基于单片机的水温自动控制系统设计

基于单片机的水温自动控制系统设计
一、题目要求及分析
要求设计一个水温控制系统，能正常控制和测量温度范围，用AT89C51控制DS18B20，读取数据对DS18B20转换后的数据进行处理，转换成实际温度，使用6位数码管显示DS18B20测出的温度。

二、系统总体方案
1、温度传感器选择
采用DS18B20单线数字温度传感器做温度检测器。

DS18B20能够直接将所采集的
信号进行模|数转换
2、LED显示方案
系统需要采用6位LED数码管显示，LED显示有动态显示和静态显示。

本次采用
动态显示，增加74LS245芯片最为LED数码管的驱动，采用共阴极的LED，其中
单片机的P1口为LED的段码输出口，P3.0~P3.5分别是LED的位码输出口
三、硬件电路组成部分
（1）DS18B20温度采集电路
DS18B20有3个引脚，GND接地信号、DQ数据输入\输出引脚、VDD外接供电电源输入端。

如图示：
DS18B20温度值格式表，如下图所示。

这是12位转换后得到的12位数据，存储在DS18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得温度大于0，这5位为0，只要将测得得数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1测得的数值需要取反加1再乘0.0625即可得到实际温度。

高8为中的高五位是符号位，表示温度是零上还是零下。

高8位中的低三位和低8为中的高4位构成温度的整数部分。

低8位中的低4位为温度的小数部分。

（2）数码管LED
（3）单片机外部时钟电路
（4）单片机复位电路
四、软件设计
1、主程序
2、DS18B20复位子程序
3、DS18B20读温度子程序
4、DS18B20数据处理子程序
五、程序
（一）编写、汇编源程序
;变量定义
DQ BIT P2.4 ;DS18B20数据位FLAG1 BIT 00H
SIGN BIT 01H
MSB EQU 30H
LSB EQU 31H
INTEG EQU 32H
DECIM EQU 33H
SEG-S EQU 34H
SEG-I3 EQU 35H
SEGI2 EQU 36H
SEG-I1 EQU 37H
SEG-D1 EQU 38H
SEG-C EQU 39H
；主程序
ORG 0000H
MAIN LCALL INIT-1820
LCALL GET-TEMPER
LCALL DATA-PPOC
LCALL SEG-GEN
LCALL DISPLAY
SJMP MAIN
;DS18B20复位初始化子程序
INIT-1820: SETB DQ
NOP
CLR DQ
MOV R1，#3
TSR1: MOV R0,#107
DJNZ R0，$
DJNZ R1,TSR1
SETB DQ
NOP
NOP
NOP
MOV R0,#25H
TSR2: JNB DQ,TSR3
DJNZ R0,TSR2
LJMP TSR4
TSR3: SETB FLAG1
LJMP TSR5
TSR4 : CLR FLAG1
LJMP TSR6 TSR5: MOV R0,#117
DJNZ R0,$
TSR6: SETB DQ
RET
;读出转换后的温度值
GET-TEMPER: SETB DQ
LCALL INIT-1820
JB FLAG1,TSS2
RET
TSS2：MOV A,#0CCH
LCALL WRITE-1820
MOV A, #44H
LCALL WRITE-1820
LCALL DELAY
LCALL INIT-1820
MOV A,#0CCH
LCALL WRITE-1820
MOV A,#0BEH
LCALL WRITE-1820
LCALL READ-1820
RET
;写DS18B20的子程序
WRITE-1820：MOV R2，#8
CLR C
WR1：CLR DQ
MOV R3，#6
DJNZ R3，$
RRC A
MOV DQ,C
MOV R3，#23
DJNZ R3，$
SETB DQ
NOP
DJNZ R2，WR1
SETB DQ
RET
;读DS18B20的程序
READ-18200：MOV R4,#2
MOV R1，#31H
RE00：MOV R,#8
RE01：CLR C
