基于PIC16F877单片机的温度控制系统的设计与研究

河北联合大学轻工学院QINGGONG COLLEGE, HEBEI UNITED UNIVERSITY 《PIC单片机课程设计》学生姓名：肖晓峰学号：201124520121学部：信息科学技术部专业班级：电信1指导教师：曹义2014年7 月 4 日本课程设计是在《PIC单片机原理及应用》及《单片机C语言编程》课程的基础上，通过硬件设计、软件编程及仿真调试的实践，进一步掌握PIC单片机的应用方法，熟练掌握PICC C语言程序的编写与调试，是毕业设计前的一次重要实践，为今后走上工作岗位打下坚实的单片机应用基础。

2.1 设计题目：基于PIC16F877单片机与DS18B20的温度采集与显示2.2 功能实现：实时温度显示，并具有超限报警功能。

输出显示采用LCD1602。

2.3 设计要求：自己设计硬件和程序编程，画出完整的电路原理图，用Multisim或Proteus 仿真，最终可实现脱机运行。

三、设计原理说明3.2 显示模块如用LCD1602作为显示设备，要求显示屏分两行显示，第一行显示日期（年-月-日）和星期，第二行显示时间（时：分：秒）和温度。

显示秒由00一直加到59，分钟数也由00加到59，小时采用24小时制，由00加到23，如此循环显示。

3.3 按键模块按键用来作为时间调整。

要求至少设计4个按键，按键1作为设置键；按键2、按键3分别为增加、减少键，在设置键按下时，此两个按键方有效；按键4是确定键，在设置键按下时方才有效。

3.4 温度采集模块DS18B20是美国DALLAS公司推出的单总线数字温度传感器。

DS18B20内部集成了温敏元件、数据转换芯片、存储器芯片和计算机接口芯片等多功能模块。

其主要技术特点有：具有独特的单线接口方式；可以通过数据线供电，具有超低功耗工作方式；测温范围为-55℃～125℃，测温精度为0.5℃；温度转换精度9～12位可编程，直接将温度转换值以二进制数码的方式串行输出。

