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2020年12月19日 | 基于RS-485总线的单片机温控系统程序

2020-12-19 来源：51hei

1. 采用DS18B20数字温度传感器对两处进行温度的实时测量，通过LCD1602进行显示，并通过RS-485总线上传到主机。

2. 当温度超过设定值时能够报警，同时启动相关降温设备。

3. 主机通过按键和无线遥控能够对温度报警上限值及时间进行设置。

4. 能够对重要数据进行保存。

二、设计方案

主机和从机选用STC89C52单片机，通过RS-485总线进行数据通信。主机采用LCD2002显示各从机的温度和当前时间，根据按键或无线遥控的输入命令对控制温度上限值、温度报警值和时间进行设置，并通过RS-485总线传递温度报警值给从机和读取从机温度。从机通过DS18B20采集现场温度，利用LCD1602进行显示，通过RS-485总线接收温度报警值，同时上传温度检测值给主机。

整个系统主要分3大块（主机、从机1和从机2）和十二个模块。（1）主机键盘部分，用来实现输入和设定温度等工作；（2）主机LCD1602显示电路；（3）主机单片机最小系统；（4）主机时钟电路；（5）主机存储电路；（6）主机继电器输出控制电路；（7）主机蜂鸣器报警电路；（8）主机RS-485通信部分；（9）从机RS-485通信部分；（10）从机单片机最小系统；（11）从机LCD1602显示部分；（12）从机温度检测电路。从机1和从机2硬件电路一样，都包括第9模块到第12模块。整个系统方案如图10-1所示。

图10-1 系统方案框图

三、硬件设计

系统原理图如图10-2和图10-3所示，对应仿真图如图10-4所示。

图10-2 主机电路原理图

图10-3 从机电路原理图

图10-4 整个系统仿真图

从图10-4仿真图可以看出从机1当前的温度值为42.0℃，从机2当前的温度为34.0℃，温度报警上限温度值为39.0℃，主机与从机显示温度一致，说明Proteus仿真是完全正确的。

1.主机键盘。调整按键8个，其中S2、S3、S4和S5是手动按键，分别为设置键、加键、减键、退出键。通过调整按键可以对温度上限值、时间、星期、年月日的调整状态。

2.主机LCD显示电路。主机通过LCD1602液晶显示从机1和从机2实时采集的温度值、时间和日期。

3. 主机单片机最小系统。主机单片机最小系统是电路的控制中心，主要包括单片机、时钟电路和复位电路。

4.主机时钟电路。

采用DS1302实时时钟芯片进行年、月、日、时、分、秒刷新。可以通过按键调整时间，并具有系统掉电后启用备用电池向DS1302继续供电的功能，使用户不必每次上电调整时间。

5.主机存储电路。AT24C02用于存储用户设定的温度上限值和其他重要数据。

6.主机继电器输出控制电路。当温度大于等于用户设定的上限值时，P20和P21输出低电平，通过三极管VT1和VT2驱动继电器吸合，控制电扇通风降温，同时继电器接通指示灯亮。

7.主机蜂鸣器报警电路。当温度大于等于用户设定的上限值时，主机蜂鸣器报警。

8.主机RS-485通信部分。RS-485通信芯片选用的是SN65HVD3082ED，收发使能端由主机P3.7进行控制，R2用于防止末端信号发射，J5和J6为通信接口。

9.从机RS-485通信部分。RS-485通信芯片选用的是SN65HVD3082ED，收发使能端由主机P3.7进行控制，R2用于防止末端信号发射，J2和J3为通信接口。

