基於51微控制器的智慧溫控風扇

_會飛_的魚發表於2019-01-20

1.功能
本設計為一種溫控風扇系統，具有靈敏的溫度感測和顯示功能，系統選用STC89C52微控制器作為控制平臺對風扇轉速進行控制。可在測得溫度值在高低溫度之間時開啟風扇弱風檔，當溫度升高超過所設定的溫度時自動切換到大風檔，當溫度小於所設定的溫度時自動關閉風扇，控制狀態隨外界溫度而定。

2.硬體設計
在這裡插入圖片描述
硬體電路主要由：

微控制器最小系統
風扇驅動電路
LCD1602螢幕電路
DS18B20溫度採集電路

3.程式設計

（1）LCD1602驅動程式

#define LCD1602_DB  P0
sbit LCD1602_RS = P2^0;
sbit LCD1602_RW = P2^1;
sbit LCD1602_E  = P2^2;

/* 等待液晶準備好 */
void LcdWaitReady()
{
    unsigned char sta;
    
    LCD1602_DB = 0xFF;
    LCD1602_RS = 0;
    LCD1602_RW = 1;
    do {
        LCD1602_E = 1;
        sta = LCD1602_DB; //讀取狀態字
        LCD1602_E = 0;
    } while (sta & 0x80); //bit7等於1表示液晶正忙，重複檢測直到其等於0為止
}
/* 向LCD1602液晶寫入一位元組命令，cmd-待寫入命令值 */
void LcdWriteCmd(unsigned char cmd)
{
    LcdWaitReady();
    LCD1602_RS = 0;
    LCD1602_RW = 0;
    LCD1602_DB = cmd;
    LCD1602_E  = 1;
    LCD1602_E  = 0;
}
/* 向LCD1602液晶寫入一位元組資料，dat-待寫入資料值 */
void LcdWriteDat(unsigned char dat)
{
    LcdWaitReady();
    LCD1602_RS = 1;
    LCD1602_RW = 0;
    LCD1602_DB = dat;
    LCD1602_E  = 1;
    LCD1602_E  = 0;
}
/* 設定顯示RAM起始地址，亦即游標位置，(x,y)-對應螢幕上的字元座標 */
void LcdSetCursor(unsigned char x, unsigned char y)
{
    unsigned char addr;
    
    if (y == 0)  //由輸入的螢幕座標計算顯示RAM的地址
        addr = 0x00 + x;  //第一行字元地址從0x00起始
    else
        addr = 0x40 + x;  //第二行字元地址從0x40起始
    LcdWriteCmd(addr | 0x80);  //設定RAM地址
}
/* 在液晶上顯示字串，(x,y)-對應螢幕上的起始座標，str-字串指標 */
void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str)
{
    LcdSetCursor(x, y);   //設定起始地址
    while (*str != '\0')  //連續寫入字串資料，直到檢測到結束符
    {
        LcdWriteDat(*str++);
    }
}
/* 初始化1602液晶 */
void InitLcd1602()
{
    LcdWriteCmd(0x38);  //16*2顯示，5*7點陣，8位資料介面
    LcdWriteCmd(0x0C);  //顯示器開，游標關閉
    LcdWriteCmd(0x06);  //文字不動，地址自動+1
    LcdWriteCmd(0x01);  //清屏
}

（2）DS18B20驅動程式

sbit IO_18B20=P3^2;

/*軟體延時函式，延時時間（t*10）us*/
void DelayX10us(unsigned char t)
{
	do{
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
		_nop_();
	}while(--t);
}
/*復位匯流排，獲取存在脈衝，以啟動一次讀寫操作*/
bit Get18B20Ack()
{
	bit ack;
	
