室内温度自动调节控制系统课程设计

1、室内温度自动调节限制系统摘要在人们日常生产及生活过程中,经常要用到温度的检测和限制.随着微型计算机和传感器技术的迅速开展,自动检测领域发生了巨大变化,室内温度自动检测限制方面的研究有了很大进展.同时现代电子产品性能进一步提升,产品更新换代的节奏越来越快.本次课程设计是基于 STC89C5 笄片机根底板所做的温度检测调节系统,不仅对于学习单片机技术等专业知识有实际意义,而且还可以增强动手水平.这次设计的系统,硬件电路主要包括单片机最小系统电路,温度采集电路,显示电路,语音播报电路,按键电路,继电器电路等.软件程序主要包括主程序,读出温度子程序,计算温度子程序,显示温度刷新子程序,语音播报程序等.

2、我们利用 DS18B20 温度传感器采集温度通过 STC89C 印片机系统在应用板上利用 LCD1602 液晶显示屏显示实时测得的温度,通过程序进行语音播报；当温度超过设定的上限时,继电器闭合,并驱动动机工作,以实现降温.经过调试,结果显示 LCD 屏准确显示了室温,并能进行语音播报.当温度超过设定上限时,继电器闭合,风扇工作,开始降温；实现了系统设计要求的功关键词：室内温度,自动限制,STC89C5 弹片机,语音播报.目录0 前言 11 总体方案设计 21.1 设计方案论证 31.2 主限制器 31.3 LCD 液晶显示 31.4 温度传感器 32 硬件电路设计 62.1 .主限制器 62.

3、1.1 电源局部 72.1.2 用口电路 72.1.3 晶振电路 82.1.4 复位电路 92.2 显示电路 92.3 数据采集电路 92.4 语音电路 102.5 按键电路 1.1.3 软件设计 12错误！未定义书签.13134 调试分析 144.1 硬件调试 144.1.1 硬件调试方法 144.1.2 电源调试 144.1.3 语音模块调试 144.2 软件调试 145 结论 17参考文献 18附录 1 电路原理图 19附录 2.PCB 图 20附录 3 主程序 213.1 主程序设计3.2 温度转换程序3.3 温度显示程序在信息高速开展的今天,科学技术日新月异,科技的进步带来了测量技术

4、的开展,现代限制设备发生了翻天覆地的变化.随着人们生活水平的不断提升,单片机限制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否认的,其中室内温度检测就是一个典型的例子,但人们对它的要求越来越高,要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手,一切向着数字化限制,智能化限制方向开展.温度是一个永恒的话题和人们生活环境有着密切关系的物理量,是国际单位制的七个根本单位之一,作为各种信息的感知、采集、转换的功能器件温度传感器的作用日显突出,温度的检测与限制是日常生活中比拟典型的应用.如在日常生活中测量并记录室内的温度,可以了解室内温度变化情况.而我们所要设计的系统正

5、是进行温度的检测,并实现自动限制室温.1 总体方案设计1.1设计方案论证针对本课题的设计任务,进行分析得到：本次设计用温度传感器进行温度的测量,转化了的温度信号由传感器直接得到了数字信号.该数字温度显示电路的设计,在总体上大致可分为以下几个局部组成： 1.单片机限制电路； 2.温度传感器； 3.LCD 显示电路.由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进彳 TA/D 转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到 A/D 转换电路,感温电路比拟麻烦.进而考虑到用温度传感器,在单片机电

6、路设计中,大多都是使用传感器,DS18B20 为常用的温度传感器,具有体积小,硬件开销低,抗干扰水平强,精度高的特点.所以采用温度传感器 DS18B20 止匕传感器,可以很容易直接读取被测温度值,进行转换,就可以满足设计要求.从以上两种方案,很容易看出,采用方案二,电路比拟简单,软件设计也比较简单,故采用了方案二.本文设计的室温自动限制系统原理框图如图 1 所示.1.2主限制器限制器芯片种类很多,有凌阳公司的 16 位单片机,也有 51 系列的单片机.方案一：选用 AT89C51 该芯片能使用 C言进行程序的编写,方便阅读.但是,具集成程度低,功能单一,需要使用到其它功能时,只能通过扩展外电路

