单片机实习报告

温度控制系统设计题目: 基于51单片机的温度控制系统设计姓名: 杜婉刁敬洁学院: 工学院专业: 机械设计制造及其自动化班级: 机制02班学号: 33110217 33110201 指导教师: 卢伟吕成绪2013年12月 15 日南京农业大学教务处制目录摘要 (3)一、系统设计2.1 项目背景 (4)2.2 设计任务和基本要求 (4)二、硬件设计3.1 硬件设计概要 (5)3.2 温度采集模块3.2.1 传感器DS18b20简介 (5)3.2.2 设计模拟电路图 (6)3.3 信息处理模块 (7)3.4 控制调节模块（温度上下限调节系统） (9)3.5 报警电路系统 (10)3.6 显示模块 (11)三、仿真显示成果 (12)四、实习小结 (14)五、附录5.1 原理图 (15)5.2 参考程序 (16)摘要在当代工业生产中，温度是常用的测量被控对象。

本设计是基于51单片机控制，将DS18B20温度传感器实时温度转化，并通过1602液晶对温度进行实时显示；通过按键调节温度报警区域，实现对温度在0℃-99℃控制的自动化。

实验结果表明此结构完全可行，温度偏差可达0.1℃以内。

关键字：单片机；传感器；温控；DS18b20Abstract: In modern industrial production, the temperature is commonly measured controlled factors.The design is based on the 51 SCM control, the DS18b20 temperature sensor real time temperature transformation, and through the 1602 LCD on the temperature of the real-time display, and by heating the sheet (PWM wave, changing its duty cycle) heating and stepper motor cooling successive approximation approach, keeping the temperature at the set temperature, through the buttons adjust temperature alarm area, the temperature at 0 ℃-99 ℃control automation.The experimental results show that this structure is completely feasible, the deviation of temperature can reach 0.1 DEG C.Key word: monolithic integrated circuit ; Sensors; Temperature control; DS18b20一、系统设计1.1 项目背景随着时代的发展，人们的生活水平越来越高，对生活的要求也越来越高，单片机也在各行业得到了广泛应用。

为了使其适应更多的领域，厂家采取了在一块单片机芯片上集成多种功能部件和大容量存储器的方法，整个应用系统不需要扩展，而体积变小、可靠性增高，使单片机成为真正意义上的单片机系统。

同时，随着现代信息技术的飞速发展，温度测量采集以及报警系统在工业、农业、军事及人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色，对人们的生活产生着很大的影响，所以温度采集报警系统的设计与研究具有十分重要的意义。

其中，基于AT89C51的单片机温度控制系统与传统的温度控制系统相比，具有操作方便、价格便宜、精确度高和开展容易等特点，因此目前市场前景较好。

1.2设计任务和基本要求采用温度传感器DS18B20进行温度检测1、对采集温度进行显示（显示温度分辨率0.1℃），采集温度数值应采用数字滤波措施，保证显示数据稳定。

2、通过按键设置温度上下限，超限通过蜂鸣器和LED指示灯报警。

二、硬件设计2.1 硬件设计概要根据需求，我们将系统分为五个模块：温度采集模块、温度显示模块、温度调节模块、信息处理模块、温度报警模块。

该系统设计与制作流程示意图如图2.1所示图2.1 设计制作流程图2.2 温度采集模块2.2.1传感器DS18b20简介1.DS18B20是DALLAS公司生产的单总线数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式2.温度测量范围为－55℃～＋125℃3.可编程为9位～12位A/D转换精度，对应的可辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃4.被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出5.支持3V～5.5V的电压范围6.DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。

DS18b20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。

DS18B20的示意图如图2.2所示图2.2 DS18B20示意图左图中，DQ为数字信号输入/输出端、GND为电源地、VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）DS18b20的原理接线图如图2.3所示：图2.3 DS18B20的实验板接线图2.2.2设计模拟电路图温度检测控制模拟电路图DS1B20原件及其连线如图2.4所示,此温度传感器上显示的温度同步显示到LCD1602上，并有升温，降温按钮。

图2.4 温度检测控制模拟电路图2.3 信息处理模块AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。

AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机，其可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。

AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种高灵活性且低价的方案。

其外形及引脚排列如图2.5、图2.6所示图2.5 单片机外形及引脚图2.6 单片机引脚排列示意图2.4控制调节模块（温度上下限调节系统）通过按键控制键选择调节对象，通过上升、下降调节温度值大小，模拟电路图如图2.7所示。

这里所设温度上限开关，下限开关，升温开关，降温开关，返回开关分别为key0、key1、key2、key3、key4，系统一般显示的是当前温度。

开关key0,key1用来选择温度上限、下限；开关key2为加1开关，按一下，加1；key3为减1开关，按一下，减1；key4为返回开关，按一下，显示屏返回主界面。

