液晶显示电冰箱温控器实验报告.docx

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液晶显示电冰箱温控器实验报告

常州信息职业技术学院

智能电子产品综合项目实践

设计报告

2011—2012学年第二学期

项目：

液晶显示电冰箱温控器的设计

班级：

学号：

１１１１１１１１

姓名：

XXX

授课教师：

XXX

制定日期：

年月日

摘要

近些年来，家电领域产品变化、技术发展、更新换代之快简直令人目不暇接，但作为白色家电冰箱的变化似乎不大。

传统的电冰箱的冷藏室温控器旋钮一般有7个数字，这些数字并不表示冰箱内具体的温度值，而是表示所控制的温度档位。

数字越小，箱内温度越高。

随着人们的生活水平的提高，对冰箱的控制功能要求越来越高，这对电冰箱控制器提出了更高的要求，传统冰箱的温控器也就无法满足人们的需求了。

因此，能够实现精确控制温度、方便的设定和修改并且能够实时显示当前温度是非常重要的。

随着技术的发展，目前有些冰箱采用了电脑只能温控及LCD（或LED）箱门外温度显示。

所谓智能温控就是通过感温头精确感应，把冰箱内温度的变化传递给中央控制芯片，由芯片控制制冷系统使冰箱内温度达到显示屏上设定值，使用者只需要根据食物的种类不同设定不同的温度即可，以此达到最大的保鲜程度。

这里介绍一种电脑型电冰箱温控器的设计电路，使用128*64字符型带背光的液晶模组作显示，显得豪华、气派，具有时代气息。

摘要2

第一章引言8

第二章总体设计方案9

2.1系统功能描述9

2.2系统总体结构10

图2-1系统整体框图10

第三章硬件系统的设计10

3.1微处理器（单片机）10

3.2温度传感器DS18B2011

第四章软件系统的设计15

4.1液晶显示模块（TG12864.c）15

4.2测温系统（DS18B20.c）16

4.3定时模块（TIME.c）16

第五章仿真机的调试与运行18

第6章结束语19

附录：

20

第一章引言

随着集成电路技术的发展，单片微型计算机的功能也不断增强，许多高性能的新型机种不断涌现出来。

单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，称为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在工业生产中称为必不可少的器件，尤其在日常生活中发挥的作用也越来越大。

人们对家用电冰箱的控制功能越来越高，这对电冰箱控制器提出了更高的要求。

多功能，智能化是其发展方向之一，传统的机器控制，简单的电子控制已经难以满足发展的要求。

而采用基于单片机温度控制系统，不仅可大大缩短设计新产品的时间，同时只要增加少许外围器件在软件设计方面就能实现功能的扩展，以及智能化方面的提高，因此可最大限度地节约成本。

本文即为基于单片机的电冰箱温度控制系统。

目前市场销售的双门直冷式电冰箱，含有冷冻室和冷藏室，冷冻室通常用于冷冻的温度为-6～-18℃；冷藏室用于在相对冷冻室较高的温度下存放食品，要求有一定的保鲜作用，不能冻伤食品，室温一般为0～10℃.

传统的电冰箱温度一般是由冷藏室控制，冷藏室、冷冻室的不同温度是通过调节蒸发器在两室的面积大小来实现的，温度调节完全依靠压缩机的开停来控制.但是冰箱内的温度受诸多因素的影响，如放入冰箱物品初始温度的高低、存放品的散热特性及热容量、物品在冰箱的充满率、环境温度的高低、开门的频繁程度等.因此对这种受控参数及随机因素很多的温度控制，既难以建立一个标准的数学模型，也无法用传统的PID调节来实现.一台品质优良的电冰箱应该具有较高的温度控制精度，同时又有最优的节能效果，而为了达到这一设计要求采用模糊控制技术无疑是最佳的选择。