四、硬件原理图（含原理图、电路仿真图）图2电路仿真图五、软件设计（含流程图、带注释的程序清单）程序设计流程图主文件he//**********************************************/#include<pic.h>__CONFIG(0x3B31);//芯片配置字，看门狗关，上电延时开，掉电检测关，低压编程关，加密，4M晶体HS振荡//宏定义#define DQ RC1 //温度数据口#define DQ_HIGH() TRISC1=1#define DQ_LOW() TRISC1=0;DQ=0#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define RS RA0 //LCD功能选择位#define RW RA1 //读写选择#define EN RA2 //使能//变量定义int temper;char f = 0 ;uchar a1,a2,a3,a4;uchar Prompt[]="P1ress K1 - K3 To Start Demo Prog";//各种申明void init();void DelayMS(uint ms);uchar Busy_Check();void Write_LCD_Command(uchar cmd);void Write_LCD_Data(uchar dat);void Initialize_LCD();void ShowString(uchar x,uchar y,uchar *str);void Showword0(uchar x,uchar y,char word );void Showword1(char word );void write_shuzi(uchar num1,uchar num2,uchar num3,uchar num4);//18b20void delay(uint x);void delayus(uint,uchar);void init();void write_byte(uchar date);uchar read_byte();void get_tem();//***子函数****************************************///系统初始化函数void init(){ADCON1=0X07; //设置A口为普通数字口TRISA =0X00; //设置A口方向为输出TRISB =0x00;OPTION=0x00; //B口电阻上拉TRISC = 1;PORTC = 0x20;TRISD =0X00;TRISD =0x00;}//延时函数void delayus(uint x,uchar y){uint i;uchar j;for(i=x;i>0;i--);for(j=y;j>0;j--);}void delay(uint x){uint a,b;for(a=x;a>0;a--)for(b=110;b>0;b--);}//ds18b20复位函数void reset(){uchar st=1;DQ_HIGH(); //开始于高电平NOP();NOP(); //延时2uswhile(st){DQ_LOW();delayus(70,30); //750DQ_HIGH(); //释放总线delayus(4,4); //等70if(DQ==1) //应答判断st=1;elsest=0;delayus(50,10); //延时450}}//ds18b20写函数void write_byte(uchar date){uchar i,temp;DQ_HIGH(); //开始于高电平NOP();NOP();for(i=8;i>0;i--){temp=date&0x01;//01010101 //分位写入DQ_LOW();delayus(0,0); //15if(temp==1)DQ_HIGH();delayus(2,2); //45DQ_HIGH();date=date>>1;//00101010}}//ds18b20读函数uchar read_byte(){uchar i,date;static bit j;for(i=8;i>0;i--){date=date>>1;DQ_HIGH(); //开始于高电平NOP();NOP();DQ_LOW();NOP();NOP();NOP();NOP();NOP();NOP(); //6DQ_HIGH();NOP();NOP();NOP();NOP(); //4j=DQ; //读取总线if(j==1)date=date|0x80;//1000 0000delayus(1,1); //30 }return (date); //返回函数值}//温度读取处理函数void get_tem(){uchar tem1,tem2,num;float aaa;reset(); //复位write_byte(0xCC);//跳过ROMwrite_byte(0x44);//温度转换reset();write_byte(0xCC); //跳过ROMwrite_byte(0xBE); //温度传递tem1=read_byte(); //读取低8位tem2=read_byte();//读取高8位if(tem2>7) //符号判断{tem2=255-tem2;tem1=255-tem1;f=1;}else {f=0;}aaa=(tem2*256+tem1)*6.25*8; //转化为实际温度值temper=(int)aaa; //强行转化位整数a1=temper/1000; //十进制分位a2=temper%1000/100;a3=temper%100/10;a4=temper%10;if(a1>7||a1<5) RD7=1;else RD7=0;}//延时void DelayMS(uint ms) //毫秒{uchar i;while(ms--) for(i=0;i<120;i++);}//LCD忙检查函数uchar Busy_Check(){uchar LCD_Status;RS=0; //寄存器选择（0指令1数据）RW=1; //读状态寄存器EN=1; //开始读DelayMS(1);LCD_Status=PORTB;EN=0;return LCD_Status;}//写LCD命令函数void Write_LCD_Command(uchar cmd){// while((Busy_Check()&0x80)==0x80); //忙等待RS=0; //选择命令寄存器RW=0; //写EN=0;PORTB=cmd;EN=1;DelayMS(1);EN=0;}//LCD发送数据函数void Write_LCD_Data(uchar dat){// while((Busy_Check()&0x80)==0x80); //忙等待RS=1;RW=0;EN=0;PORTB=dat;EN=1;DelayMS(1);EN=0;}//LCD初始化函数void Initialize_LCD(){Write_LCD_Command(0x38);DelayMS(1); //38:数据长8位，两行显示，字体5*7点阵（80）Write_LCD_Command(0x01);DelayMS(1); //清屏Write_LCD_Command(0x06);DelayMS(1); //字符进入模式：屏幕不动，字符后移Write_LCD_Command(0x0c);DelayMS(1); //显示开，光标关；0x0e 是开光标}//显示字符函数void Showword0(uchar x,uchar y,char word ) //y:行地址，x:列地址{if(y==0) Write_LCD_Command(0x80|x); //设置显示起始位置(x,0)第一行if(y==1) Write_LCD_Command(0xc0|x); // (x,1)第二行Write_LCD_Data(word+0x30); //str[i]等价于*(str+i)}//显示温度函数void write_shuzi(uchar num1,uchar num2,uchar num3,uchar num4){if(f){Showword0(0,0,-3 );} //负号Showword0(1,0,num1 ); //十位Showword0(2,0,num2 );Showword0(3,0,-2 ); //小数点Showword0(4,0,num3 );Showword0(5,0,num4 );DelayMS(5);}//主函数void main(){init(); //调用系统初始化函数Initialize_LCD(); //LCD初始化while (1){ get_tem(); //读取温度write_shuzi(a1,a2,a3,a4 ); //显示}}六、设计总结1 打好基础，清楚硬件工作原理，性能，以便于编程。

基于PIC16F887单片机的温度、时钟显示以及闹钟功能一、课程设计的目的《PIC 单片机课程设计》是电气工程及其自动化专业及相近专业的一门重要的专业实践课，本课程在《PIC 单片机》课程的基础上，通过硬件设计与软件编程与调试的实践，进一步掌握PIC 单片机的应用方法，熟练PIC 单片机的C 程序的编写与调试，是毕业设计前的一次重要的实践，为今后走上工作岗位打下坚实的单片机应用基础。

二、设计内容1 Proteus 线路图绘制根据所设计的线路图，绘制与之一致的，能用于仿真的Proteus 线路图。

要求所绘的线路图美观、紧凑，参数要与课设一致。

2、软件编制与调试根据所设计的线路图制相应的单片机C 程序，要求所制的程序符合C 语言格式并加上注解。

每编一段即进行译，有错及时修改，并先在Proteus 上仿真，基本正确后再用PICkit3 在线调试，最后应脱机运行。

三、设计目标1该设计包括数字钟及数字温度计：按键的使用.LCD.蜂鸣器时钟芯片DS1307和温度传感器TC74。

2功能；此设计可以感测环境的温度，显示当前的时间，及闹钟。

温度与时间都显示在LCD显示屏上，以及如何调整闹钟界面四硬件设计及说明1复位按键2时钟芯片DS1307及附属接线时钟芯片DS1307用于产生时间，它提供了秒、分、时、日、年、和星期等数据，能算只瑞年2100年，时钟的晶振是典型的32.768Hz。

