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基于 51 单片机的简易温度控制系统：电路 + 功能全解析
最近捣鼓了个基于 51 单片机的温度控制小项目，电路不复杂但功能挺实用，分享给大家～
一、电路核心组成
整个系统围绕 51 单片机最小系统展开，搭配了这些模块：
单片机最小系统：51 芯片 + 12MHz 晶振（X1）+ 复位电路（R3、C1），是系统的 “大脑”。
温度检测模块：DS18B20 传感器（U2），负责采集环境温度。
显示模块：LCD1602 液晶屏幕，用来实时显示温度数值。
按键模块：“递增 / 递减” 按键，可设置温度阈值。
执行 & 指示模块：
升温装置（比如加热元件）+ 升温指示灯（D2）；
双色指示灯（D1 红 / 绿）：用来提示温度状态（比如超阈值亮红、正常亮绿）。
二、实际功能是啥？
这个小系统能实现 **“温度采集 + 显示 + 阈值控制”** 的闭环逻辑：
温度采集：DS18B20 实时测温度，把数据传给单片机；
显示：LCD1602 同步显示当前温度、设定的阈值；
阈值控制：通过 “递增 / 递减” 键设定目标温度范围；
状态反馈：
当实际温度低于阈值→触发 “升温” 装置工作，同时 D2 亮灯提示；
温度达到阈值→升温装置停止，双色灯根据温度状态亮红 / 绿灯。
比如你把它当简易温控器：设定 25℃为阈值，温度低于 25℃时自动加热，到 25℃就停，还能直观看到温度变化～
三、为啥说它实用？
电路成本低（都是常用元件）、逻辑清晰，适合单片机新手练手 —— 既练了传感器通信（DS18B20 的单总线协议），又练了 LCD 显示、按键交互、IO 口控制外设的基础用法，稍微改改还能拓展成 “鱼缸温控”“小空间保温” 这类实际场景的装置～
要不要我帮你整理一份这个系统的核心代码框架（包含温度读取、LCD 显示、按键控制的基础逻辑）？
需要
以下是基于 51 单片机的简易温度控制系统核心代码框架，包含 DS18B20 温度读取、LCD1602 显示、按键阈值设置、加热逻辑控制 四大核心功能，代码注释详细，新手可直接参考移植：
核心代码框架（Keil C51 编写）
c
运行
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
// ********** 引脚定义 **********
// LCD1602引脚
sbit LCD_RS = P2^0; // 寄存器选择引脚
sbit LCD_RW = P2^1; // 读写控制引脚
sbit LCD_EN = P2^2; // 使能引脚
#define LCD_DATA P0 // 数据端口
// DS18B20引脚（可自定义，此处用P3^7）
sbit DQ = P3^7;
// 按键引脚（递增/递减，此处用P3^2/P3^3，下拉电阻）
sbit KEY_ADD = P3^2;
sbit KEY_SUB = P3^3;
// 执行器引脚（加热装置+指示灯）
sbit HEATER = P1^0; // 加热元件控制（高电平工作）
sbit LED_HEAT = P1^1; // 加热指示灯（高电平亮）
sbit LED_RED = P1^2; // 温度超阈值红灯
sbit LED_GREEN = P1^3;// 温度正常绿灯
// 全局变量
unsigned char temp_val; // 实际温度值（整数部分，单位℃）
unsigned char set_val = 25; // 温度阈值（默认25℃）
bit flag_temp_updata = 0; // 温度更新标志位
// ********** 延时函数（通用）**********
// 微秒级延时（参数：us，12MHz晶振）
void delay_us(unsigned int us) {
while(us--) _nop_();
}
// 毫秒级延时（参数：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驱动函数 **********
// LCD写命令函数
void LCD_WriteCmd(unsigned char cmd) {
LCD_RS = 0; // 命令模式
LCD_RW = 0; // 写模式
LCD_DATA = cmd;
LCD_EN = 1; // 高电平锁存
delay_us(10);
LCD_EN = 0; // 低电平完成
delay_ms(2); // 命令执行延时
}
// LCD写数据函数
void LCD_WriteData(unsigned char dat) {
LCD_RS = 1; // 数据模式
LCD_RW = 0; // 写模式
LCD_DATA = dat;
LCD_EN = 1;
delay_us(10);
LCD_EN = 0;
delay_ms(1);
}
// LCD初始化函数（1602标准初始化流程）
void LCD_Init() {
delay_ms(15); // 上电等待稳定
LCD_WriteCmd(0x38); // 8位数据接口，2行显示，5*8点阵
LCD_WriteCmd(0x0c); // 开显示，关光标
LCD_WriteCmd(0x06); // 光标自动右移，不滚屏
LCD_WriteCmd(0x01); // 清屏
}
// LCD显示字符串（x：列0-15，y：行0-1，str：字符串指针）
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显示单个数字（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'); // 数字转ASCII码
}
// ********** DS18B20温度读取函数 **********
// DS18B20复位（返回1：存在传感器，0：不存在）
bit DS18B20_Reset() {
bit ack;
DQ = 0; // 拉低总线480-960us
delay_us(600);
DQ = 1; // 释放总线
delay_us(80); // 等待传感器响应
ack = DQ; // 传感器拉低总线表示响应
while(!DQ); // 等待传感器释放总线
return ~ack; // 存在返回1，不存在返回0
}
// 写1位数据到DS18B20
void DS18B20_WriteBit(bit bit_val) {
DQ = 0;
delay_us(2); // 拉低至少1us
DQ = bit_val; // 写1保持高，写0保持低
delay_us(60); // 保持60us
DQ = 1; // 释放总线
}
// 写1字节数据到DS18B20
void DS18B20_WriteByte(unsigned char byte_val) {
unsigned char i;
for(i = 0; i < 8; i++) {
DS18B20_WriteBit(byte_val & 0x01); // 从最低位开始写
