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【电子竞赛预热赛】+自动恒温控制系统的实现(2)

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 楼主| jinglixixi 发表于 2017-11-21 10:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
电子, 恒温控制系统, pi, IO, gp
本帖最后由 jinglixixi 于 2017-11-21 10:13 编辑

   下位机的开发平台选取KEIL V4.0，并由C51编程来实现功能要求。
相关的功能程序如下：
1. 液晶屏显示程序
2. 参数设置程序
3. 温度检测与控制程序
4. 串行通讯程序

   液晶屏的连接与显示程序
        LCD5110为3.3V的显示器件，并以SPI的通讯方式来进行控制，为节省管脚，直接将CS引脚以GND相连，其信号引脚的连接情况如下：
       SCLK--PC.3
       DIN --PC.2
       DC  --PC.1
       RST --PC.0
      此外，可以将用背光引脚与一个GPIO口相连以控制背光的亮灭。

      定义LCD5110信号引脚输出高低电平的语句如下：
       #define SetLCD_SCLK_High()         { GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_3, Bit_SET);}
       #define SetLCD_SCLK_Low()          { GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_3, Bit_RESET);}

       #define SetLCD_SDIN_High()          { GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_2, Bit_SET);}
       #define SetLCD_SDIN_Low()          { GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_2, Bit_RESET);}

       #define SetLCD_DC_High()            { GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_1, Bit_SET);}
       #define SetLCD_DC_Low()             { GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_1, Bit_RESET);}

       #define SetLCD_RST_High()           { GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_0, Bit_SET);}
       #define SetLCD_RST_Low()           { GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_0, Bit_RESET);}

        配置相应引脚的函数如下：
复制
  1. void GPIO_Configuration(void) 
    

  2. { 
    

  3.     RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOC, ENABLE);  
    

  4.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_0;   
      对应的初始化程序为：
复制
  1. void LCD_Init(void)
    

  2. {
    

  3.         SetLCD_RST_Low();    
    

  4.         delay_1us();
    

  5.         SetLCD_RST_High();    
    

  6.         delay_1us();
    

  7.         delay_1us();
    

  8.         LCD_write_CMD(0x21);
    

  9.         LCD_write_CMD(0xc0);
    

  10.         LCD_write_CMD(0x06);
    

  11.         LCD_write_CMD(0x13);
    

  12.         LCD_write_CMD(0x20);
    

  13.         LCD_Clear();           
    

  14.         LCD_write_CMD(0x0c);        
    

  15. }

         实现初始显示界面的语句如下：
复制
  1.          GPIO_Configuration();        
    

  2.          GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_9, Bit_SET);
    

  3.          LCD_Init();
    

  4.          LCD_Clear();
    

  5.          LCD_write_english_string(0,0,"nokia5110 v1.0");
    

  6.          LCD_write_english_string(0,2,"x1= ");
    

  7.          LCD_write_english_string(0,3,"x2= ");
    

  8.          LCD_write_english_string(0,4,"temp= ");
    

  9.          LCD_set_XY(42,2);
    

  10.          LCD_write_char(i+0x30);

        其界面效果如图2所示，由于当前温度低于温度下限，故加热器应开启以蓝色LED指示。
图片1.png
图2 界面显示效果

参数设置及程序
       参数设置在温控系统中是十分重要的，否则温控器只能对某个固定温度区域进行控制。
为简化设计，这里是采用软按键来进行参数设置，它共有4个键，分别对应+1、-1、移位和确认处理。
       4个键位分别与PB2、PB10、PB11、PB12相连，其引脚配置函数如下：
复制
  1. void Key_IN(void)
    

  2. {
    

  3.      RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOB, ENABLE);  
    

  4.      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_12;
    

  5.      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_IN;
    

  6.      GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
    

  7.      GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_UP; 
    

  8.      GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    

  9. }

          实现上下限设置的程序如下：
复制
  1.       f==2;
    

  2.       while(f)
    

  3.           {
    

  4.                         if(f==2) LCD_set_XY(42,2);
    

  5.                         if(f==1) LCD_set_XY(42,3);
    

  6.                         if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_12)==0)
    

  7.                         {
    

  8.                                 i--;
    

  9.                         }
    

  10.                                 
    

  11.                         if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_10)==0)  //  确认键
    

  12.                         {
    

  13.                                         if(f==1)  
    

  14.                                         {
    

  15.                                                 x2=i;
    

  16.                                                 f=0;
    

  17.                                         }
    

  18.                                         
    

  19.                                         if(f==2)  
    

  20.                                         {
    

  21.                                                 x1=i;
    

  22.                                                 i=0;
    

