基于单片机大棚温控系统





 * 1.使用STC89C52RC单片机与DS18B20采集温度在液晶上显示

 * 2.按键设置报警值，超过报警值则蜂鸣器响

 * 

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# 基于单片机大棚温控系统实验报告

## 背景介绍

随着现代农业的发展，温室大棚成为了种植各种作物的重要设施。然而，温室内温度的控制对作物的生长具有至关重要的影响。因此，设计一个基于单片机的温控系统，实时监测温室内的温度并进行相应的控制，是非常必要的。

本实验基于STC89C52RC单片机，使用DS18B20温度传感器采集温度数据，并通过LCD1602液晶显示屏显示实时温度。此外，系统还配备了按键设置报警温度值的功能，当温度超过设定值时，蜂鸣器将会报警提示。

## 器件连接

1. **STC89C52RC单片机**：

   - 主要控制单元，负责数据的处理和设备的控制。

2. **DS18B20温度传感器**：

   - 连接到P3.3端口，用于采集温度数据。

3. **LCD1602液晶显示屏**：

   - 连接到P0口，显示温度数据和设定的报警值。

4. **按键**：

   - 两个按键分别连接到P1.0和P1.1，用于增加和减少设定的报警温度值。

5. **蜂鸣器**：

   - 连接到P1.7，用于报警提示。

## 硬件介绍

### STC89C52RC单片机

STC89C52RC是STC公司推出的一款8051系列增强型单片机，具有以下特点：

- 工作电压范围宽（3.0V ~ 5.5V）。

- 高速、低功耗。

- 丰富的I/O端口。

- 支持ISP/IAP功能。

### DS18B20温度传感器

DS18B20是一种数字温度传感器，具有以下特点：

- 单总线通信。

- 测量范围为-55℃到+125℃。

- 测量精度为±0.5℃。

- 可多点布置。

### LCD1602液晶显示屏

LCD1602是一种常用的字符型液晶显示屏，具有以下特点：

- 显示字符数：2行×16字符。

- 内置字符生成器。

- 通过I2C接口与单片机通信。

## 设计原理

### 电路原理

本系统的电路设计主要分为以下几部分：

1. **电源电路**：

   - 提供稳定的5V电源供单片机和其他外设使用。

2. **单片机与DS18B20连接**：

   - DS18B20的数据引脚DQ连接到单片机的P3.3端口，通过单总线协议进行通信。

3. **单片机与LCD1602连接**：

   - LCD1602的控制和数据引脚分别连接到单片机的P0口，实现数据的显示。

4. **按键电路**：

   - 两个按键分别连接到单片机的P1.0和P1.1端口，用于设置报警温度值。

5. **蜂鸣器电路**：

   - 蜂鸣器连接到单片机的P1.7端口，用于超温报警。

### 程序原理

程序设计主要包括以下几个模块：

1. **LCD初始化和显示**：

   - 通过LCD_Init函数初始化LCD1602显示屏，并在屏幕上显示“Temp: ”和“Set: ”提示信息。

2. **温度采集和显示**：

   - 使用getTmpValue函数读取DS18B20采集到的温度值，并通过display函数显示在LCD1602上。

3. **按键设置报警值**：

   - 使用Key_borad函数处理按键输入，增加或减少设定的报警温度值，并实时显示在LCD1602上。

4. **报警控制**：

   - 在主循环中比较当前温度值与设定值，如果当前温度超过设定值，则通过BEEP函数控制蜂鸣器发出报警。

## 实验过程

1. **硬件搭建**：

   - 按照设计原理连接各个器件，确保接线正确无误。

2. **软件编写**：

   - 使用Keil C51编写程序代码，并烧录到STC89C52RC单片机中。

3. **调试运行**：

   - 上电后，观察LCD1602显示的温度值和设定值，通过按键调整报警温度值，验证系统功能的实现。

## 实验结果

实验结果表明，系统能够实时采集并显示温度数据，按键可以正确设置报警温度值，当温度超过设定值时，蜂鸣器能够发出报警提示，系统功能符合设计要求。

## 结论

本实验通过STC89C52RC单片机和DS18B20温度传感器，实现了大棚温控系统的基本功能。系统能够实时监测温度并进行报警提示，具有较高的实用价值。通过此次实验，不仅加深了对单片机编程和硬件设计的理解，还掌握了温度传感器和液晶显示屏的应用，为后续更多功能的扩展奠定了基础。

