基于單片機(jī)的魚塘水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

田萬韜 楊玥 沈陽工學(xué)院 王雪 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司

1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)

整個系統(tǒng)的功能是由硬件電與合軟件配合實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)硬件電路設(shè)計(jì)定型后，軟件也隨著定型。從軟件的功能上可分為監(jiān)控軟件（主程序）與執(zhí)行軟件（子程序），主程序不僅是整個控制系統(tǒng)的核心程序，還用來分配和協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊之間關(guān)系。子程序是用來完成單獨(dú)模塊功能的程序，子程序完成的功能如測量、計(jì)算、顯示等，每一個子程序是一個模塊的功能執(zhí)行程序。系統(tǒng)為每一個執(zhí)行模塊進(jìn)行接口定義和功能定義，主程序?qū)⒚總€子程序進(jìn)行合理調(diào)度，就可以組成完整的程序了。

最初要根據(jù)系統(tǒng)的鍵盤設(shè)置總體功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最適用的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實(shí)時性的要求，適當(dāng)?shù)匕才鸥鲌?zhí)行模塊和監(jiān)控軟件之間地調(diào)度關(guān)系。

2 溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

STC89C52RC單片機(jī)是本文的核心控制系統(tǒng)，以DS18B20溫度傳感器為溫度檢測元件，以LCD液晶顯示模塊為數(shù)據(jù)觀察窗口，是一個具有一定實(shí)用性的溫控系統(tǒng)。系統(tǒng)分為兩個控制模式，分別為超溫報(bào)警模式與恒溫保持模式。

超溫報(bào)警模式主要功能：用戶設(shè)定所需要的溫度上限值與溫度下限值，設(shè)定完成后，被測溫度如果超出上下限范圍，系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的提示。超溫報(bào)警模式設(shè)計(jì)方案框圖，如圖1所示。

圖1 超溫報(bào)警模式設(shè)計(jì)方案框圖

恒溫保持模式主要功能：用戶設(shè)定所需要保持的溫度范圍數(shù)值，設(shè)定完成后，被測溫度會實(shí)時的與設(shè)定溫度比較，當(dāng)被測溫度超出設(shè)定溫度，系統(tǒng)作用繼電器吸合，開啟電器設(shè)備加熱或降溫，當(dāng)溫度恢復(fù)到設(shè)定溫度時，繼電器斷開。恒溫保持模式設(shè)計(jì)方案框圖，如圖2所示。

圖2 恒溫保持模式設(shè)計(jì)方案框圖

3 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)

主程序調(diào)用了鍵盤掃描以及按鍵處理程序、LCD顯示程序、溫度檢測程序、LCD顯示程序、延時程序等子程序、中斷控制程序。

（1）鍵盤掃描電路及按鍵處理程序：實(shí)現(xiàn)鍵盤的輸入按鍵的識別及相關(guān)處理。

（2）溫度檢測程序：對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

（3）LCD顯示程序：向LCD1602發(fā)送數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。

（4）中斷控制程序：實(shí)現(xiàn)循環(huán)顯示功能。

把各個功能程序以子程序的形式寫好，當(dāng)寫主程序的時候，只要需要調(diào)用子程序，然后在寄存器的分配上作一下調(diào)整，消除寄存器沖突和I/O沖突就可以了。調(diào)用指令代替跳轉(zhuǎn)指令盡可能多的被程序適使用，因?yàn)樘D(zhuǎn)指令使得程序難以看懂各程序段之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。但調(diào)用指令不同，調(diào)用指令使得程序結(jié)構(gòu)清晰，無論是維護(hù)還是修改都比較方便。系統(tǒng)主程序流程圖，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)主程序流程圖

4 總結(jié)

在硬件與軟件設(shè)計(jì)完成后，先對樣機(jī)進(jìn)行安全上電，觀察是否有短路現(xiàn)象，無異常后再打開樣機(jī)電源，測試實(shí)驗(yàn)為溫度計(jì)對照試驗(yàn)，具體測試方法是：將本系統(tǒng)與溫度計(jì)放置同樣環(huán)境下，通過改變環(huán)境溫度，觀察溫度計(jì)與系統(tǒng)顯示的溫度是否相同，并記錄測試數(shù)據(jù)，與溫度計(jì)數(shù)值比較，得出系統(tǒng)的溫度指標(biāo)。

[1]楊丹丹.山西電子技術(shù)[M].山西：山西電子出版社，2014：23-11.

[2]張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2004：25-41.