基于C51单片机+DS18B20温度传感器+LCD1602显示器的智能水温控制系统(PID)

分手后的思念是犯贱 2022-11-03 10:43 567阅读 0赞

### 基于AT89C52的温度控制系统 ###

*   *  一、DS18B20传感器相关介绍
     *   *   *  DS18B20特性
             *  封装形式与引脚说明
             *  供电方式（外部电源供电、寄生电源供电、寄生电源强上拉）
             *  DS18B20指令（ROM指令操作）
             *  DS18B20程序代码
     *  二、LCD1602显示温度
     *   *   *  接口信号说明
             *  基本操作步骤与时序
             *  初始化过程
             *  LCD1602程序代码
     *  三、温控系统PID
     *  四、项目展示

## 一、DS18B20传感器相关介绍 ##

#### DS18B20特性 ####

1.  独特的单总线接口，就需一条线则可实现双向通信（测温）
2.  测温范围：-55℃~+125℃，可通过编程设定9—12位分辨率，对应分辨温度分别为0.5、0.25、0.125、0.0625℃。
3.  支持多点组网（可连接多个DS18B20温度传感器），多个DS18B20可以并联（3或2线）实现多个组网测温，但注意超过8个要解决好供电问题，否则电压过低会导致传输不稳定，从而数据不准确。
4.  工作电压：3.0~5.5V （寄生电源方式下可由数据线供电）
5.  在使用过程中不需要外围电路，全部传感元件及转换电路都在芯片内了。（上拉电阻）
6.  测温结果直接是数字量输出，单总线串行传送方式，同时可传送CRC校验码（校验数据采集是否正确），具有极强的抗干扰和纠错能力。
7.  在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字。
8.  负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁， 但不能正常工作。

#### 封装形式与引脚说明 ####

![引脚][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2EyMTQ1NTY1_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

#### 供电方式（外部电源供电、寄生电源供电、寄生电源强上拉） ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2EyMTQ1NTY1_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2EyMTQ1NTY1_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2EyMTQ1NTY1_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

#### DS18B20指令（ROM指令操作） ####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>序号</th> 
   <th>指令</th> 
   <th>代码</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>1</td> 
   <td>读取ROM</td> 
   <td>33H</td> 
   <td>读DS18B20的64位序列号（只能适用于总线上只有一个DS18B20）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>2</td> 
   <td>写暂存器</td> 
   <td>4EH</td> 
   <td>在该写暂存器指令后向DS18B20的暂存器TH.TL以及配置寄存器中写入数据。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>3</td> 
   <td>读暂存器</td> 
   <td>BEH</td> 
   <td>发送该指令后DS18B20将从一个字节开始，依次送出9个字节的内容。如果不想读完所有字节。控制器可以在任何时间发出复位指令中止读取或直接不读取。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>4</td> 
   <td>复制暂存器</td> 
   <td>48H</td> 
   <td>将TH.TL和配置寄存器的内容拷贝到EEPROM中，如果使用寄生电源，总线控制器必须在这条指令发出后10us内启动强上拉并保持至少10ms时间。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>5</td> 
   <td>启动温度转换指令</td> 
   <td>44H</td> 
   <td>温度转换完成后存放在第1个和第2个字节中，如果是寄生电源，总线必须在发出这条指令后的10us内启动强上拉。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>6</td> 
   <td>复制EEPROM指令</td> 
   <td>B8H</td> 
   <td>把TH.TL和配置寄存器的值拷贝回暂存器。这种拷贝操作在DS18B20上电时自动执行，上电后，暂存器里就存了有效数据。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>7</td> 
   <td>读供电方式指令</td> 
   <td>B4H</td> 
   <td>发给DS18B20后，再发出读时间间隙，后返回电源模式：0为寄生电源、1为外部电源。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### DS18B20程序代码 ####

/********************************************
    ******************DS18B20********************
    *********************************************/ 
    void delay_18B20(unsigned int i)//延时1微秒
    {
        
       while(i--);
    }
    
    void ds1820rst(void)  //DS18B20复位
    {
         
    	unsigned char x=0;
    	DS = 1;           //DQ复位
    	delay_18B20(4);   //延时
    	DS = 0;           //DQ拉低
        TR0=0;
    	delay_18B20(100); //精确延时大于
        TR0=1;
    	DS = 1;           //拉高
    	delay_18B20(40); 
    } 
    
    uchar ds1820rd(void)//读数据
    {
         
    	unsigned char i=0;
    	unsigned char dat = 0;
        TR0=0;
    	for (i=8;i>0;i--)
    	{
           
    		DS = 0; //给脉冲信号
    		dat>>=1;
    		DS = 1; //给脉冲信号
    		if(DS)
    		dat|=0x80;
    		delay_18B20(10);
    	}
       return(dat);
    }
    
    void ds1820wr(uchar wdata)//写数据
    {
        
    	unsigned char i=0;
        TR0=0;
        for (i=8; i>0; i--)
        {
         
    		DS = 0;
    		DS = wdata&0x01;
    		delay_18B20(10);
    		DS = 1;
    		wdata>>=1;
       }
    }
    
