前pwm 波形的占空比。（2）具有 3 個功能按鍵：1 個“升溫鍵”，按下后“設置溫度”加1；1 個“降溫鍵”，

2、按下后“設置溫度”減1。一個“開始/ 停止”鍵，用來啟動/ 停止溫度自動控制。（3）在“開始 / 停止”鍵第一次按下后，溫度自動測量控制功能啟動；從這時開始，系統開始以一定的時間間隔讀取溫度傳感器的“測量溫度”，并送液晶進行顯示；比較“測量溫度”和“設置溫度”，根據比較的結果，調整輸出的pwm 波形的脈寬 ( 通過軟件進行脈寬調制) ，從而實現溫度自動控制。再次按下該鍵，停止自動測量控制功能。（4）系統“監聽”上位機的命令，響應以下2 個命令：設置溫度命令，該命令可以靈活修改系統原先的“設置溫度”；采集溫度命令，該命令要求系統將當前的“測量溫度”值送給上位機；上位機以一定的時間間隔發送“采集溫

3、度命令”，由此得到溫度曲線。四、實驗原理（1）硬件邏輯結構：如圖16-1 所示，該系統是一個閉環溫度控制系統。圖 16-1 硬件邏輯結構單片機引腳分配如圖16-2 所示：圖 162 硬件示意圖硬件電路圖如圖48-3 所示，使用p3.4 端口輸出 pwm 波形，該波形加到單向可控硅上控制溫度加熱元件。溫度測量使用p3.3 端口，使用ds18b20器件，顯示使用p1.0 和 p1.2 口。按鍵控制功能與實驗26 相同. 圖 483 電路連接圖（2）軟件流程設計該閉環系統采用的直接反饋的方法，根據溫度傳感器測量出來溫度與我們希望的溫度相比較，根據比較結果，不斷改變占空比。如測量的溫度小于期望的溫度值

4、，就增加pwm 波形的占空比，如果大于期望的溫度值，就減少pwm 波形的占空比 , ，最終達到一定的平衡狀態。軟件系統基本流程如左圖所示：數碼管顯示單 片 機系統溫度控制加熱元件與對象溫度測量232 接口通訊數碼管顯示#include #include #include sbit data1=p10; sbit clk=p11; sbit plus=p20; sbit subs=p21; sbit stop=p22; sbit output=p34; sbit dq=p33; unsigned char flag,flag_1=0; / 占空比調節unsigned char high_time

5、,low_time,count=0; 參數unsigned char set_temper=40; /設定溫度unsigned char temper; /測量的溫度unsigned char i; unsigned char j=0; /* 延時子程序 ,延時時間以12m 晶振為準 ,延時時間為30ustime */ void delay(unsigned char time) unsigned char m,n; for(n=0;ntime;n+) for(m=0;m2;m+) /* 寫一位數據子程序*/ void write_bit(unsigned char bitval) ea=0;

6、 dq=0; /拉低 dq 以開始一個寫時序if(bitval=1) _nop_(); dq=1; /如要寫 1，則將總線置高 delay(5); /延時 90us 供 da18b20 采樣dq=1; /釋放 dq 總線_nop_(); _nop_(); ea=0; /* 寫一字節數據子程序*/ void write_byte(unsigned char val) unsigned char i; unsigned char temp; ea=0; /tr0=0; for(i=0;ii; /移位操作，將本次要寫的位移到最低位temp=temp&1; write_bit(temp); /

7、向總線寫該位 delay(7); /延時 120us 后/ tr0=1; ea=1; /* 讀一位數據子程序*/ unsigned char read_bit() unsigned char i,value_bit; ea=0; dq=0; /拉低 dq，開始讀時序_nop_(); _nop_(); dq=1; /釋放總線for(i=0;i2;i+) /8us delay value_bit=dq; ea=1; return(value_bit); /* 讀一字節數據子程序*/ unsigned char read_byte() unsigned char i,value=0; ea=0; f

8、or(i=0;i8;i+) if(read_bit() /讀一字節數據，一個時序中讀一次，并作移位處理value|=0 x01i; delay(4); /延時 80us以完成此次都時序，之后再讀下一數據 ea=1; return(value); /* 復位子程序*/ unsigned char reset() unsigned char presence; ea=0; dq=0; /拉低 dq 總線開始復位delay(30); /保持低電平480us dq=1; /釋放總線delay(3); /等待芯片應答信號75us presence=dq; /獲取應答信號delay(28); /延時以完成

