基于89c51单片机的智能温度空调系统的设计与应用.docx
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基于89c51单片机的智能温度空调系统的设计与应用.docx
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基于89c51单片机的智能温度空调系统的设计与应用
智能温度空调系统的设计与开发
——SRTP项目
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所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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学位论文原创性声明
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3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
4)图表应绘制于无格子的页面上
5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
摘要
空调现在已经深深的融入了人们生活中的每一个角落,优良的空调系统能够为人们生活带来很多的方便。
温度传感的原理被应用到现在电子设计的各个角落,大到农业大棚的室内温度调节、小到电脑散热器的工作,凡是与温度打交到的地方都离不开智能温度系统。
我们设计的电路是基于单片机的智能温度系统开发与设计。
利用DS18B20这类常见的温度传感器测量温度,89C52处理信息。
继电器电路控制模拟压缩机的微型电风扇以及加热的陶瓷环形电阻。
设计前期主要是仿真,利用KEIL平台和proteus的联合仿真调试电路和程序,后期使用ad软件做出pcb,最后做出成品。
我们的设计成果可以用于测试大范围的温度测量,但是温度的改变只有DS18B20周围而已。
关键词:
DS18B20单片机温度调节pcb
正文
一、硬件部分
1.1整体电路设计
1.1.1整体电路设计思路
整体电路的设计在于核心元器件的选择上。
由于设计的电路比较简单,实现调节温度范围、测温,显示温度以及驱动继电器电路,带动小型风扇和陶瓷加热电阻工作的功能。
所以在芯片的选择上,采用89C52单片机,它具有体积小、价格低、微功耗、高性能、容易学习和上手的特点,收到广大电子设计初学者的热爱。
温度传感器采用了DS18B20,单线总线的特点,使得其外围电路简单,DS18b20虽然电路简单,但是驱动程序复杂,不过也具有测量温度宽和精度高的特点。
在单片机最小系统的基础上,还在外围电路上设计了报警电路和按键电路,报警装置是有源的蜂鸣器,按键是普通的四角按键开关。
继电器采用5v驱动的小功率继电器。
显示装置采用能够显示字符的LCD1602,比数码管的显示更加丰富。
然而在类似压缩机和加热电阻的装置上费了一些功夫,最终选择微型风扇和陶瓷环状加热电阻模拟。
1.1.2整体电路原理设计框图
图1.1电路设计框架
1.2局部电路设计
1.2.1单片机及其最小系统
核心芯片是89c52单片机,52单片机是STC公司生产的一种具有8k可编程的FLASH储存器。
3个16位定时器/计数器、4个外部中断。
一共40个管脚,管脚图如图1.2。
图1.289C52单片机
52单片机最小系统包括时钟电路和复位电路,单片机的时钟管脚是18、19号管脚。
XTAL1(19):
芯片内部震荡电路输入端;XTAL2(18):
芯片内部震荡电路输出端。
当外部电路接定时元件(晶振和电容)是,芯片内部产生自激震荡。
我们一般采用11.059MHz/12MHz的石英晶振,所以在电容的选择上相应的选用20-40pf的电容,我们选用30pf电容。
图1.3晶振电路
单片机复位能有效的使程序走偏或死机的情况恢复。
单片机的复位引脚是9(RST),当RST端出现持续10ms左右的高电平时,单片机就会有有效的复位操作。
其中包括了上电自动复位和手动复位,原理就不赘述了。
手动复位指的是当按下按键开关时,单片机复位。
其原理图如下:
图1.4复位电路
1.2.2温度测量电路
我们设计的电路中采用的温度传感器是DS18b20,它是比较常用的一种温度传感器,具有体积小和精度高的特点。
其单线总线的特点使得接线十分简单,用一条总线实现双向通讯。
测量的温度范围是-55˚C~+125˚C,精度可以达到±0.5˚C。
正是一线总线的特点大大的提高了其抗干扰的能力,DS18B20自带储存器,用户可以设定将报警温度储存在EEPROM中,即使掉电也不会丢失。
具体的测温点路如图1.5。
图1.5测温电路
1.2.3温度显示电路
在温度的显示上面,我们没有选用数码管显示,而是选择表现更加丰富的LCD1602液晶显示。
