基于单片机的鱼塘水温控制系统的设计与实现

田万韬 杨玥 沈阳工学院 王雪 国网辽宁省电力有限公司

1 系统软件总体设计

整个系统的功能是由硬件电与合软件配合实现的，当硬件电路设计定型后，软件也随着定型。从软件的功能上可分为监控软件（主程序）与执行软件（子程序），主程序不仅是整个控制系统的核心程序，还用来分配和协调各执行模块之间关系。子程序是用来完成单独模块功能的程序，子程序完成的功能如测量、计算、显示等，每一个子程序是一个模块的功能执行程序。系统为每一个执行模块进行接口定义和功能定义，主程序将每个子程序进行合理调度，就可以组成完整的程序了。

最初要根据系统的键盘设置总体功能和键盘设置选择一种最适用的监控程序结构，然后根据实时性的要求，适当地安排各执行模块和监控软件之间地调度关系。

2 温控系统设计方案

STC89C52RC单片机是本文的核心控制系统，以DS18B20温度传感器为温度检测元件，以LCD液晶显示模块为数据观察窗口，是一个具有一定实用性的温控系统。系统分为两个控制模式，分别为超温报警模式与恒温保持模式。

超温报警模式主要功能：用户设定所需要的温度上限值与温度下限值，设定完成后，被测温度如果超出上下限范围，系统发出相应的提示。超温报警模式设计方案框图，如图1所示。

图1 超温报警模式设计方案框图

恒温保持模式主要功能：用户设定所需要保持的温度范围数值，设定完成后，被测温度会实时的与设定温度比较，当被测温度超出设定温度，系统作用继电器吸合，开启电器设备加热或降温，当温度恢复到设定温度时，继电器断开。恒温保持模式设计方案框图，如图2所示。

图2 恒温保持模式设计方案框图

3 系统主程序设计

主程序调用了键盘扫描以及按键处理程序、LCD显示程序、温度检测程序、LCD显示程序、延时程序等子程序、中断控制程序。

（1）键盘扫描电路及按键处理程序：实现键盘的输入按键的识别及相关处理。

（2）温度检测程序：对温度芯片送过来的数据进行处理。

（3）LCD显示程序：向LCD1602发送数据，控制系统的显示部分。

（4）中断控制程序：实现循环显示功能。

把各个功能程序以子程序的形式写好，当写主程序的时候，只要需要调用子程序，然后在寄存器的分配上作一下调整，消除寄存器冲突和I/O冲突就可以了。调用指令代替跳转指令尽可能多的被程序适使用，因为跳转指令使得程序难以看懂各程序段之间的结构关系。但调用指令不同，调用指令使得程序结构清晰，无论是维护还是修改都比较方便。系统主程序流程图，如图3所示。

图3 系统主程序流程图

4 总结

在硬件与软件设计完成后，先对样机进行安全上电，观察是否有短路现象，无异常后再打开样机电源，测试实验为温度计对照试验，具体测试方法是：将本系统与温度计放置同样环境下，通过改变环境温度，观察温度计与系统显示的温度是否相同，并记录测试数据，与温度计数值比较，得出系统的温度指标。

[1]杨丹丹.山西电子技术[M].山西：山西电子出版社，2014：23-11.

[2]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2004：25-41.