例如：开始时显示的是当前温度界面，按下key0进入高温设定界面，显示器上显示温度上限，按key2，上限加1，按key3，上限减1，再按key4进入主界面，显示器显示当前温度。

按key1进入低温温设定界面，显示器上显示温度下限，按key2，下限加1，按key3，下限减1，再按key4，进入显示当前温度界面。

如2.7所示（温度控制范围设为5℃-40℃）图2.7 温度控制调节模块2.5报警电路系统通过蜂鸣器的鸣叫和LED灯的亮与灭实现报警，工作过程如下：温度超过上限，蜂鸣器响，绿灯亮；温度低于下限，蜂鸣器响，蓝灯亮。

电路图如图2.8所示图2.8 报警模块控制电路2.6显示模块通过采集DS18B20的温度，同步显示到LCD1602上，精确到小数点后一位，如下图2.9所示图2.9 温度显示界面三、仿真显示成果启动时显示当前温度，如图3.1所示图3.1 开始启动时，显示当前温度信息温度低于低温下限时，电路工作示意图如图3.2所示图3.2 温度低于低温下限，蜂鸣器鸣叫，蓝灯亮温度高于高温上限时，电路工作示意图如图3.3所示图3.3 温度高于高温上限，蜂鸣器鸣叫,绿灯亮设置温度上限界面如图3.4所示图3.4 设置温度上限界面设置温度下限界面如图3.5所示图3.5 设置温度下限界面四、实习总结在这次为期一周的单片机实习中，我们组做的是温度控制系统。

实话实说，，就我们所学专业来看，单片机并非我们专业核心课程所涉及的内容，因此，这对我们来说并不简单。

开始的时候，无从着手，一直在浪费时间。

所幸，实习老师很负责，对我们也比较耐心，有不懂的地方可以问他们，还有对这方面感兴趣的同学都帮了我不少忙。

就这样在大家的帮助之下，我认真阅读了老师给的资料，参考大家的设计思路，分模块、设功能、根据各功能要求选择合适的电路与硬件设备。

另外，在硬件使用方面，我知之甚少，只能逐一对照使用手册，根据介绍，摸索着连接电路，至于程序的编制，则是参考其他同学的成果，并请他给我做了详细的讲解和介绍，就这样，总算完成了这次实习。