传统的电冰箱的冷藏室温控器旋钮一般有7个数字，这些数字并不表示冰箱内具体的温度值，而是表示所控制的温度档位。

数字越小，箱内温度越高。

随着人们的生活水平的提高，对冰箱的控制功能要求越来越高，这对电冰箱控制器提出了更高的要求，传统冰箱的温控器也就无法满足人们的需求了。

因此，能够实现精确控制温度、方便的设定和修改并且能够实时显示当前温度是非常重要的。

随着技术的发展，目前有些冰箱采用了电脑只能温控及LCD（或LED）箱门外温度显示。

所谓智能温控就是通过感温头精确感应，把冰箱内温度的变化传递给中央控制芯片，由芯片控制制冷系统使冰箱内温度达到显示屏上设定值，使用者只需要根据食物的种类不同设定不同的温度即可，以此达到最大的保鲜程度。

本设计介绍一种电脑型电冰箱温控器的设计电路，使用128*64字符型带背光的液晶模组作显示，显得豪华、气派，具有时代气息。

第二章总体设计方案

2.1系统功能描述

随着技术的发展，目前有些冰箱采用了电脑只能温控及LCD（或LED）箱门外温度显示。

所谓智能温控就是通过感温头精确感应，把冰箱内温度的变化传递给中央控制芯片，由芯片控制制冷系统使冰箱内温度达到显示屏上设定值，使用者只需要根据食物的种类不同设定不同的温度即可，以此达到最大的保鲜程度。

该系统通过感温头精确感应，把冰箱内部温度的变化传递给中央控制芯片，由芯片控制制冷系统使冰箱内的温度达到显示屏上设定的值，使用者只需要根据食物的种类不同设定不同的温度即可，以此达到最大的保鲜程度。

此外，液晶显示屏上还将显示时间，设定温度，以及当前冰箱内部温度。

用户可以利用键盘对冰箱温度进行设定，同时还可以对时间进行调整。

2.2系统总体结构

图2-1为液晶显示电冰箱温控器系统构成框图。

AT89S51单片机为控制核心，它既负责读取DS18B20测得的冷藏室温度并输出至液晶模组显示，同时又产生实时时钟供液晶显示，并且还负责键盘输入扫描及输出控制压缩机的运行等。

图2-2系统整体框图

第三章硬件系统的设计

3.1微处理器（单片机）

AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。

它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中。

AT89S51提供以下标准功能：

4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。

同时，AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。

掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

AT89S51的引脚图和实物图分别如图3.1.1和图3.1.2所示。

图3.1.1AT89S51图3.1.2AT89S51实物图

3.2温度传感器DS18B20

（1）适应电压范围宽，电压范围：

3.0-5.5V，在寄生电源方式下可以由数据线供电；

（2）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；

（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测量。

（4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；

（5）温度范围-55℃+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃；

（6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃，0.25℃，0.125℃，0.0625℃，可以实现高精度测温；

（7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快；

（8）测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可以传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力；

（9）负压特性：

电源极性接反时，芯片不会因为发热而烧毁，但是不能正常工作。

图3.2.2单片机与DS18B20的接口电路

3.3点阵液晶显示模块TG12864B

TG12864B是128*64点阵的液晶显示模块，由左右两块独立的64*64点阵液晶屏拼接而成，每半屏有一个8*64*8bitDDRAM，左右半屏驱动电路及存储器分别由片选信号CS1和CS2选择。

TG12864B能够显示各种字符（128个8*8点阵字符，或32个16*16点阵的汉字）或图形，具有8位标准数据总线的控制信号，可与单片机接口直接相连。

3.4按键功能

因本系统使用的按键数目少，故按键采用硬件去抖。

按键电路如图2-6所示。

用两个与非门构成一个RS触发器。

当按键未按下时输出为1;刚键按下时输出为0。

此时即使用按键的机器性能，使按键因弹性抖动而产生瞬时断开（抖动跳开B），只要按键不返回原来状态A，双稳态电路的状态不会改变，输出保持为0,不会产生抖动的波形。

也就是说，即使B点的电压波形是抖动的，但经双稳态电路之后，其输出为正规的矩形波。

图3.4按键电路

3.5整体硬件连接电路图

图3.5整体硬件连接图

第四章软件系统的设计

4.1液晶显示模块（TG12864.c）

程序开始，首先定义LCD复位控制脚，可以接受复位信号

定义DI、RW、CS跟EN口，使程序效果可在液晶模块上显示

设置TG12864B液晶模块的七条指令，即开/关显示指令、显示起始行指令、页地址、列地址、读状态、写显示数据跟读显示数据，通过这7条指令，可以对液晶屏进行读写控制。

