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51單片機-溫度控制器設計詳解+電路+代碼

作者:佚名   來源:本站原創   點擊數:  更新時間:2013年12月14日   【字體:
這個51單片機電路里面,需要用到:
 

 
AT89C51   x1 主要控制單片機

 
AT24C02   x1 EEPROM-2K儲存器

 
DS180B2   x1 溫度傳感器

 
10uF x1 , 47uF x1 有極電容

 
104[0.1uF] x3 , 30pF x2 無極電容

 
12MHz x1 石英晶體振蕩器

 
1K[1千歐姆] x2 電阻

 
7cmx9cm x1 萬能洞洞電路板

 
繼電器若干[根據需要用到的繼電器數目安裝到電路上,主控芯片設計可以控制八位繼電器(整一個P1端口)]

 
總價好像12塊左右吧,建議淘寶一下,不同的商家出售器件的價格不同..

 

 

 
Q1:EEPROM的作用

 
A1:因為EEPROM[電壓式可擦寫ROM]可以讓單片機進行IIC讀寫外部儲存數據,也方便以后換一個控制電路溫度值,單片機不可能每換一個控制溫

 
度值的時候就重新對主控芯片進行編程..

 
Q2:為什么EEPROM要2K大小呢?

 
A2:太大的儲存空間沒有實質上的意義,最多使用的數據只用26位數據位,而且更大的儲存空間的EEPROM造價也貴,AT24C02-DIP8[直插八個引

 
腳]需要0.8元左右,AT24C512-DIP8[數據存儲空間512KB]需要17元左右..

 
Q3:主控芯片可以用其它的51系列代替嗎?

 
A3:完全可以的,只需要在原代碼文件中修改一下頭文件就可以把程序移植到另一個型號的芯片,同理也可以把程序移植到AT89C2051中,

AT89C2051比AT89C51的一個好處就是C2051系列的芯片體積比C51系列的芯片小,可以把電路更小化,如果還要求電路更小化的話選用SOP封

裝[貼片型封裝]的電子元件是一個不錯的選擇,不過太小的SOP元件焊接到電路上會另你很頭疼,電路布局一定程度上也會影響電路板的整體大

小..

 

 
EEPROM儲存數據的方式解析:


 

下面是EEPROM里面的數據儲存結構[嘻嘻,圖畫得有點不好,技術問題請見諒啦..] 


 

首先從主控入口代碼處進行分析:


 

 

#define EEPROM_StartAddr 0x4E

#define EEPROM_StartFlag 0xB0

 


 


 

 LED=1;
 

 

BitData=read_add(EEPROM_StartAddr);


 

if (BitData!=EEPROM_StartFlag) while(1); 


 

ListTotal=read_add(EEPROM_StartAddr+1);

for(i=0;i<ListTotal;i++)

{

CtrlList[i].AlarmTemp=read_add((EEPROM_StartAddr+2)+i*3);

CtrlList[i].CtrlPort =read_add((EEPROM_StartAddr+2)+i*3+1);

}  

 

 

LED=0;
 


 

代碼首先會從EEPROM里面讀取0x4E位里面的數據來和EEPROM起始數據位標志進行對比,判斷這個EEPROM的數據格式的正確性,由于沒有讓


 

主控芯片對每一個數據位進行校驗,那么這就是一個簡單的驗證方法,要是對每一位數據都要進行的驗證的話得需要一個可靠,高效的算法,這樣雖


 

然安全,不過會對主控芯片初始化有一定的性能影響


 

判斷起始數據位失敗后,主控芯片會進入到卡死狀態[見代碼 while(1); ,死循環,處理器永遠也跳不出這個循環到外面]


 

判斷起始數據位成功后,下一步就從EEPROM的0x4F位讀取出需要控制溫度的項目總數,然后再按照這個項目總數來進行數據位偏移來讀取將要


 

控制的溫度數值和警報控制端口,注意兩個控制數據結構中間需要用一個NULL[即0x00]來隔開來,防止數據結構被打亂


 

從EEPROM里面讀取完成數據后,主控芯片工作指示燈發光,開始進入溫度控制


 

主要代碼:


 

 

while(1)

{

TempData=get_temp();

BitData=(TempData%1000/100)*10;//十位溫度。

              BitData=(TempData%1000%100/10)+BitData;//個位溫度。

for(i=0;i<ListTotal;i++)

         {

 CtrlElec=(CtrlList[i].AlarmTemp>=BitData)?0:1;

 CtrlListPort=CtrlList[i].CtrlPort;

 CtrlPort(CtrlListPort,CtrlElec);     //符合條件輸出底電,不符合輸出高電

 delayb(100);

         }

delayb(200);      

}

 


 

這個可不像SetTimer()一樣,用SetTimer()指定了的函數不需要加上while 循環,僅且把上面的代碼當作線程來看待,讓這個線程運行的代碼段永遠


 

都是這個,假如線程的代碼一旦執行完畢[也就是說跳出了while 死循環],那么它就會關閉掉自己和釋放屬于自己的TLS[線程本地儲存]


 

先從DS18B02里面讀取出來溫度值,然后再對溫度進行轉換,把轉換好的溫度再和從EEPROM里面讀取出來的數據結構進行比較


 

一個溫度控制判斷周期約一秒[以12MHz來計算的話,應該是略大于一秒而不會小于一秒]..


