基于單片機的溫度控制電機轉(zhuǎn)速課程設(shè)計剖析

1、 目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 1引言2 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 2設(shè)計要求2設(shè)計目的2基本要求3 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 3方案設(shè)計3 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 3.1溫度傳感器方案論證3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 3.1.1方案一3 HYPERLINK l bookmark10 o

2、Current Document 3.1.2方案二3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 3.2總體設(shè)計框圖3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 4硬件設(shè)計4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 單片機系統(tǒng)4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 4.2數(shù)字溫度傳感器模塊5 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document DS18B20性能64.2.2DS18B20外形

3、及引腳說明6 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 4.2.3DS18B20接線原理圖6 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 4.2.4DS18B20時序圖6 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 4.2.5數(shù)據(jù)處理84.3L298電機驅(qū)動模塊94.4LCD顯示電路模塊9 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 5應(yīng)用軟件介紹10 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document

4、 5.1Proteus仿軟真件的介紹10 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document Keil軟件11 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 6軟件設(shè)計10 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 主程序模塊10 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 讀溫度值模塊11 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 6.3中斷模塊136.4仿真模塊14 HYPERLINK l book

5、mark54 o Current Document 7源程序16 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 8總結(jié)19 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 參考文獻：201引言隨著人們生活水平的不斷提高，單片機控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便是不可否定的，各種數(shù)字系統(tǒng)的應(yīng)用也使人們的生活更加舒適。數(shù)字化控制、智能控制為現(xiàn)代人的工作、生活、科研等方面帶來方便。其中溫度控制電機轉(zhuǎn)速就是利用單片機實現(xiàn)的典型實例。測量溫度時使用數(shù)字溫度計，其與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便、測溫范圍廣、測溫精確、

6、功能多樣話等優(yōu)點。其主要用于對測溫要求準確度比較高的場所，或科研實驗室使用，該設(shè)計使用STC89C51單片機作控制器，數(shù)字溫度傳感器DS18B20測量溫度，單片機接受傳感器輸出，經(jīng)處理用LCD實現(xiàn)溫度值顯示。電機由L298電機驅(qū)動芯片控制，實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)和加速減速.設(shè)計要求2.1設(shè)計目的設(shè)計一個基于溫度的電動機轉(zhuǎn)速控制電路，在相應(yīng)的軟件控制下可以完成要求的功能，即外部溫度大于65C時，直流電動機在L298驅(qū)動下加速正轉(zhuǎn)，溫度大于75C全速正轉(zhuǎn)，當外部溫度小于0C時電動機加速反轉(zhuǎn)，溫度小于-10C時電動機全速反轉(zhuǎn)。溫度回到0C-65C時電動機逐漸停止轉(zhuǎn)動。在液晶顯示屏1602LCD上顯示當前的

7、溫度值。2.2基本要求控制電機正反轉(zhuǎn)即加速減速，實現(xiàn)實時溫度顯示，測溫范圍-551280C,誤差50C以內(nèi)。畫出基于溫度的電動機轉(zhuǎn)速控制電路的原理圖,通過仿真軟件來檢測所寫程序?qū)崿F(xiàn)功能的正確與否.方案設(shè)計3.1溫度傳感器方案論證3.1.1方案一由于本設(shè)計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件，將隨被測溫度變化的電壓或電流采樣，進行A/D轉(zhuǎn)換后就可以用單片機進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)溫度顯示。這種設(shè)計需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，增大了電路的復(fù)雜性，而且要做到高精度也比較困難。3.1.2方案二考慮到在單片機屬于數(shù)字系統(tǒng)，容易想到數(shù)字溫度傳感器，可選用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，此傳感器為單總線數(shù)字溫度傳感器

8、，起體積小、構(gòu)成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，它可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號給單片機處理，即可實現(xiàn)溫度顯示。另外DS18B20具有3引腳的小體積封裝，測溫范圍為-55+125攝氏度，測溫分辨率可達0.0625攝氏度，其測量范圍與精度都能符合設(shè)計要求。以上兩種方案相比較，第二種方案的電路、軟件設(shè)計更簡單，此方案設(shè)計的系統(tǒng)在功耗、測量精度、范圍等方面都能很好地達到要求，故本設(shè)計采用方案二。3.2總體設(shè)計框圖本方案設(shè)計的系統(tǒng)由單片機系統(tǒng)、DS18B20數(shù)字溫度傳感器、LCD溫度顯示模塊、L298電機驅(qū)動模塊、電機組成，其總體架構(gòu)如下圖1。圖1系統(tǒng)總體方框圖硬件設(shè)計4.1單片機系統(tǒng)本設(shè)計采用STC89C52單片機

9、作為控制器，完成所有功能的控制，包括DS18B20數(shù)字溫度傳感器的初始化和讀取溫度值LCD顯示驅(qū)動與控制L298電機驅(qū)動芯片驅(qū)動電機溫度值的存儲和讀取單片機系統(tǒng)電路原理圖：caMJPKSC51RC2BPvocPO.O磁WJADIPOU趣P03AESP0.4AD4PO.5AD5閃必心P0.7AD?PLDT2Pl1I2ECM：3OP13CBDP1U01PI.5-CEGPl.flCEBPJ.7CEV4史DASP2.1A9F22AWAllP2.4AL2R.5JU3P2.SA34B.1A15DoM-azTzfj-圖2單片機系統(tǒng)原理圖4.2數(shù)字溫度傳感器模塊4.2.1DS18B20性能獨特的單線接口僅需一