TG12864B液晶模块内部没有字库，所以下一步必须将ASCII的点阵信息放在程序储存器中，用PCtoLCD2002软件提取汉字点阵，显示时根据ASCII值找到该字符的点阵码送到液晶模块DDRAM中。

用LCD_DispFill（ucharfilldata）函数对液晶屏进行充填，用LCD_DispIni函数对液晶模块初始化。

Y

用LCD_DispChar函数在液晶屏的cy（0-7）行、cx（0-15）列能够显示字符dispdata；用LCD_DispStr函数在液晶屏的cy（0-7）行、cx（0-15）列能够显示字符disp_str；用LCD_DispHZ函数在液晶屏的cy（0-7）行、cx（0-15）列能够显示汉字字符dispdata；用LCD_DispHZStr函数在液晶屏的cy（0-7）行、cx（0-15）列能够显示汉字字符串disp_str。

液晶模块在主函数中的功能：

在第一行显示“冷藏温度：

℃”；第二行显示“冷冻温度：

℃”；第三行显示“压缩机：

开/关”；第四行显示时间，并开始计时。

4.2测温系统（DS18B20.c）

先检测是否有DS18B20,向总线写入一个字节,从总线上读取一个字节,复位DS18B20,发READROM命令,读取温度低字节、高字节,保存16位温度值。

用bitreset（void）函数检测是否有DS18B20;用voidwrbyte（uchard）函数向总线写入一个字节；ucharrdbyte（void）从总线上读取一个字节；err=reset（）;语句复位DS18B20；再根据DS18B20,发READROM命令读取和保存温度值。

测温模块在主函数中的功能：

设定冷藏室初始温度，跟冷冻室初始温度。

4.3定时模块（TIME.c）

定时模块，在主程序中起到计时的作用，我们在这段模块中需要用到定时器，定时器有四种工作方式，由T0决定。

而T0的工作方式由M1、M0设定。

M1M0=00,方式0；M1M0=01，方式1；M1M0=10,方式2；M1M0=11，方式3。

方式2是可以自动重装的工作方式，所以我们一般将T0工作于工作方式2。

在该模块中，使用count记录中断次数，一次中断250微秒，4000次即一秒，给秒加一，中断清零，重计；秒满60次，秒清零，给分加1；分满60次，分清零，时加1；时满24次，时清零。

定时器/计数器T0

D3

D2

D1

D0

GATE

C/T

M1

M0

4.4按键模块

扫描程序采用边延时边扫描的方法，当设置键KSET按下一次，进入预制温度界面，按KINC（+）键和KDEC（－）键设置冷藏室温度。

当键KDOWN按下一次，按KINC（+）键和KDEC（－）键设置冷冻室温度。

当长按键KSET，设置完成，进入原始设置界面。

图4.4按键模块流程图

第五章仿真机的调试与运行

5.1调测试方法

将程序放在KeiluVision2软件中运行，如有错误，Outputwindow栏可以显示大概错误位置及错误原因，然后依据这些修改错误程序（如果自己实在解决不了，可以请教老师、同学，或者上网查阅）。

当编译无错误、基本没警告时，然后通过USB型单片机仿真实验仪将程序效果显示出来，这里需注意，在KeiluVision2中要设置与USB型单片机仿真实验仪相关联，以及口位置要一致（比如程序中DI=P1^6,RW=P1^5,CS=P1^3,EN=P1^4，仿真实验仪上对应的DI口要连接P1.6口，RW口连接P1.5口，CS口连接P1.3口，E口连接P1.4口），不然无法在液晶屏上显示。