## 资料
```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```

51单片机 Proteus仿真 温度报警器 大棚温度报警 DS18B20 基于单片机大棚温控系统

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# 实验报告：基于51单片机的简易电子琴设计与实现

## 实验背景

本实验旨在设计和实现一个基于51单片机的简易电子琴，通过按键控制不同频率的声音输出。该系统可以模拟电子琴的基本功能，通过按键的不同组合，产生对应音调的声音。

## 实验器件与连接

### 器件清单

1. 51单片机（STC89C52）

2. 蜂鸣器

3. 按键（6个）

4. 电阻、电容等基本元器件

5. 面包板及连接线

6. Proteus仿真软件

### 硬件连接

1. **单片机**：使用STC89C52作为主控制芯片。

2. **蜂鸣器**：连接到P1^6引脚，用于发声。

3. **按键**：6个按键分别连接到P2口，用于选择不同的音调。

4. **电源**：提供稳定的5V电源给单片机和外设。

硬件连接示意图如下：

```
+-------------+        +----------+
|             |        |          |
|  STC89C52   |        | 蜂鸣器   |
|             |        |          |
|   P1^6 -----+-------->          |
|             |        +----------+
|             |
|  P2.0-P2.5--+
|    |  |  |  |       +---------+
|    |  |  |  +------>| 按键1   |
|    |  |  +--------->| 按键2   |
|    |  +----------->| 按键3   |
|    +------------->| 按键4   |
|                 +->| 按键5   |
|                 |  | 按键6   |
+-----------------+  +---------+
```

## 设计原理

### 电路原理

该设计利用51单片机的I/O端口控制蜂鸣器发声，通过定时器产生不同频率的方波，从而产生不同音调。按键用于选择不同的音调，按键按下时单片机读取按键值并控制蜂鸣器发出相应频率的声音。

### 程序原理

程序主要分为以下几个部分：

1. **音调频率定义**：定义低音、中音和高音的频率。

2. **定时器初始化**：配置定时器用于产生不同频率的方波。

3. **按键扫描**：检测按键输入，根据按键值选择相应的音调。

4. **中断服务程序**：通过定时器中断产生方波，从而驱动蜂鸣器发声。

### 主要函数解析

#### 定时器初始化函数

```c
void init_timer(void) {
    EA = 1;            // 开总中断
    ET1 = 1;           // 定时器T1中断允许
    TMOD &= 0x0f;
    TMOD |= 0x00;      // 使用定时器T1的模式1（13位计数器）
    TR1 = 1;
}
```

该函数用于初始化定时器1，并设置为13位计数模式。

#### 按键扫描函数

```c
void ScanKey(void) {
    if (GPIO_KEY != 0xff) {
        if (GPIO_KEY == 0xff - 0x01) {
            TEMP_C = Z1;
        } else if (GPIO_KEY == 0xff - 0x02) {
            TEMP_C = Z2;
        } else if (GPIO_KEY == 0xff - 0x04) {
            TEMP_C = Z3;
        } else if (GPIO_KEY == 0xff - 0x08) {
            TEMP_C = Z4;
        } else if (GPIO_KEY == 0xff - 0x10) {
            TEMP_C = Z5;
        } else if (GPIO_KEY == 0xff - 0x20) {
            TEMP_C = Z6;
        }
        C = 460830 / TEMP_C;
        TH1 = (8192 - C) / 32;
        TL1 = (8192 - C) % 32;
        TR1 = 1;
        while (GPIO_KEY != 0xff);
        TR1 = 0;
    }
}
```

该函数用于扫描按键并根据按键值设置相应的频率常数。

#### 主函数

```c
void main() {
    init_timer();
    TR1 = 0;         // 关闭定时器
    sound = 1;       // 关闭蜂鸣器
    while (1) {
        ScanKey();   // 获取处理按下的键
    }
}
```

主函数初始化定时器并进入无限循环，持续检测按键输入。

#### 定时器中断函数

```c
void Time1(void) interrupt 3 {
    sound = !sound;               // 将P3.7引脚输出电平取反，形成方波
    TH1 = (8192 - C) / 32;      // 13位计数器TH0高8位的赋初值方法
    TL1 = (8192 - C) % 32;      // 13位计数器TL0低5位的赋初值方法
}
```

该函数用于定时器中断，通过改变蜂鸣器引脚的电平，产生方波，从而发出声音。

## 实验结果

通过按下不同的按键，蜂鸣器可以发出对应频率的声音，实现了简易电子琴的功能。各按键对应的音调准确，响应速度快，满足设计要求。

## 总结

本实验成功实现了一个基于51单片机的简易电子琴，通过按键控制蜂鸣器发出不同频率的声音。实验验证了定时器中断、按键扫描等基本技术在电子琴设计中的应用，为进一步的扩展和改进提供了基础。

## 资料
```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```

