水族箱温度控制系统设计

题目二：水族箱温度控制系统设计(M~Z)设计背景：小型热带鱼观赏鱼缸的温度检测、控制系统，具有温度设定、冷水注入、水温加热等功能，温度精度达到1℃，键盘里有功能键和数字键。

当处于冷水注入状态时，绿灯显示；当处于加热状态时红灯显示。

设计要求：1.画出电路原理图（手绘、电脑绘图均可）2.对电路中所选用的各个模块进行必要的文字说明，包括AD的选型依据、采样周期的确定、键盘设计说明、数据处理的方法说明等等。

3.考虑一定的抗干扰措施（硬件、软件两方面）4.画出主要的程序流程图并给出主要代码和文字说明。

5.除了电路图可电脑绘图以外，其余均手写完成。

6.上交日期：第六周最后一次课。

7. 依个人情况可适当完善系统功能，考虑周全者成绩会酌情提分。

水族箱温度控制系统（一）系统的概述本系统以AT89C51单片机为控制核心的测控仪，主要是为了对水族箱内的温度控制而设计的。

该测控仪具有检测精度高、使用简单、成本较低和工作稳定可靠等特点，所以具有一定的应用前景。

（二）系统的要求本系统通过单片机AT89C51控制,用18B20数字温度计采集温度。

用protues 软件绘制电路原理图，再根据电路原理图捍接电路板。

捍接的电路板实现温度的自动化控制。

（三）系统的主要模块１． 本系统的主要组成部分本系统为一个全自动温度检测与控制系统，由以下几个部分组成：AT89C51单片机，温度检测，显示电路，马达，及报警装置等组成。

组成图如图1-1。

图 1-1 温度自动控制主要组成部分由图1-1所示，本系统的核心部分是AT89C51，此芯片是该电路的枢纽。

由它先控制着温度的检测，用检测到的温度实现自动控制，以及显示。

若检测到的温度高于设定的值，则发出报警信号。

２. 各部分的功能（１）AT89C51单片机：它是系统的中央处理器，担负着系统的控制和运算。

（２）温度检测装置：18B20数字温度计对水族箱内温度进行采集，将温度转换成数字。

（３）显示设备：主要是用于显示检测到的水族箱温度.二、系统的硬件组成电路设计系统的硬件组成部分包括：主控制器AT89C51单片机、温度传感器DS18B20、显示电路LED、报警装置等构成。

AT89C51连接各模块的主控制端口，初步选定将要运用到的电子元器件，再用Protues绘制原理图，再根据原理图捍接电路板。

（一）系统总硬件设计AT89C51的复位电路AT89C51单片机通常采用上电自动复位和开关手动复位两种方式。

本系统采用上电复位电路，如图2-3所示，所谓上电复位，是指单片机只要一上电，便自动地进入复位状态。

在通电瞬间，电容C通过电阻R充电，RST端出现正脉冲，用以复位。

撤销复位信号。

以现上述基本功能，但解决不了电源毛刺和电源缓慢下降等问题，而其调整 RC 常数改变延时会令驱动能力变差。

单总线数字温度传感器DS18B20检测电路DQ图2-4为DS18B20报警电路2-7所示图 2-7 报警电路二极管和普通扬声器相比，最重要一个特点是只要按照极性要求加上合适的直流电压，就可以发出固有频率的声音，因此使用起来比扬声器简单。