当仿真实验仪的液晶模块上显示数据时，查看实际效果是不是与自己要做的效果一样，如果不一样，具体看哪一模块出错了，哪一段程序错了。

然后回到函数，在KeiluVision2中，该模块中，可以使用“//”或者“/**/”把不相关的程序先给注解掉，然后修改解决问题；如果，主函数中某一段程序引起所有显示不正确，可以使用

按钮，对应液晶屏上显示的内容，找到错误位置。

5.2调试过程中出现的问题及解决办法

问题一：

TG12864B中，左半屏内容显示到右半屏，右半屏显示到左半屏。

解决方法：

显示问题，明显是模块TG12864.c中的问题，在定义中发现左半屏跟右半屏选择时，定义错误。

问题二：

将temp[1]直接右移4位，温度显示不正常

解决方法：

因为temp[1]是特定的一个数，不能左移右移，当把它赋予一个变量时，可以左移右移。

问题三：

当按下KSET_LONG键时，设置的温度与原来的数据显示在一起

解决方法：

没有做清屏处理。

问题四：

显示的时间不动

解决方法：

定时函数中的变量count在主函数里没有申明，导致定时器的值传不过来，所以时间没有动。

问题五：

在做压缩机开关时，压缩机无法按照要求开关

解决方法：

读取过来的温度值是16位的，它的低四位表示的小数，需要对它进行一些处理才可与给的条件进行比较。

第6章结束语

实践很快结束了，在这次实践过程中，我要感谢我的老师以及同学，在我遇到问题，不知道怎么做下去的时候，遇到问题迷茫疑惑的时候，耐心的开导我，一步一步运行程序帮我分析问题在哪，然后寻找解决办法。

通过这次实践，我受益匪浅。

不仅将以前关于单片机的知识给巩固了，还磨练了语言交流能力跟逻辑思维能力，不会的时候，不是干坐着，而是要勇于跟老师同学交流，由点到线，分析问题所在。

老师让我们独立完成程序，不仅是一种学习方法，还是一种人生态度，生活是自己的，不能老是依赖于别人，要通过自己的努力缔造未来，然后像调试程序那样，不断的完善自己。

这次实践，我也意识到自身学习知识的许多问题，主要有以下几点：

1、专业知识掌握的不够全面。

尽管在学校认真学习了专业知识，但是当前所掌握的知识面不够广。

2、专业实践阅历远不够丰富。

由于专业实践时间较少，因此很难将所学知识运用与实践中去，通过实践所获取的阅历更是很短缺。

3、专业知识在实践中运用不够灵活。

通过这次实践，我切实感受到以前所学的专业知识运用欠灵活。

这主要是对所学的知识没有形成一套完整的体系，这些零散的知识点运用起来很困难。

4、对理论知识的掌握不够扎实,实践时用到了才知道自己没学好。

这次实践给我的总体感受就是我懂得了怎么去动手了，很多的现实情况就是这样。

只要你去实践过了，实践过了，你就知道是怎么回事了，要不你就永远是门外汉，什么都不懂。

我对自己专业将来的发展很有信心，所以我相信自己会在今后的工作中可以做的更好的。

只要自己一直去实践就可以，在实践懂得了之后，运用到实际中之后，我就可以做好了，相信自己一定能够在将来取得成功！

附录：

TG12864.C

#include

#include

#include

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

sbitLCD_RST=P3^7;//定义LCD复位控制脚

sbitDI=P3^4;

sbitRW=P3^5;

sbitEN=P3^6;

sbitCS=P3^3;

sbitRDY=P3^7;

sfrLCD=0x80;

#defineLCD_DISPON0x3f//打开LCM显示命令

#defineLCD_STARTROW0xc0//设置起始行命令，用LCD_STARTROW+x设置起始行（x<64）

#defineLCD_ADDRSTRY0xb8//设置页地址命令，用LCD_ADDRSTRX+x设置当前页（x<8）

#defineLCD_ADDRSTRX0x40//设置列地址命令，用LCD_ADDRSTRY+x设置当前列（x<64）

#defineCS10//左半屏选择

#defineCS21//右半屏选择

/*****************************************************************

功能：

命令字cmd送液晶屏命令口

入口参数port:

左右半屏选择?