	EA=0;	   			//禁止總中斷
	IO_18B20=0;			//產生500us復位脈衝
	DelayX10us(50);
	IO_18B20=1;
	DelayX10us(6);		//延時60us
	ack=IO_18B20;		//讀取存在脈衝
	while(!IO_18B20);   //等待存在脈衝結束
	EA=1;				//重新使能總中斷
	return ack;
}
/*向DS18B20寫入一個位元組，dat-待寫入位元組*/
void Write18B20(unsigned char dat)
{
	unsigned char mask;
	EA=0;
	for(mask=0x01;mask!=0;mask<<=1)//低位在先，依次移出8個bit
	{
		IO_18B20=0;//產生2us低電平脈衝
		_nop_();
		_nop_();
		if((mask&dat)==0)//輸出該bit值
			IO_18B20=0;
		else
			IO_18B20=1;
		DelayX10us(6);//延時60us
		IO_18B20=1;//拉高通訊引腳
	}
	EA=1;
}
/*從DS18B20讀取一個位元組，返回值-讀到的位元組*/
unsigned char Read18B20()
{
	unsigned char dat;
	unsigned char mask;

	EA=0;
	for(mask=0x01;mask!=0;mask<<=1)//低位在先，依次採集8個bit
	{
		IO_18B20=0;//產生2us低電平脈衝
		_nop_();
		_nop_();
		IO_18B20=1;//結束低電平脈衝，等待18B20輸出資料
		_nop_(); //延時2us
		_nop_();
		if(!IO_18B20)//讀取通訊引腳上的值
			dat &= ~mask;
		else
			dat |= mask;
		DelayX10us(6);//再延時60us
	}
	EA=1;
	return dat;
}
/*啟動一次18B20溫度轉換，返回值-表示是否啟動成功*/
bit Start18B20()
{
	bit ack;
	ack=Get18B20Ack();//執行匯流排復位，並獲取18B20應答
	if(ack==0)
	{
		Write18B20(0xCC);
		Write18B20(0x44);
	}
	return ~ack;
}
/*讀取DS18B20轉換的溫度值，返回值-表示是否讀取成功*/
bit Get18B20Temp(int *temp)
{
	bit ack;
	unsigned char LSB,MSB;//16bit溫度值的低位元組和高位元組

	ack=Get18B20Ack();//執行匯流排復位，並獲取18B20應答
	if(ack==0)
	{
		Write18B20(0xCC);//跳過ROM操作
		Write18B20(0xBE);//傳送讀命令
		LSB=Read18B20();//讀溫度值的低位元組
		MSB=Read18B20();//讀溫度值的高位元組
		*temp=((int)MSB<<8)+LSB;//合成為16bit整型數
	}
	return ~ack;
}

（3）主程式

sbit IN1=P2^7;
sbit IN2=P2^6;
sbit ENA=P2^5;

bit flag1s=0;//1s定時標誌
unsigned char T0RH=0;
unsigned char T0RL=0;

int temp;//讀取到的當前溫度值
unsigned char len;
int intT,decT;//溫度值的整數和小數部分
unsigned char str[12];

void Compare();
void GetTemp();
void ConfigTimer0(unsigned int ms);
unsigned char IntToString(unsigned char *str,int dat);
extern bit Start18B20();
extern bit Get18B20Temp(int *temp);
extern void InitLcd1602();
extern void LcdShowStr(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *str);

void main()
{
	bit res;

	EA=1;
	ConfigTimer0(10);//T0定時10ms
	Start18B20();//啟動DS18B20
	InitLcd1602();//初始化液晶

	while(1)
	{		
		if(flag1s)//每秒更新一次溫度
		{
			flag1s=0;
			res=Get18B20Temp(&temp);//讀取當前溫度
			if(res)//讀取成功時，重新整理當前溫度顯示
			{
				GetTemp();
			
				LcdShowStr(0,0,"Welcome to use");//顯示字元及溫度值
				LcdShowStr(0,1,"Current T:");
				LcdShowStr(10,1,str);
					Compare();
			}
			else //讀取失敗時，提示錯誤資訊
			{
				LcdShowStr(0,0,"error!");

