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基于 51 單片機的簡易溫度控制系統：電路 + 功能全解析
最近搗鼓了個基于 51 單片機的溫度控制小項目，電路不復雜但功能挺實用，分享給大家～
一、電路核心組成
整個系統圍繞 51 單片機最小系統展開，搭配了這些模塊：
單片機最小系統：51 芯片 + 12MHz 晶振（X1）+ 復位電路（R3、C1），是系統的 “大腦”。
溫度檢測模塊：DS18B20 傳感器（U2），負責采集環境溫度。
顯示模塊：LCD1602 液晶屏幕，用來實時顯示溫度數值。
按鍵模塊：“遞增 / 遞減” 按鍵，可設置溫度閾值。
執行 & 指示模塊：
升溫裝置（比如加熱元件）+ 升溫指示燈（D2）；
雙色指示燈（D1 紅 / 綠）：用來提示溫度狀態（比如超閾值亮紅、正常亮綠）。
二、實際功能是啥？
這個小系統能實現 **“溫度采集 + 顯示 + 閾值控制”** 的閉環邏輯：
溫度采集：DS18B20 實時測溫度，把數據傳給單片機；
顯示：LCD1602 同步顯示當前溫度、設定的閾值；
閾值控制：通過 “遞增 / 遞減” 鍵設定目標溫度范圍；
狀態反饋：
當實際溫度低于閾值→觸發 “升溫” 裝置工作，同時 D2 亮燈提示；
溫度達到閾值→升溫裝置停止，雙色燈根據溫度狀態亮紅 / 綠燈。
比如你把它當簡易溫控器：設定 25℃為閾值，溫度低于 25℃時自動加熱，到 25℃就停，還能直觀看到溫度變化～
三、為啥說它實用？
電路成本低（都是常用元件）、邏輯清晰，適合單片機新手練手 —— 既練了傳感器通信（DS18B20 的單總線協議），又練了 LCD 顯示、按鍵交互、IO 口控制外設的基礎用法，稍微改改還能拓展成 “魚缸溫控”“小空間保溫” 這類實際場景的裝置～
要不要我幫你整理一份這個系統的核心代碼框架（包含溫度讀取、LCD 顯示、按鍵控制的基礎邏輯）？
需要
以下是基于 51 單片機的簡易溫度控制系統核心代碼框架，包含 DS18B20 溫度讀取、LCD1602 顯示、按鍵閾值設置、加熱邏輯控制 四大核心功能，代碼注釋詳細，新手可直接參考移植：
核心代碼框架（Keil C51 編寫）
c
運行
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
// ********** 引腳定義 **********
// LCD1602引腳
sbit LCD_RS = P2^0; // 寄存器選擇引腳
sbit LCD_RW = P2^1; // 讀寫控制引腳
sbit LCD_EN = P2^2; // 使能引腳
#define LCD_DATA P0 // 數據端口
// DS18B20引腳（可自定義，此處用P3^7）
sbit DQ = P3^7;
// 按鍵引腳（遞增/遞減，此處用P3^2/P3^3，下拉電阻）
sbit KEY_ADD = P3^2;
sbit KEY_SUB = P3^3;
// 執行器引腳（加熱裝置+指示燈）
sbit HEATER = P1^0; // 加熱元件控制（高電平工作）
sbit LED_HEAT = P1^1; // 加熱指示燈（高電平亮）
sbit LED_RED = P1^2; // 溫度超閾值紅燈
sbit LED_GREEN = P1^3;// 溫度正常綠燈
// 全局變量
unsigned char temp_val; // 實際溫度值（整數部分，單位℃）
unsigned char set_val = 25; // 溫度閾值（默認25℃）
bit flag_temp_updata = 0; // 溫度更新標志位
// ********** 延時函數（通用）**********
// 微秒級延時（參數：us，12MHz晶振）
void delay_us(unsigned int us) {
while(us--) _nop_();
}
// 毫秒級延時（參數：ms，12MHz晶振）
void delay_ms(unsigned int ms) {
unsigned int i, j;
for(i = ms; i > 0; i--)
for(j = 110; j > 0; j--);
}
// ********** LCD1602驅動函數 **********
// LCD寫命令函數
void LCD_WriteCmd(unsigned char cmd) {
LCD_RS = 0; // 命令模式
LCD_RW = 0; // 寫模式
LCD_DATA = cmd;
LCD_EN = 1; // 高電平鎖存
delay_us(10);
LCD_EN = 0; // 低電平完成
delay_ms(2); // 命令執行延時
}
// LCD寫數據函數
void LCD_WriteData(unsigned char dat) {
LCD_RS = 1; // 數據模式
LCD_RW = 0; // 寫模式
LCD_DATA = dat;
LCD_EN = 1;
delay_us(10);
LCD_EN = 0;
delay_ms(1);
}
// LCD初始化函數（1602標準初始化流程）
