主页 > 新闻动态 > 单片机实验箱的设计与实验目的及水温控制系统的实现 2021-12-13

单片机实验箱的设计与实验目的及水温控制系统的实现

一、实现目的：
实时温度测量及显示，超出温度范围相应的继电器工作，继电器可以驱动相应的加热或制冷负载，上下限温度可通过按键设定等功能。
本保温箱的温控系统研究是基于51单片机及温度传感器DS18B20来设计的，温度测量范围0到99.9摄氏度，精度为0.1摄氏度，可见测量温度的范围广，精度高的特点。可设置上下限温度，默认上限温度为38℃、默认下限温度为5℃（通过程序可以更改上下限初始值）。报警值可设置范围：最低上限报警值等于当前下限报警值，最高下限报警值等于当前上限报警值。将下限报警值调为0时为关闭下限报警功能。开启相应的继电器工作时，有指示灯可以指示相应的加热和制冷。

二、总体设计：
控制器采用单片机STC89C51，温度传感器采用DS18B20，显示采用4位LED数码管，报警控制器采用有缘蜂鸣器、LED灯实现，按键用来设定报警上下限温度并将设置好的值保存在STC89C51的EEPROM中（具有掉电保护功能）。当实测温度值小于设定的温度下限值时系统开启继电器间接控制接在继电器常开端上的加热棒，继电器一开启热得棒就开始工作，继电器关闭热得棒也随着停止工作。本设计的具体的系统方案如图1所示。

图1 系统方案如图

图2 程序流程图
三、软件部分：
3.1 程序设计
void main()是程序的主函数，用于构建框架。程序的开头一般用于初始化和赋值变量，正常的程序运行一次后便结束了，但我们需要不断地运行来检验结果，所以在初始化后加入了死循环，使程序持续运行。主函数在整个主程序的设计中最好放适量的代码，避免过多。具体的代码是用函数进行封装然后在主函数进行调用。程序流程图如图2所示。
3.2 软件使用
系统软件测试KEIL软件是单片机编程的一款常用软件，创建空白文件编程编译调试生成HEX文件.随后下载到单片机中，下载器选用PL2303。观察系统运行的状态，进而进行反复的修改调试程序，得到一个较为完善的程序。在系统软件调试过程中遇到以下几个问题：
(1)数码管没有正常显示出现了闪烁现象。
解决方法：闪烁的原因为每一位显示延时间期过短使得显示频率过快，导致人眼生物极限无法看清超速的显示，只需要调整延时函数就可以显示正常。
(2)EEPROM存储错误。
解决方法：一开始的时候在读写数据前都没有做任何的操作，本以为这样就可以完成数据的存储，但是并没有想的那样，在读与的时候出现与进去的和读出来的并没有相同，后通过查阅资料得知，STC单片机内部的EEPROM在写入数据之前心须擦除扇区，否则写入的数据就是和本身的数据进行相与的结果，而在程序上添加了在写入数据之前加上擦除扇区后，数据存储正常。
四、可完成的软硬件实验项目

一)软件实验
1.清零程序；
2.拆字程序；
3.拼字程序；
4.数据区传送子程序；
5.数据排序实验；
6.查找相同数据个数；
7.无符号双字节快速乘法子程序；
8.多分支程序；
9.脉冲计数实验；
10.电脑时钟实验。
二)硬件实验
1.P1口亮灯实验；
2.P1口转弯灯实验；
3.P3.3口输入，P1口输出实验；
4.工业顺序控制实验；
5.8255 A、B、C口输出方波实验；
6.8255 PA口控制PB口；
7.8255控制交通灯；
8.简单I/O扩展实验；
9.A/D0809转换实验；
10.D/A0832转换实验；
11.8279键盘显示实验；
12.通用打印机实验；（选配）
13.微型打印机打印字符、曲线、汉字实验；（选配）
14.I2C储存卡读写实验；
15.继电器控制实验；
16.步进电机控制；
17.8253方波实验；
18.小直流电机调速实验；
19.16×16 LED点阵显示实验；
20.LCD液晶显示实验；
21.8250可编程异步通讯接口实验（自发自收）；
22.8251可编程通讯接口实验（与PC机）；
23.单片机RS232/485串行发送实验（双机通讯）；
24.单片机RS232/485串行接收实验（双机通讯）；
25.温度压力实验。
五、结论
基于51单片机水温控制系统，以STC89C51单片机为主控芯片，采用数字型防水温度传感器DS18B20制作温度检测报警器，实现水温的检测以及控制的基本功能，设计简单，方便实现，具有实际效应，对未来产品的推广以及人们生活的发展具有很大帮助及意义。

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