LCD1602一共有16个管脚,编程用到的管脚不过只有三个:
RS(数据命令选择端)、R/W(读写选择端)、E(使能端)。
具体的接线情况参考下表1。
表1LCD1602引脚接法
Protues中的电路连接如图1.6。
图1.6LCD1602显示电路
1.2.4按键电路
在本电路中,我们添加了三个按键电路,作用在于设置报警温度范围,在初始化开始后,会提示设置一个最高温度(Maxtemperature)和一个最低温度(Mintemperature)
三个按键中一个设置最高温度,一个设置最低温度,一个是确定键。
每按一次温度变化1˚C,给定的中界温度是25度。
上调的极限是125˚C,下调极限是0˚C。
当按键按下,单片机引脚获得低电平,使用键盘扫描程序读取当前状态。
具体的功能由程序实现。
与单片机的连接如图1.7。
图1.7按键电路
1.2.5继电器和升温降温模拟电路
在本电路中,我们使用继电器控制升温和降温的模拟电路,继电器是十分实用的一种设备,通过给线圈一定的电压或者电流,达到一定程度后,线圈产生的吸合力使得铁片吸合,让常闭的开关拨打常开的一端,实现对其他电路的控制。
本系统中,我们购买的是5v的继电器,所以在继电器的驱动上,为了是吸合更加牢靠,不能直接把线圈接在单片机管脚上。
为此我们设计了三极管放大电路,使用三极管型号是PNPs8550。
有以下两者设计电路。
图1.8继电器电路
记过粗略的计算,在使用图的电路时,假设VCC是5v,当R1端为低电平时(0v),PNP的发射极基极电压Ueb=5-0.7=4.3V。
调节R1使得基极电流变化到基极饱和,三极管导通,Uec=0.2V,继电器两端电压4.8V,对于5v继电器来说,是可以吸合的。
1.2.6蜂鸣器报警电路
蜂鸣器作为一种一体化的电子讯响器,采用直流电压供电,广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。
蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。
我们使用的是简单的有源蜂鸣器,给定一定的电压就可以发出蜂鸣声。
由单片机的P3^7口控制,电路如图1.9。
图1.9蜂鸣器电路
1.3元器件的选择及参数
1.3.1温度传感器
在综合比较热电偶和热电阻的基础上,我们选择使用体积小、精度高、转换速度快、抗干扰能力强的DS18b20。
它具有以下特性:
●独特的单线接口,只需1个接口引脚即可通信。
●多点能力使分布式温度检测应用得以简化。
●测量范围从-55℃至+125℃,增量值为0.5℃。
●在1秒内把温度变换为数字。
●告警搜索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件(温度告警情况)。
引脚排布和说明:
表2ds18b20管脚
图1.10ds18b20实物
初始化ROM操作命令存贮器操作命令处理/数据
经过单线总线访问DS18B20的协议:
a)初始化
单线总线上的所有处理均从初始化序列开始。
初始化序列包括总线主机发出一复位脉冲,接着由从属器件送出存在脉冲。
b)ROM操作命令
ReadROM
(读ROM)[33h]
此命令允许总线主机读DSl820的8位产品系列编码,
唯一的48位序列号,以及8位的CRC
MatchROM
(“符合”ROM)[55h]
“符合”ROM命令。
后继以64位的ROM数据序列,允许总线主机对多点总线上特定的DSl820寻址。
SkipROM
(“跳过”ROM)[CCh
在单点总线系统中,此命令通过允许总线主机不提供64位ROM编码而访问存储器操作来节省时间。
SearchROM
(搜索ROM)[F0h]
当系统开始工作时,总线主机可能不知道单线总线上的器件个数或者不知道其64位ROM编码。
搜索ROM命令允许总线主机使用一种“消去”处理来识别总线上所有从片的64位ROM编码。
AlarmSearch
(告警搜索)[ECh]
此命令的流程与搜索ROM命令相同。
但是,仅在最近一次温度测量出现告警的情况下,
DSl820才对此命令作出响应。
告警的条件定义为温度高于TH或低于TL。
c)功能命令
温度变换[44h]
此命令开始温度变换。
不需要另外的数据。
温度变换将被执行,接着DSl820便保持在空闲状态。
如果总线主机在此命令之后发出读时间片,那么只要DSl820正忙于进行温度变换,它将在总线上输出“0”;当温度变换完成时,它便返回“1”
重新调出E2[B8h]
此命令把贮存在E2中温度触发器的值重新调至暂存存储器,这种重新调出的操作在对DSl820上电时也自动发生,因此只要器件一接电,暂存存储器内就有有效的数据可供使用。
读电源[B4h]
对于在此命令送至DSl82
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- 基于 89 c51 单片机 智能 温度 空调 系统 设计 应用