void LCD_Init() {
delay_ms(15); // 上電等待穩定
LCD_WriteCmd(0x38); // 8位數據接口，2行顯示，5*8點陣
LCD_WriteCmd(0x0c); // 開顯示，關光標
LCD_WriteCmd(0x06); // 光標自動右移，不滾屏
LCD_WriteCmd(0x01); // 清屏
}
// LCD顯示字符串（x：列0-15，y：行0-1，str：字符串指針）
void LCD_ShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str) {
if(y == 0) LCD_WriteCmd(0x80 + x); // 第1行起始地址
else LCD_WriteCmd(0xc0 + x); // 第2行起始地址
while(*str != '\0') {
LCD_WriteData(*str);
str++;
}
}
// LCD顯示單個數字（x：列，y：行，num：0-9）
void LCD_ShowNum(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char num) {
if(y == 0) LCD_WriteCmd(0x80 + x);
else LCD_WriteCmd(0xc0 + x);
LCD_WriteData(num + '0'); // 數字轉ASCII碼
}
// ********** DS18B20溫度讀取函數 **********
// DS18B20復位（返回1：存在傳感器，0：不存在）
bit DS18B20_Reset() {
bit ack;
DQ = 0; // 拉低總線480-960us
delay_us(600);
DQ = 1; // 釋放總線
delay_us(80); // 等待傳感器響應
ack = DQ; // 傳感器拉低總線表示響應
while(!DQ); // 等待傳感器釋放總線
return ~ack; // 存在返回1，不存在返回0
}
// 寫1位數據到DS18B20
void DS18B20_WriteBit(bit bit_val) {
DQ = 0;
delay_us(2); // 拉低至少1us
DQ = bit_val; // 寫1保持高，寫0保持低
delay_us(60); // 保持60us
DQ = 1; // 釋放總線
}
// 寫1字節數據到DS18B20
void DS18B20_WriteByte(unsigned char byte_val) {
unsigned char i;
for(i = 0; i < 8; i++) {
DS18B20_WriteBit(byte_val & 0x01); // 從最低位開始寫
byte_val >>= 1;
}
}
// 從DS18B20讀1位數據
bit DS18B20_ReadBit() {
bit bit_val;
DQ = 0;
delay_us(2); // 拉低1us
DQ = 1; // 釋放總線
delay_us(1); // 等待數據穩定
bit_val = DQ; // 讀取數據
delay_us(60); // 保持60us
return bit_val;
}
// 從DS18B20讀1字節數據
unsigned char DS18B20_ReadByte() {
unsigned char i, byte_val = 0;
for(i = 0; i < 8; i++) {
byte_val >>= 1;
if(DS18B20_ReadBit()) byte_val |= 0x80; // 從最低位開始讀
}
return byte_val;
}
// 讀取DS18B20溫度值（返回整數部分，精度0.5℃簡化）
void DS18B20_ReadTemp() {
unsigned char temp_low, temp_high;
if(DS18B20_Reset()) { // 傳感器存在
DS18B20_WriteByte(0xcc); // 跳過ROM指令（單傳感器無需尋址）
DS18B20_WriteByte(0x44); // 啟動溫度轉換
delay_ms(100); // 等待轉換完成（DS18B20轉換時間約100ms）
DS18B20_Reset();
DS18B20_WriteByte(0xcc);
DS18B20_WriteByte(0xbe); // 讀取溫度寄存器
temp_low = DS18B20_ReadByte(); // 溫度低8位
temp_high = DS18B20_ReadByte(); // 溫度高8位
// 計算整數溫度（忽略小數部分，簡化處理）
temp_val = (temp_high << 4) | (temp_low >> 4);
// 處理負溫度（此處簡化，若需支持負溫可補充邏輯）
if(temp_high & 0x80) temp_val = -temp_val;
flag_temp_updata = 1; // 標記溫度已更新