    
    
    uint get_temper()//获取温度
    {
          
         
    	uchar a,b;
    
    	ds1820rst();    
    	ds1820wr(0xcc);//跳过读序列号
    	ds1820wr(0x44);//启动温度转换
    	ds1820rst();    
    	ds1820wr(0xcc);//跳过读序列号 
    	ds1820wr(0xbe);//读取温度 
    	a=ds1820rd();
    	b=ds1820rd();
       
    	tvalue=b;
    	tvalue<<=8;
    	tvalue=tvalue|a;
        TR0=1;
        if(tvalue<0x0fff)   tflag=0;
        else {
        tvalue=~tvalue+1;tflag=1;}
    	  tvalue=tvalue*(0.625);//温度值扩大10倍，精确到1位小数
    	  temp=tvalue;
    	return temp;
    }
    
    
    void dis_temp(int t)//显示温度
    {
        
    	uchar d0,d1,d2,d3;
    	if(tflag==0)
    	{
        
    		d0=t/1000+0x30;//百位
    		d1=t%1000/100+0x30;//十位
    		d2=t%100/10+0x30;//个位
    		d3=t%10+0x30;//小数位
    		if(d0==0x30)
    		{
        
    			wr_com(0x80+10);
    			wr_data(d1);
    			wr_com(0x80+11);
    			wr_data(d2);
    			wr_com(0x80+12);
    			wr_data(0x2e);
    			wr_com(0x80+13);
    			wr_data(d3);
    		}
    		else
    		{
        
    			wr_com(0x80+10);
    			wr_data(d0);
    			wr_com(0x80+11);
    			wr_data(d1);
    			wr_com(0x80+12);
    			wr_data(d2);
    			wr_com(0x80+13);
    			wr_data(' ');
    		}
    		
    	}
    	else
    	{
        
    		wr_com(0x80+10);
    		wr_data('-');
    		wr_com(0x80+11);
    		wr_data(d1);
    		wr_com(0x80+12);
    		wr_data(d2);
    		wr_com(0x80+13);
    		wr_data(' ');
    	}
    	wr_com(0x80+14); //摄氏度符号
    	wr_data(0xdf);
    	temper=t/10;
    }

## 二、LCD1602显示温度 ##

#### 接口信号说明 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2EyMTQ1NTY1_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

#### 基本操作步骤与时序 ####

![在这里插入图片描述][20210227153250134.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][20210227153259526.png_pic_center]

#### 初始化过程 ####

> 延时15ms  
> 写指令38H（不检测忙信号）  
> 延时5ms  
> 写指令38H（不检测忙信号）  
> 延时5ms  
> 写指令38H（不检测忙信号）  
> （以后每次写指令，读/写数据操作之前均需检测忙信号） 写指令38H：显示模式设置  
> 写指令08H：显示关闭  
> 写指令01H：显示清屏  
> 写指令06H：显示光标移动设置  
> 写指令0CH：显示开及光标设置

#### LCD1602程序代码 ####

/********************************************
    ******************LCD1602********************
    *********************************************/ 
    void delay(i)//延时函数
    {
        
    	uint j;
    	for(i;i>0;i--)
    	for(j=110;j>0;j--);
    }
    
    void wr_com(uchar ml)//LCD液晶写命令
    {
        
    	lcdrs=0;  //寄存器低电平选择指令寄存器
    	P0=ml;
    	delay(5);
    	lcden=1;
    	delay(5);
    	lcden=0;
    
    }
    
    void wr_data(uchar shuju)//LCD液晶写数据
    {
        
    	lcdrs=1;
    	P0=shuju;
    	delay(5);
    	lcden=1;
    	delay(5);
    	lcden=0;
    
    }
    
    void init()      //按照时序操作的初始化
    {
        	
    	lcdrw=0;     //低电平为写操作
    	wr_com(0x38);//显示模式设置，设置为16*2显示，5*7点阵，八位数据口
    	wr_com(0x0c);//开显示，但不开光标，光标不闪
    	wr_com(0x06);//显示光标移动设置
    	wr_com(0x01);// 清屏
    	wr_com(0x80);// 数据指针初始化
    	for(num=0;num<16;num++)
    		{
        
    			wr_data(str1[num]);//实际温度
    		}
    	wr_com(0x80+0x40);         //地址初始化
    	for(num=0;num<16;num++)
    		{
        
    			wr_data(str2[num]);//设置温度
    		}	 
    }

## 三、温控系统PID ##

void PIDInit (struct PID *p) 
    {
         
    	memset ( p,0,sizeof(struct PID)); //用参数0初始化p
    } 
    
    
    
    unsigned int PIDCalc( struct PID *p, unsigned int NextPoint ) //PID计算
    {
         
    	unsigned int dError,Error; 
    	Error = p->SetPoint - NextPoint; // 偏差 
    	p->SumError += Error; // 积分 
    	dError = p->LastError - p->PrevError; // 当前微分 
    	p->PrevError = p->LastError; 
    	p->LastError = Error; 
    	return (p->Proportion * Error//比例
    	+ p->Integral * p->SumError  //积分项
    	+ p->Derivative * dError); //   微分项 
    }

## 四、项目展示 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2EyMTQ1NTY1_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]  
[基于单片机AT89C52的温控系统代码][AT89C52]  
以上就是系统的代码，也可以留言找我发邮箱哦。

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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2EyMTQ1NTY1_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221024/27819102b0204c0abaf3147459f12775.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2EyMTQ1NTY1_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20221024/a7d87f30f09f44a8b9f87307233541d6.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2EyMTQ1NTY1_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]: /images/20221024/23676f765a3b4750aeea0e410113f77f.png
[20210227153250134.png_pic_center]: /images/20221024/ed6e2b1923c840bcb1c96f18ee36fa02.png
[20210227153259526.png_pic_center]: /images/20221024/76c7baf7d3fd4d36b31c40385ca56615.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2EyMTQ1NTY1_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]: /images/20221024/0fd63845596b4cadbda42fc98adc2906.png
[AT89C52]: https://download.csdn.net/download/a2145565/15485132