数字PWM温度控制器设计说明书.docx
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数字PWM温度控制器设计说明书
数字温度测控仪
设计说明书
1设计任务与要求
1.1设计项目名称
数字温度测控仪
1.2设计要求
①温度测量范围：
室温~99℃.在数码管上显示温度值；温度测量误差<0.5℃。
②能进行当前温度调校:
按键设置温度≥环境温度，加热传感器，PWM输出占空比=（设置温度-t）/（设置温度-室温），直流风机从停止到全速转动。
2总体方案设计
2.1设计方案
本系统采用温度传感器DS18B20，将采集温度CurrTemp送至STC89C52，并通过Nokia5110显示。
同时，三个按键设定温度，分别可控制升温、降温及温度变化步进，通过Nokia5110显示。
风扇转速展示出设定温度与当前温度的温差。
当当前温度与设置温度相等时，风扇停止转动。
2.2系统的总体设计框图
2.2.1设计框图的设计
2.2.2设计框图的工作流程
接通电源后，通过按键KEY3调整合适步进,使用KEY1（减）或KEY2（加）来设定温度SetTemp，并通过Nokia5110显示。
使用温度传感器DS18B20采集室温RoomT，通过Nokia5110显示。
启动电机，通过风扇转速展示出设定温度与当前温度的温差。
3芯片介绍
3.1STC89C52芯片介绍
3.1.1STC89C52芯片简介
STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。
主要特性如下：
1.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051。
2.工作电压：
5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机）。
3.工作频率范围：
0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz。
4.用户应用程序空间为8K字节。
5.片上集成512字节RAM。
6.通用I/O口（32个），复位后为：
P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。
7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成。
8.具有EEPROM功能。
9.具有看门狗功能。
10.共3个16位定时器/计数器。
即定时器T0、T1、T2。
11.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。
12.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。
13.工作温度范围：
-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）。
14.PDIP封装。
STC89C52RC单片机的工作模式
掉电模式：
典型功耗<0.1μA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序；
空闲模式：
典型功耗2mA；
正常工作模式：
典型功耗4Ma～7mA；
掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备。
3.1.2STC89C52芯片引脚
1~8脚：
通用I/O接口P1.0~P1.7；
9脚：
RST复位键；
10,11脚：
RXD串口输入，TXD串口输出；
12~19脚：
P3接口（12：
INT0外部中断0，13脚：
INT1中断外部中断1）；
14,15脚：
计数脉冲T0、T1；
16,17脚:
WR写控制输出端，RD读控制输出端；
18,19脚：
晶振谐振器；
20脚：
地线；
21~28脚：
P2接口，高8位地址总线；
29脚：
PSEN片外ROM选通端,单片机对片外ROM操作时,29脚（PSEN）输出低电平；
30脚：
ALE/PROG地址锁存器；
31脚：
EAROM取指令控制器,高电平片内取,低电平片外取；
32~39脚：
P0.7~P0.0；
40:
电源+5V。
4单元电路的设计
4.1电路
4.1.1振荡电路
单片机的振荡电路如图4-1所示，单片机内时钟振荡方式需在单片机的XTAL1和XTAL2引脚上接上一个石英晶振和振荡电容，因为单片机时钟兼容1.2MHZ~12MHZ的晶振，为了软件定时的简便和精确，这里选用了11.05926MHZ的晶振，在参考STC89C52芯片资料后，振荡电容选用两个30pF的瓷片电容。
图4-1
4.1.2复位电路的工作原理
系统复位电路如图4-2所示，复位操作有上电自动和按键手动复位两种方式。
上电复位时通过外部复位电路的电容充电来实现的。
按键复位时通过复位端经电阻与VCC电源接通来实现的。
本设计选前者，两种复位电路都是输入单片机的RST引脚的且有效时间应持续24个振荡脉冲周期（即两个机器周期以上），经调试和验证，确定了一个22uF的电容和1K的电阻组成上电自动复位电路。
图4-2
4.1.3按键电路
键盘作为人机对话的基本窗口，我们可以利用它对外设进行各种不同的控制，按键的分类有独立式按键与行列式按键，由于本设计输入设备简单且要求方便，故选用独立式按键。
电路如图4-3所示，单片机的P2.5-P2.7口接VCC，用户可以通过软件来采集所接口线的状态，当口线为0时表示有按键按下，反之没有按键按下。
图4-3
4.1.4显示电路
显示是用来反映设定温度和实际测量温度的。
Nokia5110液晶显示屏接至P1口的P1.3~P1.7，电路如图4-4所示。
图4-4
4.1.5温度采集电路
通过温度传感器DS18B20采集实时温度CurrTemp，传送给单片机。
DS18B20接至P0口的P0.5。
电路如图4-5所示。
图4-5
4.1.6驱动电路
驱动电路由5V直流电源供电，通过单片机产生的PWM控制电机转动速率。