7、来实现,使得整个电路复杂,本钱高,稳定性低.同时,I/O 口输出功率小,一般器件都需要加驱动才能够正常使用.方案二：STC89C52RC 微处理器低功耗,超低价高速0-90M,高可靠 5VC 作电压单片机,使产品更小,由于本系统要求的性能不是太高,而且处于模拟阶段,利用单片机芯片就可以限制.其中单片机的更轻,功耗更低,如果相关新增功能没有用到,那么不需看相应局部.用 STC 提供的STC-ISP.exe工具可以将原有的代码下载进STC相关的单片机即可,内部Flash擦写次数为100,000次以上.用户程序是用 ISP/IAP 机制写入,一边校验一边写,无读出命令.综合考虑我们选择方案二 STC

8、89C52RC 为我们的主控芯片.1.3 LCD液晶显不由于 LCD1602 液晶显示屏具有微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧等特性,常用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中,且 1602LCD 是指显示的内容为 16X2,即可以显示两行,每行 16 个字符液晶模块显示字符和数字,所以选择其进行实时温度显示.图 2LCD1602 液晶显示屏1.4温度传感器温度传感器DS18B20结构图如图3所示,引脚左负右正,一旦接反就会立刻发热,有可能烧毁.同时,接反也是导致该传感器总是显示 85c 的原因.正确接法：面对着扁平的那一面,左负右正.DS18B20 的性能特点如下1：a.独特的单线接口仅需要一个

9、端口引脚进行通信；b.多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上,实现多点组网功能；c.无须外部器件；d.可通过数据线供电,电压范围为 3.05.5V;e.零待机功耗；f.温度以 9 或 12 位数字；g.用户可定义报警设置；h.报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度温度报警条件的器件；i.负电压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工DALLAS18B20(BOTTOMVEVTO-92(DS18B20)图 3DS18B20 的外部封装图DS18B20温度转换的时间比拟长,而且分辨率越高,所需要的温度数据转换时间越长.因此,在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑.高速暂存

10、 RAM 的第 6、7、8 字节保存未用,表现为全逻辑 1.第 9 字节读出前面所有 8 字节的CRC 码,可用来检验数据,从而保证通信数据的正确性.当 DS18B20 接收到温度转换命令后,开始启动转换.转换完成后的温度值就以 16 位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第 1、2 字节.单片机可以通过单线接口读出该数据,读数据时低位在先,高位在后,数据格式以 0.0625C/LSB 形式表示.当符号位 S=0 时,表示测得的温度值为正值,可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位 S=1时,表示测得的温度值为负值,要先将补码变成原码,再计算十进制数值.如图表 1,DS18B2 沈

11、成温度转换后,就把测得的温度值与 RAMfr 的 THTL 字节内容作比拟.假设TTH 或 TQO0OTOowoa?OOCOAOOOOOBOooooco0000D0oooorooooora0001000707D5D5U4U403030202-u-uOIOIEJEJIIIIOCOCMQAQADoooonuQQOOOflooooooooon-n-OQDO*uflflooDoooonuQQOOOflooooooooon-n-OQDO*uflfloooooooon-n-nQODn-flflQOQOooon-n-n-oQoooooon-n-nQODn-flflQOQOooon-n-n-oQooooooo

12、oooOOOOOOQQOOn-ooooooooooooOOOOOOQQOOn-ooooooOOOOOQQQOflo-OOOOOOOQQQOflo-OOOQQOOQQO(raM(raMooBwooBwoaaaaaoaaaaaDDDaDDDaooooMmmOQOMmmOQOQtMfflJoaooooQtMfflJoaoooowggggmgOQwggggmgOQgoogoooooaoooa皿皿m mmmmmSJggggggmmmOGSJSJggggggmmmOGSJQOooQOooO0O0ooa)oo8mooa)oo8m器器罂罂tnootnoooooooomoocomtnootnoooooooomo