51单片机 Proteus仿真 6个按键的简易电子琴

1 利用键盘及数码管作为计算机的输入及显示模块





2 能进行10以内的减减乘除的基本运算，按键有0~9+-*/=

3 有清零“CR”按键

4 有记忆功能键 M+ RM M-，可以保存、显示并运用存储数据进行计算

1. M+：记忆当前数字，「加入」累加数字当中。

2. M-：记忆当前数字，以负数的形式「加入」累加数字当中。换句话说，就是把总数扣除当前数字的意思。

4. MR：Memory Recall的意思，将当前计算出来的数字呈现出来。

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# 实验报告：利用键盘及数码管实现基本计算器功能

## 一、实验背景

本实验旨在设计并实现一个简易计算器，能够通过键盘输入进行基本的加、减、乘、除运算，并通过数码管显示计算结果。计算器还应具备清零功能以及存储和调用中间计算结果的记忆功能。

## 二、实验器件

1. **单片机**：STC89C52RC

2. **键盘**：4x4矩阵键盘

3. **数码管**：共阴极七段数码管

4. **其他器件**：电阻、电容、跳线等

## 三、硬件连接

1. **矩阵键盘**：将键盘的行连接到P1.0至P1.3，列连接到P1.4至P1.7。

2. **数码管**：数码管的段选端连接到P0口，位选端连接到P2口。

3. **独立按键**：三个独立按键分别连接到P3.0、P3.1和P3.2，用于实现M+、M-、MR功能。

## 四、设计原理

### 1. 矩阵键盘扫描

通过P1口控制矩阵键盘，逐行扫描键盘，判断按键按下情况。通过行列信号组合，确定具体按键值。

```c
void KeyScan() {
    keyboPORT = 0xf0;
    if (keyboPORT != 0xf0) {
        delay(5);
        if (keyboPORT != 0xf0) {
            switch (keyboPORT) {
                case 0xe0: KeyValue = 0; break;
                case 0xd0: KeyValue = 1; break;
                case 0xb0: KeyValue = 2; break;
                case 0x70: KeyValue = 3; break;
            }
            keyboPORT = 0x0f;
            switch (keyboPORT) {
                case 0x0e: KeyValue = KeyValue; break;
                case 0x0d: KeyValue += 4; break;
                case 0x0b: KeyValue += 8; break;
                case 0x07: KeyValue += 12; break;
            }
            while (keyboPORT != 0x0f);
        }
    }
}
```

### 2. 基本运算功能

通过捕获键盘输入，存储表达式，然后进行加、减、乘、除运算，并显示结果。

```c
float CalculateSeries(char *exprs_str) {
    float Series_result = 0.0;
    switch (exprs_str[1]) {
        case '+': Series_result = (exprs_str[0] - '0') + (exprs_str[2] - '0'); break;
        case '-': Series_result = (exprs_str[0] - '0') - (exprs_str[2] - '0'); break;
        case '*': Series_result = (exprs_str[0] - '0') * (exprs_str[2] - '0'); break;
        case '/': Series_result = (exprs_str[0] - '0') / (exprs_str[2] - '0'); break;
    }
    return Series_result;
}
```

### 3. 数码管显示

通过数码管显示结果，使用四位数码管分别显示千位、百位、十位和个位的数值。

```c
void Display_Result(float d) {
    long temp = (long) (d * 10);
    // 显示个位
    P0 = 0xff;
    P2 = ~0x8;
    P0 = ~LEDData[temp % 10];
    delay(1);
    // 显示十位
    P0 = 0xff;
    P2 = ~0x4;
    P0 = ~(LEDData[temp % 100 / 10] | 0x80);
    delay(1);
    // 显示百位
    P0 = 0xff;
    P2 = ~0x2;
    P0 = ~LEDData[temp % 1000 / 100];
    delay(1);
    // 显示千位
    P0 = 0xff;
    P2 = ~0x1;
    P0 = ~LEDData[temp % 10000 / 1000];
    delay(1);
}
```

### 4. 记忆功能

实现M+、M-、MR功能，通过独立按键输入控制，分别执行累加、累减和显示存储结果。

```c
void main() {
    float result = 0.0, display_value = 0, temp = 0.0;
    char expression[5], inputChar;
    unsigned char key;
    while (1) {
        KeyScan();
        if (KeyValue != 0xff) {
            inputChar = MAP[KeyValue];
            KeyValue = 0xff;
            if ((inputChar >= '0') && (inputChar <= '9')) {
                expression[count++] = inputChar;
                display_value = inputChar - '0';
            } else if (strchr("+-*/=", inputChar)) {
                expression[count++] = inputChar;
                if (inputChar == '=') {
                    result = CalculateSeries(expression);
                    display_value = result;
                    temp = result;
                    count = 0;
                }
            } else if (inputChar == 'R') {
                result = 0;
                display_value = result;
                temp = 0;
                count = 0;
            }
        }
        key = KeySscanSI();
        if (key != 0xff) {
            switch (key) {
                case 1: temp += CalculateSeries(expression); display_value = temp; count = 0; break;
                case 2: temp -= CalculateSeries(expression); display_value = temp; count = 0; break;
                case 3: display_value = temp; break;
            }
        }
        Display_Result(display_value);
    }
}
```