 


 


 

下面是溫度控制器的電路:


 


 

5V供電電路:

 


 


 

主控芯片及外圍器件電路:

 


 


 

電路中用繼電器來控制外部電路的開閉,G[公共端] B[常閉端] K[常開端] 就是讓繼電器控制外部電路的開關,5V電壓和P1^0端口是用來控制繼電器


 

的G端和B,K端通路.原理如下:


 

單片機通過引腳輸出 1 0來實現控制外圍電路,以P1^0[P1端口的第1位引腳]為例,當P1^0輸出1的時候,引腳會產生一個5V的高電平.當P1^0輸出0


 

的時候,引腳會產生一個0V的低電平


 

 

 


 


 

注:繼電器原理圖來自百度百科-> http://baike.baidu.com/view/39560.htm


 

繼電器原理:當控制電路兩端有電流通過時,電和金屬發生電磁感應,使得銜鐵被磁力吸引而控制工作電路的開關

 
繼電器和P1^0引腳之間的關系電路圖如下:
 

 

 
 

 
當P1^0輸出1[即5V]時,控制電路兩端沒有電流通過,因為沒有電壓差的緣故,所以繼電器還是把開關B G 通路,但是當P1^0輸出0的時候,左邊的電

 
壓為5V,右邊的電壓位0V,于是電流就從左向右流過,這個時候繼電器會把開關K G 變為通路

 
同理,主控芯片的工作指示燈也是這個原理,你可以去看看上面的EEPROM讀取數據代碼和主控芯片及外圍器件電路結合起來一起看看,相信你也

把這個原理給弄明白

 

 
八路溫度控制器實物圖如下[八路只使用了其中一路,程序也實地運行過,由于室內溫度調節問題,繼電器沒有反應,因為給EEPROM設置30度報警

 
溫度,而且還有零下報警代碼沒有寫和報警溫度小數位判斷沒有寫]:

 

 


 

 

實物圖和電路原理圖基本一致,這個大家不用擔心

 

 
代碼和大家分享,可以再這個基礎上再加以改進,也歡迎你們在使用代碼的時候找到BUG然后修改..

 
代碼及其電路圖下載: http://www.zg4o1577.cn/f/DS18B20+EEPROM.rar

下面是main.c 文件:
#include <reg51.h>
#define uchar unsigned char 
#define uint unsigned int

#define EEPROM_StartAddr 0x4E
#define EEPROM_StartFlag 0xB0
/*
#define EEPROM_EndFlag  0xC0
#define EEPROM_EndAddr  0x4E+2+24 //8個數據總數x3個數據位
//EEPROM_EndAddr=0x4E+2+8x03 每個數據占3字節(兩個主要數據和一個NULL),0x49系獲得數據項目總數
*/
typedef int CTRL_TOTAL;//列表總項目

typedef struct EEPROM_DataList//EEPROM數據結構
{
  int  AlarmTemp;//報警溫度
  int  CtrlPort; //控制端口
} CTRL_DATALIST;

uint    get_temp();
void    tmpchange(void);
void    delayb(uint count);
void    init(); 
void    write_add(uchar address,uchar date);
uchar   read_add(uchar address);

void CtrlPort(int PortCode,int Ctrl);

sbit Beep=P3^4;    // 測試用,可略
sbit LED=P2^7;

sbit CtrlPort1=P1^0;
sbit CtrlPort2=P1^1;
sbit CtrlPort3=P1^2;
sbit CtrlPort4=P1^3;
sbit CtrlPort5=P1^4;
sbit CtrlPort6=P1^5;
sbit CtrlPort7=P1^6;
sbit CtrlPort8=P1^7;

CTRL_TOTAL     ListTotal;
CTRL_DATALIST  CtrlList[8];
void delayb(uint count) ;
void main()

  int BitData;       // EEPROM位數據緩存 
  int i;    // 計數循環變量
  int TempData;  // 當前溫度值
  int CtrlListPort; // 將要控制的引腳
  int CtrlElec;  // 將要控制的引腳輸出電平

  LED=1;
  init();
  BitData=read_add(EEPROM_StartAddr);

  if (BitData!=EEPROM_StartFlag){while(1);} // 卡住它,不要讓它重新運行
  // 關于EEPROM獲取數據信息可以從同文件夾中圖片有指導
  ListTotal=read_add(EEPROM_StartAddr+1);
  for(i=0;i<ListTotal;i++)
  {
   CtrlList[i].AlarmTemp=read_add((EEPROM_StartAddr+2)+i*3);
   CtrlList[i].CtrlPort =read_add((EEPROM_StartAddr+2)+i*3+1);
  } 
  tmpchange();
 
  for(i=0;i<=7;i++) CtrlPort(i,1);   //輸出高電位
  LED=0;          //工作指示燈開啟

  while(1)
  {
   TempData=get_temp();
   BitData=(TempData%1000/100)*10;  //十位溫度。
       BitData=(TempData%1000%100/10)+BitData;//個位溫度。
   for(i=0;i<ListTotal;i++)
      {
     CtrlElec=(CtrlList[i].AlarmTemp>=BitData)?0:1;
     CtrlListPort=CtrlList[i].CtrlPort;
     CtrlPort(CtrlListPort,CtrlElec); //符合條件輸出底電,不符合輸出高電
     delayb(100);
      }
   delayb(200);                  
  }
}

void CtrlPort(int PortCode,int Ctrl)//控制P1.0-P1-7
{
     switch(PortCode)
  {
      case 1: CtrlPort1=Ctrl;
       case 2: CtrlPort2=Ctrl;
      case 3: CtrlPort3=Ctrl;
       case 4: CtrlPort4=Ctrl;
      case 5: CtrlPort5=Ctrl;
      case 6: CtrlPort6=Ctrl;
      case 7: CtrlPort7=Ctrl;
      case 8: CtrlPort8=Ctrl;
     }
}

 

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