9、整個時序ea=1; return(presence); /返回應答信號，有芯片應答返回0,無芯片則返回1 /* 獲取溫度子程序*/ void get_temper() unsigned char i,j; do i=reset(); /復位while(i!=0); /1 為無反饋信號i=0 xcc; /發送設備定位命令write_byte(i); i=0 x44; /發送開始轉換命令write_byte(i); delay(180); /延時do i=reset(); /復位while(i!=0); /0 為無反饋信號c，再次復位i=0 xcc; /設備定位write_byte(i); i=0

10、 xbe; /讀出緩沖區內容write_byte(i); j=read_byte(); /先讀出低位i=read_byte(); /后讀出高位i=(i4; temper=i|j; /* 溫度比較處理子程序*/ compare_temper() if(+flag_1=2) if(set_tempertemper) if(high_time100) /溫度未達到，但占空比已經100，則不執行 high_time+; low_time=100-high_time; else if(set_tempertemper) if(low_time100) /溫度超過設定溫度，但占空比已經為1，則不執行 hi

11、gh_time-; low_time=100-high_time; else flag_1=0; /* t0 中斷服務子程序，用于控制電平的翻轉,40us*100=4ms 周期*/ void serve_t0() interrupt 1 using 1 if(+count=(high_time) output=1; else if(count=100) output=0; else count=0; th0=0 x2f; tl0=0 xe0; /* 串行口中斷服務程序，用于上位機通訊*/ void serve_sio() interrupt 4 using 2 ea=0; ri=0; /cle

12、ar receive flag i=sbuf; if(i=2) while(ri=0) /等待接收溫度值ri=0; set_temper=sbuf; /設定控制溫度值sbuf=0 x02; /發給主機02 while(ti=0) ti=0; else if(i=3) /主機要求采樣溫度，發溫度值 ti=0; sbuf=temper; while(ti=0) ti=0; ea=1; /* void disp_1(unsigned char disp_num16) unsigned char n,a,k,m; for(n=0;n6;n+) k=disp_num1n; for(a=0;a=1; if

13、(m=1) data1=1; else data1=0; _nop_(); clk=1; _nop_(); /* 顯示子程序功能：將占空比溫度轉化為單個字符，顯示占空比和測得到的溫度*/ void display() unsigned char code number=0 xfc,0 x60,0 xda,0 xf2,0 x66,0 xb6,0 xbe,0 xe0,0 xfe,0 xe6; unsigned char disp_num6; unsigned int k,k1; k=high_time; k=k%1000; k1=k/100; if(k1=0) disp_num0=0; else

14、disp_num0=0 x60; k=k%100; disp_num1=numberk/10; disp_num2=numberk%10; disp_num3=0; k=temper; k=k%100; disp_num4=numberk/10; disp_num5=numberk%10; disp_1(disp_num); /* 主程序*/ main() unsigned char z; unsigned char a,b,flag_2=1,count1=0; unsigned char phil=2,0 xce,0 x6e,0 x60,0 x1c,2; tmod=0 x21; /t1 為

15、8 位重裝定時器，t0 為 16 位定時器th0=0 x2f; /50ms 中斷tl0=0 x40; scon=0 x50; /串口工作于方式1，允許接收，采用中斷方式pcon=0 x00; /波特率不加倍th1=0 xfd; /波特率為9600 tl1=0 xfd; ps=1; /串口中斷優先ea=1; /開總中斷ex1=0; /關外部中斷et0=1; /開定時器0 中斷/et0=0; es=1; /開串行口中斷tr0=1; /定時器 1 開始計時tr1=1; high_time=50; /初始化為占空比50%，周期為200ms low_time=50; while(1) if(plus=0

16、) ea=0; for(a=0;a5;a+) for(b=0;b102;b+) /消抖延時if(plus=0) set_temper+; flag=0; else if(subs=0) for(a=0;a5;a+) for(b=0;a102;b+) /消抖延時if(subs=0) set_temper-; flag=0; else if(stop=0) for(a=0;a5;a+) for(b=0;b5) temper=a; else temper=b; a=temper; flag_2=0; if(+count150) display(); count1=0; compare_temper(); /溫度比較和控制 tr0=0; z=1; while(1) ea=0; /顯示 -phil- disp_1(phil); if(stop=0) for(a=0;a5;a+) fo