总之，通过这次实习我还是受益匪浅，不管怎么样，自己动手去做了，体会了这一过程的乐趣，也收获了知识，就没有浪费这次机会。

除此之外，我还深切的认识到合作的重要性，如果没有其他同学的帮助，我是不能很好的完成这次实习任务的。

学习的过程就是收获的过程，只要我们敢于问，乐于问，谦虚进取，一定会有所收获。

五、附录5.1原理图如下5.1所示图5.1 原理图5.2参考程序#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ =P2^0; //一号ds18b20与单片机连接口sbit DQ1=P2^1; //二号ds18b20与单片机连接口sbit P2_3=P2^3;sbit P2_4=P2^4;sbit RS=P2^5; //LCD控制脚sbit RW=P2^6;sbit EN=P2^7;sbit key0=P3^3;sbit key1=P3^4; //按键定义sbit key2=P3^5;sbit key3=P3^6;sbit key4=P3^7;sbit bell=P1^7;uchar code str1[]={"wendu1:"};uchar code str2[]={"wendu2:"};uchar code str3[]={"set high "};uchar code str4[]={"set low "};uchar data disdata [5];uchar data disdata1[5];uchar data disdata2[4];uchar data disdata3[4];unsigned char temphigh=40,templow=5; //温度设定初始值uint flag0,flag1,flag2,flag3,flag4; //按键标志uint high,low; //高温和低温设置值uint tvalue,tvalue1; //温度值uchar tflag,tflag1; //温度正负标志/*******************lcP2_3602程序**********************/ void delay1ms(uint ms) //延时1毫秒{unsigned int i,j;for(i=0;i<ms;i++)for(j=0;j<110;j++);}void wr_com(uchar com) //LCD写指令{RS=0;RW=0;P0=com;delay1ms(5);EN=1;delay1ms(5);EN=0;}void wr_dat(unchar data) //LCD写数据{RS=1;RW=0;P0=data;delay1ms(5);EN=1;delay1ms(5);EN=0;}void lcd_init() //LCD初始化设置{wr_com(0x38); //设置16×2显示，5×7点阵，8位数据接口wr_com(0x0c); //设置开显示，不显示关标wr_com(0x06); //写一个字符后地址指针加1wr_com(0x01); //显示清0，数据指针清0}void display(uchar *p) //显示{while(*p!='\0'){wr_dat(*p);p++;delay1ms(5);}}void init_play() //1号初始化显示{lcd_init();wr_com(0x80);display(str1);}/******************二号初始化***********************/ void init_play1() //2号初始化显示{wr_com(0x80+0x40);display(str2);}/******************温度设定初始化******************/ /*init_wendusheding(){ if(flag1==1){lcd_init();wr_com(0x80);display(str3);}}/****************1号DS1820程序*********************/ void delay_18B20(uint i) //延时1微秒{while(i--);}void ds1820rst() //ds1820复位{uchar x=0;DQ = 1; //DQ复位delay_18B20(4); //延时DQ = 0; //DQ拉低delay_18B20(100); //精确延时大于480usDQ = 1; //拉高delay_18B20(40);}uchar ds1820rd() //读数据{uchar i=0;uchar dat = 0;for (i=8;i>0;i--){DQ = 0; //给脉冲信号dat>>=1;DQ = 1; //给脉冲信号if(DQ)dat|=0x80;delay_18B20(10);}return(dat);}void ds1820wr(uchar wdata) //写数据{uchar i=0;for (i=8; i>0; i--){DQ = 0;DQ = wdata&0x01; // 数据放在数据线上被读走delay_18B20(10);DQ = 1;wdata>>=1;}}read_temp() //1号读取温度值并转换{uchar a,b;ds1820rst();ds1820wr(0xcc); //跳过读序列号ds1820wr(0x44); //启动温度转换ds1820rst();ds1820wr(0xcc); //跳过读序列号ds1820wr(0xbe); //读取温度a=ds1820rd();b=ds1820rd();tvalue=b;tvalue<<=8;tvalue=tvalue|a;if(tvalue<0x07ff)tflag=0;else{tvalue=~tvalue+1;tflag=1;}tvalue=tvalue*(0.625); //温度值扩大10倍，精确到1位小数return(tvalue);}/**********************1号温度值显示**********************/void ds1820disp(){uchar flagdat;disdata[0]=tvalue/1000+0x30; //百位数disdata[1]=tvalue%1000/100+0x30; //十位数disdata[2]=tvalue%100/10+0x30; //个位数disdata[3]=tvalue%10+0x30; //小数位if(tflag==0)flagdat=0x20; //正温度不显示符号elseflagdat=0x2d; //负温度显示负号:- if(disdata[0]==0x30){disdata[0]=0x20; //如果百位为0，不显示if(disdata[1]==0x30)disdata[1]=0x20; //如果百位为0，十位为0也不显示}wr_com(0x80+0x0a);wr_dat(flagdat); //显示符号位wr_com(0x80+0x0b);wr_dat(disdata[0]); //显示百位wr_com(0x80+0x0c);wr_dat(disdata[1]); //显示十位wr_com(0x80+0x0d);wr_dat(disdata[2]); //显示个位wr_com(0x80+0x0e);wr_dat(0x2e); //显示小数点wr_com(0x80+0x0f);wr_dat(disdata[3]); //显示小数位}/*******************二号DS18B20程序**************************/ void delay_18B201(unsigned int i) //延时1微秒{while(i--);}void ds1820rst1() //ds1820复位{uchar x=0;DQ1 = 1; //DQ复位delay_18B20(4); //延时DQ1 = 0; //DQ拉低delay_18B201(100); //精确延时大于480usDQ1 = 1; //拉高delay_18B201(40);}uchar ds1820rP2_3() //读数据{uchar i=0;uchar dat1 = 0;for (i=8;i>0;i--){DQ1 = 0; //给脉冲信号dat1>>=1;DQ1 = 1; //给脉冲信号if(DQ1)dat1|=0x80;delay_18B201(10);}return(dat1);}void ds1820wr1(uchar wdata1) //写数据{uchar i=0;for (i=8; i>0; i--){DQ1 = 0;DQ1 = wdata1&0x01;delay_18B201(10);DQ1 = 1;wdata1>>=1;}}read_temp1() //2号读取温度值并转换{uchar a1,b1;ds1820rst1();ds1820wr1(0xcc); //跳过读序列号ds1820wr1(0x44); //启动温度转换ds1820rst1();ds1820wr1(0xcc); //跳过读序列号ds1820wr1(0xbe); //读取温度a1=ds1820rP2_3();b1=ds1820rP2_3();tvalue1=b1;tvalue1<<=8;tvalue1=tvalue1|a1;if(tvalue1<0x07ff)tflag1=0;else{tvalue1=~tvalue1+1;tflag1=1;}tvalue1=tvalue1*(0.625); //温度值扩大10倍，精确到1位小数return(tvalue1);}/*******************************************************************/ void ds1820disp1() //2号温度值显示{uchar flagdat1;disdata1[0]=tvalue1/1000+0x30; //百位数disdata1[1]=tvalue1%1000/100+0x30; //十位数disdata1[2]=tvalue1%100/10+0x30; //个位数disdata1[3]=tvalue1%10+0x30; //小数位if(tflag1==0)flagdat1=0x20; //正温度不显示符号elseflagdat1=0x2d; //负温度显示负号:- if(disdata1[0]==0x30){disdata1[0]=0x20; //如果百位为0，不显示if(disdata1[1]==0x30)disdata1[1]=0x20; //如果百位为0，十位为0也不显示}wr_com(0x80+0x4a);wr_dat(flagdat1); //显示符号位wr_com(0x80+0x4b);wr_dat(disdata1[0]); //显示百位wr_com(0x80+0x4c);wr_dat(disdata1[1]); //显示十位wr_com(0x80+0x4d);wr_dat(disdata1[2]); //显示个位wr_com(0x80+0x4e);wr_dat(0x2e); //显示小数点wr_com(0x80+0x4f);wr_dat(disdata1[3]); //显示小数位}void temphighdisplay(int i) //显示设定的最高温度{disdata2[0]=i/100+0x30; //百位disdata2[1]=i%100/10+0x30; // 十位disdata2[2]=i%10+0x30; // 个位if(disdata2[0]==0x30){disdata2[0]=0x20; //如果百位为0，不显示if(disdata2[1]==0x30)disdata2[1]=0x20; //如果百位为0，十位为0也不显示}wr_com(0x80+0x45);wr_dat(disdata2[0]); //显示百位wr_com(0x80+0x46);wr_dat(disdata2[1]); //显示十位wr_com(0x80+0x47);wr_dat(disdata2[2]); //显示个位}void templowdisplay(int j) //显示设定的最低温度{disdata3[0]=j/100+0x30; //百位disdata3[1]=j%100/10+0x30; //十位disdata3[2]=j%10+0x30; //个位if(disdata3[0]==0x30){disdata3[0]=0x20; //如果百位为0，不显示if(disdata3[1]==0x30)disdata3[1]=0x20; //如果百位为0，十位为0也不显示}wr_com(0x80+0x4d);wr_dat(disdata3[0]); //显示百位wr_com(0x80+0x4e);wr_dat(disdata3[1]); //显示十位wr_com(0x80+0x4f);wr_dat(disdata3[2]); //显示个位}/*******************按键处理程序*****************************/void keyscan(){ if(key0==0) //按键0{delay1ms(2);if(key0==0){ lcd_init();flag0=1;while(!key0);}}if(key1==0) //按键1 {delay1ms(2);if(key1==0){ lcd_init();flag1=1;while(!key1);}}if(key2==0) //按键2 {delay1ms(2);if(key2==0){flag2=1;while(!key2);}}if(key3==0) //按键3 {delay1ms(2);if(key3==0){flag3=1;while(!key3);}}if(key4==0) //按键4 {delay1ms(2);if(key4==0){ lcd_init();flag4=1;flag1=0;while(!key4);}}void displaymain(){read_temp(); //读取温度ds1820disp(); //显示read_temp1(); //读取温度ds1820disp1(); //显示}Void wendubaojing(void) //温度报警{if((tvalue/10)>=temphigh||(tvalue/10)<=templow){P2_3=0;bell=1;delay1ms(5);bell=0;delay1ms(100);}else{P2_3=1;bell=0;}}if((tvalue1/10)>=temphigh||(tvalue1/10)<=templow){P2_4=0;bell=1;delay1ms(1000);bell=0;delay1ms(1000);else{P2_4=1;bell=0;}}void jia1() //加一{if(flag2==1&&flag0==1){temphigh++;flag2=0;}if(flag2==1&&flag1==1){templow++;flag2=0;}}void jian1() //减1{if(flag3==1&&flag0==1){temphigh--;flag3=0; }if(flag3==1&&flag1==1){templow--;flag3=0;}}void wendusheding(){if(flag0==1||flag1==1) //设定温度报警的上下限{if(flag0==1){wr_com(0x80);display(str3);jia1();jian1();temphighdisplay(temphigh);}if(flag1==1){wr_com(0x80);display(str4);jia1();jian1();templowdisplay(templow);}}}}/*****************主程序***********************************/ void main(){lcd_init();init_play(); //1号初始化显示init_play1(); //2号初始化显示while(1){if(flag0==0&&flag1==0) //按键0和1都未按下displaymain(); //显示两路温度keyscan();wendubaojing(); //温度报警wendusheding(); //设定温度上下限if(flag4==1) //按键4 退出{displaymain(); //显示两路温度flag4=0;}}}31。