10、個端口引腳進行通信簡單的多點分布應(yīng)用無需外部器件可通過數(shù)據(jù)線供電零待機功耗測溫范圍-55+128C，以1C遞增可編程的分辨率為912位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5C、0.25C、0.125C和0.0625C溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時間200ms，12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費品、溫度計和任何熱感測系統(tǒng)負壓特性：電源極性接反時，傳感器不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作4.2.2DS18B20外形及引腳說明2BOTTOMVIEVJDALIASDS1&20圖3DS18B20外形及引腳GND：地DQ:單線運用的數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳VD：可選的電源引腳4.2.3DS

11、18B20接線原理圖當總線空閑時，單總線通常要求接一個約4.7K左右的上拉電阻，這樣其狀態(tài)為高電平。圖4DS18B20接線原理圖4.2.4DS18B20時序圖主機使用時間隙來讀寫DS18B20的數(shù)據(jù)位和寫命令字的位。1.初始化時序如下圖：圖5DS18B20初始化時序2.DS18B20讀寫時序：MASTERWRITESLOT60usTx|U265C-125CCo56-Co0L2jr*rrxrvdui3-LI煜jr3vccr-sr-ar-w-EJ-Li.EJ-E-cr-cLtT4W-亠L(fēng)CD1LMDitL-iSIZa卜r|rvFc.urrerit-teriF-teriF-!-12.0C更刖EdBE

12、iiSERanRiDPB.iirMPnjwnrEJIRTTR9.4fqPS竺rlEJlFffTRa.nW35C-0C7源程序#include#include#include#defineINT8Uunsignedchar#defineINT16UunsignedintexternINT8UTemp_Value;externINT8Uread_Temperature();externvoiddelay_ms(INT16Ux);externvoidLCD_Initialise();externvoidLCD_ShowString(INT8U,INT8U,INT8U*)reentrant;sbitM

13、A=PO;sbitMB=P1A1;sbitPWM1=P1A2;INT8UBack_Temp_Value=OxFF,OXFF;charTemp_Disp_Buff17;floatf_Temp=35.O;voidTO_INT()interrupt1staticINT8Ut_Count=O;THO=(INT16U)(-11.O592/12*5OO)/256;TLO=(INT16U)(-11.O592/12*5OO)%256;if(+t_Count=1OO)t_Count=O;if(Read_Temperature()if(Temp_ValueO!=Back_Temp_ValueO|Temp_Valu

14、e1=Back_Temp_Value1)Back_Temp_ValueO=Temp_ValueO;Back_Temp_Value1=Temp_Value1;f_Temp=(int)(Temp_Value1=75)f_Temp=75;if(f_Temp=45)MA=1;MB=O;#include#include#include#defineINT8Uunsignedchar#defineINT16UunsignedintexternINT8UTemp_Value;externINT8Uread_Temperature();externvoiddelay_ms(INT16Ux);externvoi

15、dLCD_Initialise();externvoidLCD_ShowString(INT8U,INT8U,INT8U*)reentrant;sbitMA=PO;sbitMB=P1A1;sbitPWM1=P1A2;INT8UBack_Temp_Value=OxFF,OXFF;charTemp_Disp_Buff17;floatf_Temp=35.O;voidTO_INT()interrupt1staticINT8Ut_Count=O;THO=(INT16U)(-11.O592/12*5OO)/256;TLO=(INT16U)(-11.O592/12*5OO)%256;if(+t_Count=

16、1OO)t_Count=O;if(Read_Temperature()if(Temp_ValueO!=Back_Temp_ValueO|Temp_Value1!=Back_Temp_Value1)Back_Temp_ValueO=Temp_ValueO;Back_Temp_Value1=Temp_Value1;f_Temp=(int)(Temp_Value10)i-;return(dat);uchartmpread(void)uchari,j,dat;dat=0;for(i=1;i=8;i+)j=tmpreadbit();dat=(j1);return(dat);voidtmpwritebyt

17、e(uchardat)uinti;ucharj;bittestb;for(j=1;j1;if(testb)/write1DS=0;i+;i+;DS=1;i=8;while(i0)i-;elseDS=0;i=8;while(i0)i-;/write0DS=1;i+;i+;if(f_Temp=75)f_Temp=75;if(f_Temp=45)MA=1;MB=0;if(f_Temp=45)PWM1=0;delay_ms(30);return;elseif(f_Temp=75)PWM1=1;delay_ms(30);return;PWM1=1;delay_ms(f_Temp-45);PWM1=0;d

18、elay_ms(75-f_Temp);elseif(f_Temp=10)MA=0;MB=1;if(f_Temp=10)PWM1=0;delay_ms(10);return;elseif(f_Temp=0)PWM1=1;delay_ms(10);return;PWM1=1;delay_ms(10-f_Temp);PWM1=0;delay_ms(f_Temp);elseMA=0;MB=0;voidmain()LCD_Initialise();LCD_ShowString(0,0,CurrenTemp:);Read_Temperature();delay_ms(800);TMOD=0 x01;TH0=(INT16U)(-11.0592/12*500)/256;TL0=(INT16U)(-11.0592/12*500)%256;IE=0 x82;TR0=1;while(1);8總結(jié)此次課程設(shè)計中，難點在于DS18B20的使用，即對它的時序控制、初始化以及字節(jié)讀寫方法，任何一個環(huán)節(jié)出錯或是時序控制不到位的話就不能得到正確的數(shù)據(jù)。一旦學(xué)會了正確的使用方法，就能感覺到它帶來的便利是熱電偶不能比擬的，以后再次使用的話就能很快上手了。軟件設(shè)計中，把程序按功能分模塊的話能提高編程效率，把問題一一解決，同時畫流程圖能幫助理清思路