10. 从机单片机最小系统。主要包括单片机、时钟电路、复位电路、电源接口和LED指示、ISP下载。

11.从机LCD1602显示部分。第一行显示主机发来的温度上限值，第二行显示从机1所在位置的温度值和下限值。

12. 从机温度检测电路。通过DS18B20进行温度采集，数据端口DQ连接到单片机的P3.3。

四、软件设计

1. RS-485总线通信协议

主机STC89C52采用查询方式，从机STC89C52采用中断方式，具体协议如下：

（1）主机STC89C52发送查询地址。

（2）从机STC89C52都接收查询地址，并与本从机地址比较，若一样则发送从机地址、采集温度十位、采集温度个位、采集温度小数位和累加和校验。

（3）主机STC89C52接收数据。

（4）主机STC89C52发送温度上限报警值十位、温度上限报警值个位。

（5）从机STC89C52接收温度上限报警值命令。

（6）主机STC89C52未查询完所有的STC89C52，则返回（1）继续查询下一个从机。

（7）通信速率9600bps，数据帧格式：一位起始位，9位数据位，一位停止位，即串行口工作于方式3。

（8）主机发送从机地址和温度上限值采用奇校验（每帧数据的第8位（即D7）为奇校验位）；主机接收从机发送的匹配地址和采集到的温度值时采用累加和校验。

（9）从机机接收主机发送的从机地址和温度上限值采用奇校验（每帧数据的第8位（即D7）为奇校验位）；从机发送匹配地址和采集到的温度值时采用累加和校验。

2.主机程序设计

（1）主机主程序

主机主流程图如图10-5所示。当工作状态标志为1时，进入参数调整；否则进入正常工作状态。

图10-5主机主程序流程图

（2）液晶显示功能程序

图10-6 主机液晶显示界面

主机LCD1602液晶显示从机1和从机2实时采集的温度值、时间和日期。如图10-6所示。从机1温度为28.3℃，从机2温度为28.7℃，温度上限为30℃、下限为28℃，当前日期为5月16日17点47分。

（3）DS1302实时时钟功能程序

采用DS1302实时时钟芯片进行年、月、日、时、分、秒刷新。可以通过按键调整或者无线遥控调整时间，并具有系统掉电后启用备用电池向DS1302继续供电的功能，使用户不必每次上电调整时间。

（4）AT24C02 掉电存储功能程序。用于存储用户设定的温度上限值。

（5）蜂鸣器报警功能程序。当温度大于等于用户设定的上限值时，主机蜂鸣器报警。

（6）继电器输出控制程序。当温度大于等于用户设定的上限值时，P20和P21输出低电平，通过三极管VT1和VT2驱动继电器吸合，控制电扇通风降温，同时继电器接通指示灯亮。

（7）按键键盘程序

图10-7 按键键盘布局

按键功能如图10-7所示，当set键按下时进入调整模式，并且可以通过set键切换进入对温度上限值、时间、星期、年月日的调整状态。当进入某种调整状态时其对应值会快速闪烁，通过up键或者down键进行调整。调整完毕后按下out键保存并退出调整模式。

（8）主机通信程序

主机通信流程图如图10-8所示。在数据发送时，采用奇校验校验；在接收数据时，使用累加和校验。

图10-8 主机通信流程图图10-9从机通信流程图

3.从机程序设计

（1）从机通信程序设计。从机通信程序流程图如图10-9所示。

（2）从机主程序设计。从机主程序流程图如图10-10所示。首先进行系统初始化，然后关中断读取DS18B20中温度值，读完温度值后，开中断，调用温度决策函数。

图10-10从机主程序流程图

五、实物照片

系统实物照片如图10-11所示。

图10-11 实物照片

六、设计制作要点

1.STC89C52单片机多机通信实现的原理。因多机通信是在方式2和方式3下进行，因此SM2位主要用于方式2和方式3。当串行口以方式2或方式3接收时，如SM2 =1，则只有当接收到的第9位数据（RB8）为“1”，才将接收到的前8位数据送入SBUF，并置位RI产生中断请求；否则，将接收到的前8位数据丢弃。而当SM2＝0时，则不论第9位数据为“0”还是为“1”，都将前8位数据装入SBUF中，并产生中断请求。