byte_val >>= 1;
}
}
// 从DS18B20读1位数据
bit DS18B20_ReadBit() {
bit bit_val;
DQ = 0;
delay_us(2); // 拉低1us
DQ = 1; // 释放总线
delay_us(1); // 等待数据稳定
bit_val = DQ; // 读取数据
delay_us(60); // 保持60us
return bit_val;
}
// 从DS18B20读1字节数据
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; // 从最低位开始读
}
return byte_val;
}
// 读取DS18B20温度值（返回整数部分，精度0.5℃简化）
void DS18B20_ReadTemp() {
unsigned char temp_low, temp_high;
if(DS18B20_Reset()) { // 传感器存在
DS18B20_WriteByte(0xcc); // 跳过ROM指令（单传感器无需寻址）
DS18B20_WriteByte(0x44); // 启动温度转换
delay_ms(100); // 等待转换完成（DS18B20转换时间约100ms）
DS18B20_Reset();
DS18B20_WriteByte(0xcc);
DS18B20_WriteByte(0xbe); // 读取温度寄存器
temp_low = DS18B20_ReadByte(); // 温度低8位
temp_high = DS18B20_ReadByte(); // 温度高8位
// 计算整数温度（忽略小数部分，简化处理）
temp_val = (temp_high << 4) | (temp_low >> 4);
// 处理负温度（此处简化，若需支持负温可补充逻辑）
if(temp_high & 0x80) temp_val = -temp_val;
flag_temp_updata = 1; // 标记温度已更新
}
}
// ********** 按键处理函数（消抖+阈值调整）**********
void Key_Handle() {
// 递增按键（消抖处理）
if(KEY_ADD == 0) {
delay_ms(20); // 消抖延时
if(KEY_ADD == 0) {
if(set_val < 50) set_val++; // 阈值上限50℃（可自定义）
while(!KEY_ADD); // 等待按键松开
}
}
// 递减按键（消抖处理）
if(KEY_SUB == 0) {
delay_ms(20);
if(KEY_SUB == 0) {
if(set_val > 10) set_val--; // 阈值下限10℃（可自定义）
while(!KEY_SUB);
}
}
}
// ********** 温控逻辑处理函数 **********
void Temp_Control() {
if(flag_temp_updata) { // 温度已更新才执行逻辑
flag_temp_updata = 0;
// 温度 < 阈值：启动加热
if(temp_val < set_val) {
HEATER = 1; // 加热元件工作
LED_HEAT = 1; // 加热指示灯亮
LED_RED = 0; // 红灯灭
LED_GREEN = 0; // 绿灯灭
}
// 温度 >= 阈值：停止加热
else {
HEATER = 0; // 加热元件停止
LED_HEAT = 0; // 加热指示灯灭
// 温度在阈值±1℃：绿灯（正常）
if(temp_val <= set_val + 1) {
LED_GREEN = 1;
LED_RED = 0;
}
// 温度超阈值+1℃：红灯（过热提示）
else {
LED_RED = 1;
LED_GREEN = 0;
}
}
}
}
// ********** LCD显示更新函数 **********
void LCD_Updata() {
// 第1行：显示当前温度 "Temp: XX ℃"
LCD_ShowStr(0, 0, "Temp: ");
LCD_ShowNum(6, 0, temp_val / 10); // 十位
LCD_ShowNum(7, 0, temp_val % 10); // 个位
LCD_ShowStr(9, 0, " ℃");
// 第2行：显示设定阈值 "Set: XX ℃"
LCD_ShowStr(0, 1, "Set: ");
LCD_ShowNum(6, 1, set_val / 10); // 十位
LCD_ShowNum(7, 1, set_val % 10); // 个位
LCD_ShowStr(9, 1, " ℃");
}
// ********** 主函数（程序入口）**********
void main() {
LCD_Init(); // 初始化LCD1602
HEATER = 0; // 初始关闭加热
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) { // 死循环，持续运行
DS18B20_ReadTemp(); // 读取温度（约100ms一次）
Key_Handle(); // 按键检测（阈值调整）
Temp_Control(); // 温控逻辑（加热控制）
LCD_Updata(); // 更新LCD显示
delay_ms(50); // 循环延时，稳定系统
}
}
代码说明 & 使用注意事项
引脚适配：代码中引脚定义（如 DS18B20、按键、执行器）需与你的硬件电路完全对应，否则功能异常（比如把DQ改到 P3^6，就需要同步修改sbit DQ = P3^6）。
精度扩展：当前代码只取温度整数部分，若需 0.5℃精度，可读取temp_low的低 4 位（temp_low & 0x0f），判断是否为 8（即 0.5℃），在 LCD 显示时补充 “XX.5℃” 逻辑。
阈值范围：代码中阈值限制在 10-50℃，可通过修改Key_Handle()中的if(set_val < 50)和if(set_val > 10)调整。
硬件配合：
加热元件建议用继电器驱动（51 单片机 IO 口电流小，直接接大功率元件会烧芯片）；
按键需接下拉电阻（10kΩ），避免电平抖动；
DS18B20 需外接 4.7kΩ 上拉电阻到 VCC，否则无法通信。
拓展方向
增加蜂鸣器报警：温度超阈值（如 > 50℃）时触发蜂鸣器；
增加掉电保存：用 EEPROM（如 AT24C02）存储设定阈值，下次上电自动加载；
提升精度：支持小数温度显示（如 18.5℃）；
远程监控：通过串口将温度数据上传到电脑（需添加串口通信代码）。
如果需要针对你的硬件电路调整引脚、补充某部分功能（如负温处理、蜂鸣器报警），可以告诉我具体需求，我会进一步优化代码～
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