图4-6
5系统软件介绍
5.1按键程序流程图
5.2液晶显示程序流程图
5.3驱动程序流程图
5.4温度采集程序流程图
6.PCB图制作
走线如图6-1所示，器件放置如图6-2所示
图6-1
图6-2
附录（源代码）
#include"at89x52.h"
#include"Nokia5110.h"
#include"Ds18b20.h"
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
intStep;/*步进*/
intSetTemp;/*设定温度*/
intCurrTemp;/*当前温度*/
intRoomT;/*室温*/
intzkb;/*占空比*/
intTimer;/*定时计数变量，为定时中断间隔时间的整数倍*/
intshi;/*数字转换为字符保存的十位*/
intge;/*数字转换为字符保存的个位*/
intshifen;/*数字转换为字符保存的十分位*/
intbaifen;/*数字转换为字符保存的百分位*/
charstr[5]={0};/*保存字符串*/
ucharcKey;/*初始键值*/
ucharcKeyCode;/*键值*/
uintnDelayKey;/*键盘延时变量，为定时中断间隔时间的整数倍*/
uintnDelay100uS;/*18B20复位延时变量*/
sbitPWM=P0^0;
/****************函数申明**********************/
voidKeyScan（void）;
voidDisposeKey（void）;
char*convert（intTemp）;
/****************主函数**********************/
voidmain（void）
{
intk=0;//保存室温标志，k=0时，保存的当前温度即为室温
TMOD=0x20;//定时器工作在方式二
TL1=-92;//定时器中断一次为100us
TH1=-92;
TR1=1;//启动定时器1
ET1=1;//启动定时器1中断
IP=0x04;//将定时器1中断设为最高优先级
EA=1;//开总中断
LCD_init（）;//液晶初始化
LCD_Clear（）;//清屏
while
（1）
{
CurrTemp=ReadTemperature（）;//读取当前温度
if（k==0）
{
RoomT=CurrTemp;
k++;
LCD_write_english_string（0,0,convert（SetTemp））;
}
if（cKeyCode）
{
DisposeKey（）;
LCD_write_english_string（0,0,convert（SetTemp））;
}
LCD_write_english_string（20,20,convert（CurrTemp））;
zkb=（int）100*（SetTemp-CurrTemp）/（SetTemp-RoomT）;
if（SetTemp-CurrTemp<0）
{
zkb=0;
}
}
}
/****************数字转换为字符函数**********************/
char*convert（intTemp）
{
shi=Temp/1000;
ge=Temp/100%10;
shifen=Temp/10%10;
baifen=Temp%10;
str[0]=shi+48;
str[1]=ge+48;
str[2]='.';
str[3]=shifen+48;
str[4]=baifen+48;
returnstr;
}
/****************按键扫描函数**********************/
voidKeyScan（void）
{
cKey=P2&0xE0;//取键值P27，P26，P25
if（cKey!
=0xE0）
{
nDelayKey=100;//按键延时消颤
}
}
/****************按键处理函数**********************/
voidDisposeKey（void）
{
switch（cKeyCode）
{
case0x60:
//与P27相连的按键按下，实现步进加
Step=Step+30;
nDelayKey=2000;//按住按键不动，可连续产生键值
break;
case0xA0:
//与P26相连的按键按下，实现设置温度加
SetTemp=SetTemp+Step;
nDelayKey=2000;
break;
case0xC0:
//与P25相连的按键按下，实现温度减
SetTemp=SetTemp-Step;
nDelayKey=2000;
break;
default:
break;
}
cKeyCode=0;//键值清零
}
/****************多任务时序控制时钟中断**********************/
voidIntT1（void）interrupt3
{
/****************PWM产生计时******************/
Timer++;
if（Timer>=zkb）
{
PWM=1;
}
else
{
PWM=0;
}
if（Timer==100）
{
Timer=0;
}
/****************按键延时消颤*****************/
if（nDelayKey==0）
{
KeyScan（）;
}
else
{
nDelayKey--;
if（nDelayKey==0）
{
cKeyCode=P2&0xE0;//取键值P27、P26、P25
if（cKeyCode!
=cKey）//确认按键是否按下
{
cKeyCode=0;
}
}
}
/****************DS18B20复位延时******************/
if（nDelay100uS）
{
nDelay100uS--;
}
}
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