2. 单片机晶振频率建议选择11.0592MHz。

3. 通信芯片建议选择TI公司的SN65HVD3082ED，尽量不要选择MAX485(国产)。

单片机源程序如下：

#include //调用52单片机库

#include"1602.h" //调用LCD1602库

#include"ds18b20.h" //调用ds18b20温度传感器

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

uchar hour,min,sec,count,hour1,hour2, //定义小时分钟秒对应的十位个位以及 count计数

sec1,sec2,min1,min2;

sbit speaker=P2^1; //定义蜂鸣器

sbit key1=P1^0; //最低温度设置

sbit key2=P1^1; //最高温度设置

sbit key3=P1^2; //连接切换模式的备用开关 P33和P12口短接用于切换模式和退出报警中断

sbit keyh=P1^5; //校时

sbit keym=P1^6; //校分

sbit keys=P1^7; //校秒

//定义时间按键

uint tem; //定义采集温度

int htem,htem2,time,time2,x,y,z,dot,dot2,maxtem,mintem; //定义温度十位数、个位数、小数，以及其三种模式的标记值

int cnt1=1,cnt2=1,cnt3=1,cnt4=1,cnt5=1,cnt6=1,cnt7=1; //定义计数变量

int i;

uchar mode=0; //定义模式变量

uchar code t3[]={" H/L=0/1: C"}; //显示调最值温度的十位

uchar code t4[]={"O/D: C"}; //显示调最值温度的个位/小数位字模

uchar code table2[]={

'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9',':'}; //显示时间的字模

uchar code t5[]={"Max . CD"}; //显示最高温度的字模

uchar code t6[]={"Min . CD"}; //显示最低温度的字模

//延时函数

void delay1(uint i)

{

while(i--);

}

//显示函数1 初始显示

void display(uint dat,uchar add)

{

uchar bai,shi ,ge;

bai=dat/100;

shi=dat%100/10;

ge=dat%10;

writelcd_cmd(add);

writelcd_dat(bai+0x30);

writelcd_dat(shi+0x30);

writelcd_cmd(add+3);

writelcd_dat(ge+0x30);

}

void lcd_min() //定义最小温度显示

{

uchar l;

writelcd_cmd(0x38); //初始化屏那迤粱

delay(5);

writelcd_cmd(0x38);

delay(5);

writelcd_cmd(0x38);

writelcd_cmd(0x08);

writelcd_cmd(0x01);

writelcd_cmd(0x06);

writelcd_cmd(0x0c);

writelcd_cmd(0x80);

writelcd_cmd(0xc0);

for(l=0;l<16;l++) //依次读取t6并显示

{

writelcd_dat(t6[l]);

}

display(mintem,0xca);

delay1(5000000000); //延时显示

}

void lcd_max() //定义最大温度显示

{

uchar k;

writelcd_cmd(0x38); //初始化屏幕清屏

delay(5);

writelcd_cmd(0x38);

delay(5);

writelcd_cmd(0x38);

writelcd_cmd(0x08);

writelcd_cmd(0x01);

writelcd_cmd(0x06);

writelcd_cmd(0x0c);

writelcd_cmd(0x80);

writelcd_cmd(0xc0);

for(k=0;k<16;k++) //依次读取t5并显示

{

writelcd_dat(t5[k]);

}

display(maxtem,0xca);

delay1(5000000000);

}

void write_Char(unsigned char a,unsigned char b,unsigned char dat) //显示时间程序母程序定位

{

if (b == 0)

{

writelcd_cmd(0x80 + a);

}

else

{

writelcd_cmd(0xC0 + a);

}

writelcd_dat(dat);

}

void display4(uchar hour1,uchar hour2,uchar min1,uchar min2,uchar sec1,uchar sec2) //显示时间子程序取值

{

write_Char(4,0,table2[hour1]); //显示小时

write_Char(5,0,table2[hour2]);

RS-485总线单片机温控系统

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