SETB DQ
NOP
NOP
CLR DQ
NOP
NOP
NOP
SETB DQ
MOV R3，#9 RE10：DJNZ R3，RE10
MOV C,DQ
MOV R3，#23
DJNZ R3,$
RRC A
DJNZ R2，RE01
MOV @R1，A
DEC R1
DJNZ R4，RE00
RET
;数据处理子程序
DATA-PROC: CLR C
CLR SIGN
MOV A,MSB
RLC A
JC NEG
LJMP PROC NEG: CLR C
SETB SIGN
MOV A,LSB
CPL A
ADD A,#1
MOV LSB,A
MOV A,MSB
CPL A
ADDC A,#0
MOV MSB,A PROC: MOV A,LSB
ANL A,#0FH
MOV DECIM,A
MOV A,MSB
SWAP A
ANL A,#0F0H
MOV INTEG,A
MOV A,LSB
SWAP A
ANL A,#0FH
MOV R0，INTEG
ORL A,R0
MOV INTEG,A
RET
;生成显示码子程序
SEG-GEN：MOV DPTR,#TABLE
JB SIGN,S-NEG
MOV SEG-S,#00H
SJMP S-INT
S-NEG: MOV SEG-S,#40H
S-INT MOV A,INTEG
MOV B,#100
DIV AB
MOVC A,@A+DPTR
MOV SEG-I3，A
MOV A,B
MOV B,#10
DIV AB
MOVC A,@A+DPTR
MOV SEG-I2，A
MOV A,B
MOVC A,@A+DPTR
ORL A,#80H
MOV SEG-I1，A
MOV DPTR,#FLOAT-TAB
MOV A,DECIM
MOVC A,@A+DPTR
MOV DPTR,#TABLE
MOVC A,@A+DPTR
MOV SEG-D1，A
MOV SEG-C,#39H
RET
;显示子程序
DISPLAY: MOV P3，#0FFH
CLR P3.0
MOV P1，SEG-S
LCALL DELAY
SETB P3.0
CLR P3.1
MOV P1，SEG-I3
CALL DELAY
SETB P3.1
CLR P3.2
MOV P1，SEG-I2
LCALL DELAY
SETB P3.2
CLR P3.3
MOV P1，SEG-I1
LCALL DELAY
SETB P3.3
CLE P3.4
MOV P1，SEG-D1
LCALL DELAY
SETB P3.4
CLR P3.5
MOV P1，SEG-C
LCALL DELAY
SETB P3.5
RET
;延时子程序，延时5秒
DELAY: MOV R5，#5
D1：MOV R6，#248
DJNZ R6，$
DJNZ R5，D1
RET
;
TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H
DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH
FLOAT-TAB DB00,01,01,02,03,03,04,04,05,06,06,07,08,08，
DB09,09
END
（二）程序仿真
1、先在protues仿真软件中搭建硬件电路；
2、根据设计思想和硬件电路在keil2中编写程序代码调试通过并生成.axm文件；
3、双击protues仿真电路中的单片机，将.axm文件添加到单片机中，然后运行观察结
果。

（三）结果分析
能够从温度传感器中获得温度数据，程序能正常执行，测得结果有一定的误差，总之，效果还行。

六、心的体会
本设计以单片机为核心部件的控制系统，利用软件编程，最终实现设计要求。

这次课程设计历时两个星期，从一开始的确定课题，理论学习，到后来的资料查找，再到调试仿真，这一切都使我的理论知识和动手能力进一步提高。

在本次课程设计中，遇到了很多困难，如查找元器件，写程序，调试仿真，但通过
仔细分析以及查找资料后解决了问题，提高了自己解决问题的能力。

在这个过程中我感受颇多，它不仅是一个对我这学期知识学习情况和我的应用动手能力的检验，而且还是我面对困难的心态，做事的毅力和耐心的考验，同时让我深刻感受到了做课程设计意义的所在，在整个过程中受到了同学的帮助，在此表示感谢！。