}
}
// ********** 按鍵處理函數（消抖+閾值調整）**********
void Key_Handle() {
// 遞增按鍵（消抖處理）
if(KEY_ADD == 0) {
delay_ms(20); // 消抖延時
if(KEY_ADD == 0) {
if(set_val < 50) set_val++; // 閾值上限50℃（可自定義）
while(!KEY_ADD); // 等待按鍵松開
}
}
// 遞減按鍵（消抖處理）
if(KEY_SUB == 0) {
delay_ms(20);
if(KEY_SUB == 0) {
if(set_val > 10) set_val--; // 閾值下限10℃（可自定義）
while(!KEY_SUB);
}
}
}
// ********** 溫控邏輯處理函數 **********
void Temp_Control() {
if(flag_temp_updata) { // 溫度已更新才執行邏輯
flag_temp_updata = 0;
// 溫度 < 閾值：啟動加熱
if(temp_val < set_val) {
HEATER = 1; // 加熱元件工作
LED_HEAT = 1; // 加熱指示燈亮
LED_RED = 0; // 紅燈滅
LED_GREEN = 0; // 綠燈滅
}
// 溫度 >= 閾值：停止加熱
else {
HEATER = 0; // 加熱元件停止
LED_HEAT = 0; // 加熱指示燈滅
// 溫度在閾值±1℃：綠燈（正常）
if(temp_val <= set_val + 1) {
LED_GREEN = 1;
LED_RED = 0;
}
// 溫度超閾值+1℃：紅燈（過熱提示）
else {
LED_RED = 1;
LED_GREEN = 0;
}
}
}
}
// ********** LCD顯示更新函數 **********
void LCD_Updata() {
// 第1行：顯示當前溫度 "Temp: XX ℃"
LCD_ShowStr(0, 0, "Temp: ");
LCD_ShowNum(6, 0, temp_val / 10); // 十位
LCD_ShowNum(7, 0, temp_val % 10); // 個位
LCD_ShowStr(9, 0, " ℃");
// 第2行：顯示設定閾值 "Set: XX ℃"
LCD_ShowStr(0, 1, "Set: ");
LCD_ShowNum(6, 1, set_val / 10); // 十位
LCD_ShowNum(7, 1, set_val % 10); // 個位
LCD_ShowStr(9, 1, " ℃");
}
// ********** 主函數（程序入口）**********
void main() {
LCD_Init(); // 初始化LCD1602
HEATER = 0; // 初始關閉加熱
LED_HEAT = 0;
LED_RED = 0;
LED_GREEN = 0;
LCD_ShowStr(0, 0, "System Init...");
delay_ms(1000);
LCD_WriteCmd(0x01); // 清屏
while(1) { // 死循環，持續運行
DS18B20_ReadTemp(); // 讀取溫度（約100ms一次）
Key_Handle(); // 按鍵檢測（閾值調整）
Temp_Control(); // 溫控邏輯（加熱控制）
LCD_Updata(); // 更新LCD顯示
delay_ms(50); // 循環延時，穩定系統
}
}
代碼說明 & 使用注意事項
引腳適配：代碼中引腳定義（如 DS18B20、按鍵、執行器）需與你的硬件電路完全對應，否則功能異常（比如把DQ改到 P3^6，就需要同步修改sbit DQ = P3^6）。
精度擴展：當前代碼只取溫度整數部分，若需 0.5℃精度，可讀取temp_low的低 4 位（temp_low & 0x0f），判斷是否為 8（即 0.5℃），在 LCD 顯示時補充 “XX.5℃” 邏輯。
閾值范圍：代碼中閾值限制在 10-50℃，可通過修改Key_Handle()中的if(set_val < 50)和if(set_val > 10)調整。
硬件配合：
加熱元件建議用繼電器驅動（51 單片機 IO 口電流小，直接接大功率元件會燒芯片）；
按鍵需接下拉電阻（10kΩ），避免電平抖動；
DS18B20 需外接 4.7kΩ 上拉電阻到 VCC，否則無法通信。
拓展方向
增加蜂鳴器報警：溫度超閾值（如 > 50℃）時觸發蜂鳴器；
增加掉電保存：用 EEPROM（如 AT24C02）存儲設定閾值，下次上電自動加載；
提升精度：支持小數溫度顯示（如 18.5℃）；
遠程監控：通過串口將溫度數據上傳到電腦（需添加串口通信代碼）。
如果需要針對你的硬件電路調整引腳、補充某部分功能（如負溫處理、蜂鳴器報警），可以告訴我具體需求，我會進一步優化代碼～
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