（1）其引脚作用如下:2（2）DS1307的读写如下；1写DS1307 的步骤如下：a) 发送启始位；b) 发送DS1307 的7位地址+0 （写），即0b11010000；c) 发送要写入DS1307 的地址，地址见图16，如要修改分，此值为1；d) 发送要写入DS1307 的数，如要把分修改为十进制数37，则此数为0x37；e) 发送停止位；2读DS1307 的步骤如下：a) 发送启始位；b) 发送DS1307 的7位地址+0 （写），即0b11010000；c) 发送要读的DS1307 的起始地址，如要从秒读起，为0；d) 发送停止位；e) 发送重新开始位；f) 发送DS1307 的7位地址+1 （读），即0b11010001；g) 发送读使能位，接收一个数据，单片机发送应答位；h) 发送读使能，接收下一个数据（地址会自动+1），单片机发送应答位，直到读数完成，接收最后一个数时单片机不发送应答位；i) 发送停止位；注意在DS1307仿真的时候七位地址为0b1001101 而实际为0b1001000 ；（3）功能是；提供时间通过pic16F877送入LCD中显示。

基于PIC16F877A的温室自动控制系统的研究的开题报告一、研究背景温室农业是一种能够使植物在一定程度上获得更加优越的生长环境的农业生产方式，它可以为植物提供温暖、湿度、光照等方面更优秀的生长环境，并且可以使农民在一定程度上实现冬季的生产。

但是，要充分发挥温室农业的优势，建立科学且高效的温室自动控制系统是很有必要的。

目前，许多温室自动控制系统已经得到广泛应用，同时也在研发中不断更新、完善。

目前，经常用于温室自动控制的技术手段有：微机控制技术、物联网技术、嵌入式系统技术等等。

本研究选择利用微型控制技术，基于PIC16F877A型芯片，设计一个完整且具备较高实用价值的温室自动控制系统。

二、研究目的研究目的如下：1、研发一款基于微型控制技术的温室自动控制系统，能够在保持温室环境稳定的情况下更好地管理和保护种植物；2、设计一套可靠的温室自动控制系统，包括温度、湿度、状态监测等参数，可以对种植物的生长情况进行监测和控制；3、通过温室自动控制系统的研发，提高农业生产效率，保护资源环境。

三、研究方案1、研究控制系统的体系结构、性能指标、可行性等方面；2、确定系统的设计方案、功能模块、硬件电路图的设计，并选择PIC16F877A作为主控芯片进行控制设计；3、搭建实验平台，对设计的控制系统的完整性和性能进行测试；4、调试控制系统的软硬件，为最终提供一个完善且具体的温室自动控制系统。

四、研究内容1、温室自动控制系统的总体设计2、基于PIC16F877A型芯片的底层驱动程序编写3、设计系统控制模块和各种输入输出模块4、整合和调试控制策略和数据处理算法5、进行功能性、性能和可行性实验6、完成系统的实际应用五、研究意义1、本研究选择微机控制技术，采用PIC16F877A型芯片作为主控器，研发一套完整的温室自动控制系统，可以更好地管理和保护温室，并最大限度地提高温室农业的生产效率和资源利用效率。

2、本研究为温室自动控制的研发和实践提供一种新的思路和方法，对提高农业生产率、保护资源环境、实现可持续发展具有重要的意义。

课程设计目录0 概述 (1)1 控制方案及设计思路 (2)1.1设计方案 (2)1.2设计思路 (2)1.2.1 PIC单片机PIC16F877 (2)1.2.2 温度传感器DS18B20 (3)1.2.3 单总线技术 (4)2 温度控制原理 (5)3 电路工作原理 (6)3.1硬件设计 (6)3.2软件设计 (6)4 智能PID控制的实现 (7)4.1PID算法实现的程序设计 (7)5 PID参数的选择 (9)6 温度控制设计实验结果 (10)总结................................................ 错误！未定义书签。

致谢................................................ 错误！未定义书签。

参考文献. (12)附录 (13)0 概述温度控制已成为工业生产、科研活动重很重要的一个环节，能否成功地将温度控制在所需要的范围内关系到整个活动的成败。

由于控制对象的多样性和复杂性，导致采用的温控手段的多样性。

例如：某重半导体激光器对工作温度的稳定性由较高的要求，一般要将温度控制在±0.1℃左右，才能保证器件输出的激光波长不发生超出要求的漂移，否则，激光波长的超范围漂移将使研究工作难以开展。

为达到这种温度控制要求，笔者根据工作重的情况，采用PID控制原理研制成适合用于小功率半导体器件的温度控制器。

该控制器能够达到很好的控制效果，若精心选择PID 的各种参数，温度控制的精度可以达到±0.05℃，完全可以保证器件的正常工作。

而本设计报告是基于计算机控制技术的课程报告，应用PIC系列单片机作为控制器来解决温度控制问题。

单片机在测控领域中具有十分广泛的应用，既可以测量电信号，又可以测量温度、湿度等非电信号。

由单片机构成的温度检测、温度控制系统可广泛应用于很多领域。

1 控制方案及设计思路1.1 设计方案控制方案如图1.1所示，整个系统由控制核心（即控制器，本设计中控制其选PIC 单片机）、A/D和D/A转换电路、测量变送环节（即图中测量探头）和调节器（即热电偶冷却器）组成。