## 五、实验总结

通过本次实验，成功实现了一个简易计算器的设计，能够进行基本的算术运算，并通过数码管显示结果。键盘输入和数码管显示配合良好，记忆功能有效。进一步的优化可以考虑增强运算功能，支持更复杂的表达式计算。

## 资料
```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```

51单片机 Proteus仿真 简易计算器设计 清零 十以内

![在这里插入图片描述](/static/img/images/01846.png)





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源码工程打开下载，仿真文件和代码：

```bash
http://dt2.8tupian.net/2/28880a69b22000.pg3
```

这段代码是基于8051单片机的C语言程序，用于驱动一个LED点阵显示器和一个蜂鸣器。以下是代码的主要组成部分和功能解释：

1. **头文件和宏定义**：  

   代码首先包含一些必要的头文件和宏定义，例如定时器配置、数据类型定义、音频频率宏定义等。

2. **硬件端口定义**：  

   使用`sbit`关键字定义了硬件端口的位，例如`P1^6`代表P1口的第6位，表示蜂鸣器。

3. **延时函数**：  

   `delay()`函数提供了一个简单的延时功能。

4. **定时器初始化函数**：  

   `init_timer()`函数初始化了定时器T1，配置了相关的定时器模式。

5. **LED点阵显示器驱动**：  

   `LedScreen_WrTwoByte()`函数用于向LED点阵显示器写入两个字节的数据。

6. **LED点阵数据表**：  

   `Digit_Tab[]`数组包含了用于显示数字0到9的数据。

7. **按键扫描功能**：  

   `ScanKey()`函数用于扫描按键输入，并根据按键的输入值更改LED点阵显示的内容和蜂鸣器的频率。

8. **主函数**：  

   `main()`函数是程序的入口点，首先初始化定时器和关闭蜂鸣器。然后，程序进入一个无限循环，其中不断扫描按键和更新LED点阵显示。

9. **定时器中断处理**：  

   `Time1()`函数是定时器T1的中断服务函数。当定时器T1溢出时，该函数会被调用，改变蜂鸣器的状态以产生声音。

总体来说，这段代码是一个简单的8051单片机应用程序，用于驱动LED点阵显示器和蜂鸣器。用户可以通过按键输入来改变LED点阵的显示内容和蜂鸣器的声音频率。

51单片机 Proteus仿真 简易电子琴 8*8点阵控制 显示

![在这里插入图片描述](/static/img/images/01848.jpeg)





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11、

基于单片机的风扇转速采集系统

基本要求:

a)设计风扇转速采集系统

b)风扇电机可调速

c)显示转速测量结果3位,分屏显示,精确到小数点后2位立,并与用示波器看到的光电开

关的信号计算得到的转速进行比较,分析它们之间的差别及产生的可能原因。

扩展要求:

滚动显示测量结果。

分析影响测量准确度的因素,并在现有条件上下提高测量准确度

# 实验报告：基于单片机的风扇转速采集系统

## 一、实验背景及目的

风扇转速采集系统是工业和家庭应用中常见的一个控制系统，主要用于监测风扇的转速并进行适当的调节，以达到高效节能和稳定运行的目的。本实验旨在设计一个基于单片机的风扇转速采集系统，通过调节风扇电机速度，并显示测量结果，与示波器计算结果进行比较，分析差异及其原因。同时，滚动显示测量结果并提高测量准确度。

## 二、硬件介绍

### 1. 单片机

使用的是8051系列单片机，它是一个8位的微控制器，广泛应用于各种嵌入式系统中。其主要特性包括：

- 4KB ROM

- 128字节RAM

- 32个I/O口线

- 2个16位定时/计数器

- 串行口

### 2. 电子元件

- 风扇电机

- 光电开关：用于检测风扇转速，通过接收反射或透射的光信号来计数。

- PWM模块：用于调节风扇电机的速度。

- LCD显示模块：用于显示风扇转速。

### 3. 连接关系

- 光电开关的输出连接到单片机的外部中断引脚。

- PWM输出通过驱动电路连接到风扇电机。

- LCD显示模块通过并行接口与单片机连接。

## 三、设计原理

### 1. 电路原理

电路主要由单片机、光电开关、风扇电机、PWM调速模块和LCD显示模块组成。光电开关检测风扇的旋转速度，输出脉冲信号至单片机的外部中断引脚。单片机根据接收到的脉冲信号计算转速，并通过PWM调节风扇电机速度，将转速结果显示在LCD上。

### 2. 程序原理

程序主要分为以下几个部分：

- **初始化部分**：设置定时器、外部中断和PWM输出。

- **PWM调速部分**：通过调整PWM的占空比来改变风扇电机的速度。

- **转速测量部分**：利用外部中断计数脉冲数，根据脉冲数计算转速。

- **显示部分**：将计算得到的转速显示在LCD上。