出口参数cmd:

命令字

******************************************************************/

voidLCD_WrCmd（bitport,ucharcmd）

{EN=0;

CS=port;

DI=0;

RW=0;

EN=1;

LCD=cmd;

EN=0;

}

/*****************************************************************

功能：

数据wrdata送液晶屏数据

入口参数port:

左右半屏选择

出口参数wrdata:

数据

*****************************************************************/

voidLCD_WrDat（bitport,ucharwrdata）

{EN=0;

CS=port;

DI=1;

RW=0;

EN=1;

LCD=wrdata;

EN=0;

}

ucharcodeHZTAB[]={……};

ucharcodeASCII_TAB[480]={……};//0x20~0x7F之间ASCII码对应的点阵数据表

/*****************************************************************

功能：

以filldata充填液晶屏

入口参数filldata：

充填液晶屏数据

出口参数：

无

******************************************************************/

voidLCD_DispFill（ucharfilldata）//以filldata充填液晶屏

{ucharx,y;

LCD_WrCmd（CS1,LCD_STARTROW）;

LCD_WrCmd（CS2,LCD_STARTROW）;

for（y=0;y<8;y++）

{LCD_WrCmd（CS1,LCD_ADDRSTRY+y）;

LCD_WrCmd（CS1,LCD_ADDRSTRX）;

LCD_WrCmd（CS2,LCD_ADDRSTRY+y）;

LCD_WrCmd（CS2,LCD_ADDRSTRX）;

for（x=0;x<64;x++）

{LCD_WrDat（CS1,filldata）;

LCD_WrDat（CS2,filldata）;

}

}

}

/*****************************************************************

功能：

液晶模块初始化

入口参数：

无

出口参数：

无

******************************************************************/

voidLCD_DispIni（void）//液晶模块初始化

{uinti;

LCD_RST=0;

for（i=0;i<500;i++）;

LCD_RST=1;

LCD_WrCmd（CS1,LCD_DISPON）;

LCD_WrCmd（CS1,LCD_STARTROW）;

LCD_WrCmd（CS2,LCD_DISPON）;

LCD_WrCmd（CS2,LCD_STARTROW）;

LCD_DispFill（00）;

LCD_WrCmd（CS1,LCD_ADDRSTRY+0）;

LCD_WrCmd（CS1,LCD_ADDRSTRX+0）;

LCD_WrCmd（CS2,LCD_ADDRSTRY+0）;

LCD_WrCmd（CS2,LCD_ADDRSTRX+0）;

}

/*******************************************************************

功能：

在液晶屏显示字符

入口参数cy:

坐标行0-7

入口参数cx：

坐标列0-15

出口参数dispdata：

在cy,cx位置显示的字符

*******************************************************************/

voidLCD_DispChar（ucharcy,ucharcx,chardispdata）//在液晶屏的cy（0-7）行、cx（0-15）列显示字符dispdata

{ucharcode*pch;

uchari;

bitport;

cy=cy&0x07;

cx=cx&0x0f;

pch=&ASCII_TAB[（dispdata-0X20）*5];

if（（cx&0x08）==0）

{port=CS1;

i=cx<<3;

}

else

{port=CS2;

i=（cx&0x07）<<3;

}

LCD_WrCmd（port,LCD_ADDRSTRX+i）;

LCD_WrCmd（port,LCD_ADDRSTRY+cy）;

for（i=0;i<5;i++）;

LCD_WrDat（port,0x00）;

for（i=0;i<5;i++）

{

LCD_WrDat（port,*pch）;

pch++;

}

LCD_WrDat（port,0x00）;

for（i=0;i<5;i++）;

LCD_WrDat（port,0x00）;

}

/*******************************************