  23.                                                 f=1;
    

  24.                                                 LCD_set_XY(42,3);
    

  25.                                         }
    

  26.                                 }
    

  27.                                 
    

  28.                                 if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11)==0)
    

  29.                                 {
    

  30.                                         i++;
    

  31.                                 }
    

  32.                                 
    

  33.                                 if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_2)==0)
    

  34.                                 {
    

  35.                                        i=i*10;
    

  36.                                 }
    

  37.                                 LCD_write_char(i/1000+0x30);
    

  38.                                 LCD_write_char(i%1000/100+0x30);
    

  39.                                 LCD_write_char(i%100/10+0x30);
    

  40.                                 LCD_write_char('.');
    

  41.                                 LCD_write_char(i%10+0x30);
    

  42.                                 for(k=0;k<20;k++)
    

  43.                                 {
    

  44.                                    Delay(60000);
    

  45.                                 }
    

  46.                   }

温度检测与控制
      DS18B20是一种使用广泛的单总线器件，其实它还有一种防水型的封装形式，如图3所示。由于手头没有就暂时用塑料封装的吧。
图片2.png
图3 防水型DS18B20


      与DS18B20相连的引脚是PC4，由于该温度传感器只有一条数据引脚，故分时进行输入和输出处理，其相应的引脚配置函数如下：
复制
  1. void DS18B20_IO_IN(void)
    

  2. {
    

  3.      GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; 
    

  4.      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_4 ;
    

  5.      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_IN;
    

  6.      GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;
    

  7.      GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
    

  8.      GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_NOPULL;
    

  9.      GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
    

  10. }
    

  11. void DS18B20_IO_OUT(void)
    

  12. {
    

  13.      GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;  
    

  14.      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_4 ;//4
    

  15.      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_OUT;
    

  16.      GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    

  17.      GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
    

  18.      GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_NOPULL;
    

  19.      GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
    

  20. }

         实现温度检测与控制的程序如下：      
复制
  1.         while (1)  
    

  2.         { 
    

  3.                    DS18B20_Convert();
    

  4.                    tempL = DS18B20_Read_Byte(); // LSB   
    

  5.                    tempH = DS18B20_Read_Byte(); // MSB  
    

  6.                    j=tempH*16+tempL/16;
    

  7.                    LCD_set_XY(42,4);
    

  8.                    LCD_write_char(j/100+0x30);
    

  9.                    LCD_write_char(j%100/10+0x30);
    

  10.                    LCD_write_char(j%10+0x30);
    

  11.                    LCD_write_char('.');
    

  12.                    LCD_write_char((tempL%16)*10/16+0x30);
    

  13.                    i=j*10+(tempL%16)*10/16;
    

  14.                    if(i>=x1) GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_8, Bit_RESET);
    

  15.                    if(i<=x2) GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_8, Bit_SET);
    

  16.                   Delay(5000);        
    

  17.       }  

    由于手头的电加热棒还未找到，目前只以指示灯来模拟继电器的工作状态变化，后续再将继电器和加热棒接上验证一下控制效果。图4为温度超过上限，关闭加热器即关闭蓝色LED。通过模拟验证可发现，检测与反应的精度可达0.1度，要想达到控制的高精度就要看控制算法了。
       此外，为了上传数据来绘制波形图，还需提交串行通讯的功能，并为指令的发送提供支持。
图片3.png
图4 温度模拟控制



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相关帖子
caijie001 发表于 2017-11-21 10:19 | 显示全部楼层
不错哦
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caijie001 发表于 2017-11-21 10:21 | 显示全部楼层
温度上下限不能相差太大，不然达不到恒温的目的
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 楼主| jinglixixi 发表于 2017-11-21 10:34 | 显示全部楼层
caijie001 发表于 2017-11-21 10:21
温度上下限不能相差太大，不然达不到恒温的目的

有道理，否则造成控制偏差也会加大，尤其是在没有保温箱得情况下。
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caijie001 发表于 2017-11-22 23:30 | 显示全部楼层
看你的更新了，录个视频更好
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 楼主| jinglixixi 发表于 2017-11-23 07:56 | 显示全部楼层
caijie001 发表于 2017-11-22 23:30
看你的更新了，录个视频更好

尽快把上位机部分解决了，争取弄个完整的。
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caijie001 发表于 2017-11-24 07:52 | 显示全部楼层
jinglixixi 发表于 2017-11-23 07:56
尽快把上位机部分解决了，争取弄个完整的。

楼主加油哦，尽可能把资料都开源起来，让大家学习学习
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arm28335 发表于 2017-11-24 11:12 | 显示全部楼层
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