## 四、详细设计

### 1. 初始化系统
```c
void SystemInit() {
    TMOD = 0X21; // t1用来串口，t0定时
    TH0 = THC0;
    TL0 = TLC0;
    TH1 = 0xC0;
    TL1 = 0xC0;
    ET1 = 1;
    ET0 = 1;
    TR0 = 1;
    TR1 = 1;
    EX0 = 1; // 中断0用来测量转速
    IT0 = 1;
    EA = 1;
}
```

设置定时器模式，初始化定时器寄存器和外部中断。

### 2. PWM输出
```c
void PWMOUT() {
    if (cnt < PWMTime) {
        PWM_FC = 1;
    } else {
        PWM_FC = 0;
    }
    if (cnt > 1000) {
        cnt = 0;
    }
}
```

通过控制PWM的占空比来调节风扇电机的速度。

### 3. 设置风扇速度
```c
void SetSpeed() {
    if (AddSpeed == 0) {
        delay(200);
        if (AddSpeed == 0) {
            PWMTime += 1; // 加速PWM
        }
    }
    if (SubSpeed == 0) {
        delay(200);
        if (SubSpeed == 0) {
            PWMTime -= 1; // 减速PWM
        }
    }
    if (PWMTime > 1000) {
        PWMTime = 1000;
    } else if (PWMTime < 0) {
        PWMTime = 0;
    }
}
```

通过按钮控制风扇速度的增加和减少。

### 4. 外部中断
```c
void int0() interrupt 0 {
    Inpluse++;
}
```

通过外部中断计数脉冲数。

### 5. 定时器中断
```c
void t0() interrupt 1 {
    static unsigned int time = 0;
    TH0 = THC0;
    TL0 = TLC0; // 每2ms执行一次这个中断函数
    time++; // 转速测量周期
    if (time > 500) {
        zs = 1;
        time = 0;
        num = Inpluse; // 计算转速
        Inpluse = 0;
    }
    PWMOUT();
}
```

定时器中断用于周期性测量转速和输出PWM信号。

### 6. 主函数
```c
void main() {
    SystemInit();
    init();
    zs = 1;
    while (1) {
        SetSpeed();
        if (zs == 1) {
            zs = 0;
            cc[6] = num / 1000 + '0';
            cc[7] = num / 100 % 10 + '0';
            cc[8] = num / 10 % 10 + '0';
            cc[9] = num % 10 + '0';
            LCD_Write_String(0, 0, cc);
        }
    }
}
```

主函数初始化系统，设置风扇速度并显示转速。

## 五、实验结果与分析

### 1. 实测结果与示波器计算结果比较

通过LCD显示和示波器测量的转速进行比较，分析两者之间的差异。通常情况下，示波器测量的转速较为精确，而单片机系统由于存在一定的延迟和误差，可能会与示波器结果有所不同。

### 2. 影响测量准确度的因素

- 光电开关的精度

- 单片机的计数精度

- 程序中断延迟

- PWM调速的稳定性

### 3. 提高测量准确度的方法

- 使用更高精度的光电开关

- 优化程序，减少中断延迟

- 增加滤波电路，减小电机抖动

- 使用更高频率的PWM信号，提高调速的平滑性

## 六、总结

通过本次实验，我们成功设计并实现了一个基于单片机的风扇转速采集系统。该系统能够有效地调节风扇速度，并实时显示转速。通过与示波器测量结果的比较，我们分析了系统的准确度并提出了改进措施。本实验为进一步研究和开发更高精度的转速测量系统提供了基础。

## 资料
```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```

【TB作品】51单片机 Proteus仿真 基于单片机的风扇转速采集系统 电机转速采集

我是一个专注技术分享的博主,尤其爱搞深度学习和单片机电子。你现在看到的是我的个人博客网站。