			}
			Start18B20();//重新啟動下一次轉換					 
		}
	}
}
/*溫度獲取函式，獲取當前環境溫度值並儲存在str陣列中*/
void GetTemp()
{

	intT=temp>>4;//分離出溫度值整數部分
	decT=temp &0x0F;//分離出溫度值小數部分
			
	len=IntToString(str,intT);//整數部分轉換成字串
			
	str[len++]='.';
	decT=(decT*10)/16;//二進位制的小數部分轉換為1位十進位制位
	str[len++]=decT+'0';//十進位制小數位再轉換為ASCII字元
	while(len<6)//用空格補齊到6個字元長度
	{
		str[len++]=' ';
	}
	str[len++]='\0';
}
/*延時函式，用於PWM控制*/
void delay(unsigned int z)
{
	unsigned int x,y;
	for(x=z;x>0;x--)
		for(y=110;y>0;y--);
} 
/*比較函式，通過溫度值的比較設定電機的轉速*/
void Compare()
{
	unsigned int i=0;
	unsigned char j;

	if((intT>= 24) && (intT<26))   //以兩度為一個溫差範圍，並設溫度範圍索引
	{
		j=0;	
	}
	else if((intT>=26) &&(intT<28))
	{
		j=1;
	}
	else if((intT>=28) &&(intT<30))
	{
		j=2;
	}
	else if(intT>=30)
	{
		j=3;
	}
	switch(j)		  //根據溫度索引設定電機轉速
	{
		case 0:	IN1=1;
				IN2=0;
		  		for(i=0;i<200;i++)
	      		{
					ENA=1;
	     			delay(20);
	      		    ENA=0;
					delay(30);
				}
				break;
	
		case 1:	IN1=1;
				IN2=0;
		  		for(i=0;i<200;i++)
	      		{
					ENA=1;
	     			delay(30);
	      		    ENA=0;
					delay(30);
				}
				break;	 
	
		case 2:	IN1=1;
				IN2=0;
		  		for(i=0;i<200;i++)
	      		{
					ENA=1;
	     			delay(55);			 
	      		    ENA=0;
					delay(30);
				}
				break;	 
							
		case 3:	IN1=1;
				IN2=0;
		  	    ENA=1;
				break;

		default:break;	 	 
	}
}  

/*整型數轉換為字串，str-字串指標，dat-待轉換數，返回值-字串長度*/
unsigned char IntToString(unsigned char *str,int dat)
{
	signed char i=0;
	unsigned char len=0;
	unsigned char buf[6];

	if(dat<0)//如果為負數，首先取絕對值，並在指標上新增負號
	{
	 	dat=-dat;
		*str++='-';
		len++;
	}
	do{	   //先轉換為低位在前的十進位制陣列
		buf[i++]=dat%10;
		dat /=10;
	}while(dat>0);
	len += i;//i最後的值就是有效字元的個數
	while(i-->0)//將陣列值轉換為ASCII碼反向拷貝到接收指標上
	{
		*str++=buf[i]+'0';
	}
	*str='\0';
	return len;
}
void ConfigTimer0(unsigned int ms)
{
	unsigned long tmp;

	tmp=11059200/12;
	tmp=(tmp*ms)/1000;
	tmp=65536-tmp;
	tmp=tmp+12;
	T0RH=(unsigned char)(tmp>>8);
	T0RL=(unsigned char)tmp;
	TMOD &= 0xF0;
	TMOD |= 0x01;
	TH0=T0RH;
	TL0=T0RL;
	ET0=1;
	TR0=1;
}
void InterruptTimer0() interrupt 1
{
	static unsigned char tmr1s=0;

	TH0=T0RH;
	TL0=T0RL;
	tmr1s++;
	if(tmr1s>=100)
	{
		tmr1s=0;
		flag1s=1;
	}		 

}

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