三、系统软件的设计一个应用系统要完成各项功能，首先必须有较完善的硬件做保证。

同时还必须得到相应设计合理的软件的支持，尤其是微机应用高速发展的今天，许多由硬件完成的工作，都可通过软件编程而代替。

甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作，用软件编和有时会变得很简单。

因此充分利用其内部丰富的硬件资源和软件资源。

程序设计语言有三种：机器语言、汇编语言、高级语言。

本系统运用的是高级语言所编写，也就是C语言。

从软件的功能不同可分为四大类：一是检测软件，它是用来检测温度。

二是显示部分，用来显示所检测到的温度。

三是调控部分，用来控制马达的转速。

四是当温度大于25℃，二极管发出报警信号。

每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。

这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义。

下图为软件设计流程图（程序见附录）。

附录A：*-----------------------------------------------名称：基本单片机AT89C51的水族箱温度自控系统------------------------------------------------*/#include<at89c51.h>#include"stdio.h"#include<math.h>#include<intrins.h>#include"lcd1602.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned int;/******************************************************************/ /* 定义端口*/ /******************************************************************/ sbit DQ=P1^3;//ds18b20 端口sbit Fan=P1^5; //风扇端口sbit Tru=P1^7;//喇叭的端口sfr dataled=0x80;//显示数据端口/******************************************************************/ /* 全局变量*/ /******************************************************************/ uint temp,i,TempH;uchar flag_get,count,num,minute,second,x;long str[6];/******************************************************************/ /* 函数声明*/ /******************************************************************/ void delay1(uchar MS);unsigned int ReadTemperature(void);void Init_DS18B20(void);unsigned char ReadOneChar(void);void WriteOneChar(unsigned char dat);void delay(unsigned int i);/******************************************************************/ /* 延时函数声明*//******************************************************************/ void mDelay(unsigned char j){unsigned int i;for(;j>0;j--){for(i=0;i<125;i++){;}}}/******************************************************************/ /* 主函数*/ /******************************************************************/main(){unsigned char TempH,TempL;TMOD|=0x01;//定时器设置TH0=0xef;TL0=0xf0;IE=0x82;TR0=1;P2=0x00;count=0;InitLcd();mDelay(20);while(1){Fan=1;mDelay(10);Tru=1;mDelay(10);if((TempH>20)&&(TempH<=25)){Fan=0;mDelay(10);}if(TempH>25) //产生报警信号{Tru=0;mDelay(10);Fan=0;mDelay(150);}for(i=1;i<5;i++)Tem[i]=str[i];disp();str[0]=TempH/100; //十位温度str[1]=(TempH%100)/10; //十位温度str[2]=(TempH%100)%10; //个位温度,带小数点str[3]=TempL;if(flag_get==1) //定时读取当前温度{temp=ReadTemperature();if(temp&0x8000){str[0]=0x40;//负号标志temp=~temp; // 取反加1temp +=1;}elsestr[0]=0;TempH=temp>>4;TempL=temp&0x0F;TempL=TempL*6/10;//小数近似处理flag_get=0;}}}/******************************************************************/ /* 定时器中断*/ /******************************************************************/ void tim(void) interrupt 1 using 1//中断，用于温度检测间隔{TH0=0xef;//定时器重装值TL0=0xf0;num++;if (num==50){num=0;flag_get=1;//标志位有效second++;if(second>=60){second=0;}}}/******************************************************************/ /* 延时函数*/ /******************************************************************/ void delay(unsigned int i)//延时函数{while(i--);}/******************************************************************/ /* 初始化*/ /******************************************************************/ void Init_DS18B20(void){unsigned char x=0;DQ = 1; //DQ复位delay(8); //稍做延时DQ = 0; //单片机将DQ拉低delay(80); //精确延时大于480usDQ = 1; //拉高总线delay(10);x=DQ; //稍做延时后如果x=0则初始化成功x=1则初始化失败delay(5);}/******************************************************************/ /* 读一个字节*/ /******************************************************************/ unsigned char ReadOneChar(void){unsigned char i=0;unsigned char 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(5);}return(dat);}/******************************************************************/ /* 写一个字节*/ /******************************************************************/ void WriteOneChar(unsigned char dat){unsigned char i=0;for (i=8; i>0; i--){DQ = 0;DQ = dat&0x01;delay(5);DQ = 1;dat>>=1;}delay(5);}/******************************************************************/ /* 读取温度*/ /******************************************************************/ unsigned int ReadTemperature(void){unsigned char a=0;unsigned int b=0;unsigned int t=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); // 跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0x44); // 启动温度转换delay(200);Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0xBE); //读取温度寄存器等（共可读9个寄存器）前两个就是温度a=ReadOneChar(); //低位b=ReadOneChar(); //高位b<<=8;t=a+b;return(t);}附录B#include<at89c51.h>#include<stdio.h>#include<intrins.h>sbit RS = P2^0;//Pin4sbit RW = P2^1; //Pin5sbit E = P2^2;//Pin6#define Data P0 //数据端口unsigned char Tem[5];unsigned char SecondLine[]=" ";unsigned char FirstLine[] =" ";unsigned char time[]=" ";/******************************************************************/ /* 函数声明*/ /******************************************************************/ void DelayUs(unsigned char us)//delay us{unsigned char uscnt;uscnt=us>>1;/* Crystal frequency in 12MHz*/while(--uscnt);}/******************************************************************/ void DelayMs(unsigned char ms)//delay Ms{while(--ms){DelayUs(250);DelayUs(250);DelayUs(250);DelayUs(250);}}void WriteCommand(unsigned char c){DelayMs(5);//short delay before operationE=0;RS=0;RW=0;_nop_();E=1;Data=c;E=0;}/****************************************************************/ void WriteData(unsigned char c){DelayMs(5); //short delay before operationE=0;RS=1;RW=0;_nop_();E=1;Data=c;E=0;RS=0;}/******************************************************************** */void ShowChar(unsigned char pos,unsigned char c){unsigned char p;if (pos>=0x10)p=pos+0xb0; //是第二行则命令代码高4位为0xcelsep=pos+0x80; //是第二行则命令代码高4位为0x8WriteCommand (p);//write commandWriteData (c); //write data}/******************************************************************** *****/void ShowString (unsigned char line,char *ptr){unsigned char l,i;l=line<<4;for (i=0;i<16;i++)ShowChar (l++,*(ptr+i));//循环显示16个字符}/******************************************************************** */void InitLcd(){DelayMs(15);WriteCommand(0x38); //display modeWriteCommand(0x38); //display modeWriteCommand(0x38); //display modeWriteCommand(0x06); //显示光标移动位置WriteCommand(0x0c); //显示开及光标设置WriteCommand(0x01); //显示清屏}。