13、ocom8 8国国moommoomtBoooooomoommoomtBoooooo3 3DODOODODOOOOOWWOOOWWMDDMDD叩加加叩加加忖忖OOROOWMOOROOWMOOOOOOQQOOOOQDODDOOOOOOQQOOOOQDODDOOOOOOQO0OOOOOOQO0-00000000-00000000oooo-oonu-UOOOOOOODDooon-OQOODoooo-oonu-UOOOOOOODDooon-OQOODfln-flDOODOOOOOOOQQOOOflooooooooon-on-Qfln-flDOODOOOOOOOQQOOOflooooooooon-on-Q

14、DflflflQDQQQooooon-noooooofloooooon-n-nDflflflQDQQQooooon-noooooofloooooon-n-n-oQooflflflooooOOOOOOOQOflflfloooQOOOOO-oQooflflflooooOOOOOOOQOflflfloooQOOOOOOQQQOflflooooQOOOOOOOMOQQQOflflooooQOOOOOOOMOOMOOM其其KJKJ皿皿HooHoo时时aoooaooo叩叩0000叩叩程序支件有期长度:是项目定义下觉|航扒下我I超首HCU选喷：目动增里|ISPBENC1J用户软件自动内部看门狗后只有传电美看

15、门狗冷夏位美看i评以下动筐时郃分军片机有效ALEpinC用作P4.5可黄!：.片单隹龙双片单隹龙双口口-7-7用用铅品罩鬻ral/F在正常工-时P3Ll/HzD标口士：请关注“MMWTH匚U.c网拈,冽拧谶下载成功齿音提示：齿IES加里豆下载间翔 W 间吧巨习成功i+附近F3F3RSRS也也“3232户户是是-E-E用用置肢程置肢程注意：在调试程序时,要把拨码开关拨到相对应的 ON 犬态如下列图 17 为系统调试完成后,正常运行的现场图图 17 系统工作现场图5 结论经过了四个星期的课程设计,让我对以前学的理论知识有了较深的体会,学习用理论指导实践,在实践中发现了自己有很多缺乏之处,并不断完善

16、自己.由于前两周准备考研,没做多少东西,但这次的课程设计还是让我体会到很多东西,不仅仅是知识本身的,更多的是自己动手水平和逻辑思维水平的锻炼.同时,也知道自己还有许多要学的东西.在以后的工作中,单片机是必须掌握的根底工具,所以我们认真学习单片机的知识,这对我们找工作是很有帮组的,遇到问题并不可怕关键是我们要找到方法去解决问题,一定要勤于动手,这样自己才会有提升.另外,对温度传感器的熟悉也不仅仅只停留在书本上了,亲身体会到了 LCD 显示屏和 LED 灯的应用.当然在这次珍贵的课程设计活动中,经验才是对于我们最大的收获,而且还增强了自身对未知问题以及对知识的深化熟悉的水平,用受益匪浅这个词语来概

17、括这次难忘的活动我觉得再适宜不过了.在和同学的协作中去完成电路原理图的绘制,焊接电路板,最后进行调试,当然这些过程都离不开老师的悉心指导；这些工作必须按部就班,有方案保质量地完成,否那么后面的工作就无法进行.最后特别要感谢老师及同学在这四个星期对我的帮助.参考文献1唐文彦传感器第四版M,北京：机械工业出版社,20062夏路易：Protel99SEM,第一版,北京：北京希望电子出版社,20023王俊峰：电工技术根底M,第二版,北京：电子工业出本社,20214谭浩强：C 程序设计M,第四版,北京：清华大学出版社,20215谢自美：电子线路设计测试与应用M,第二版,武汉：华中理工大学出版社,2004

18、6蔡美琴：MCS-51 系列单片机系统及其应用,第二版,北京：高等教育出版社,2021附录 1 电路原理图5：rtr*：Et3rFrwiTi;i：T,mMK?工司Tm,n0 口|111 露抵-IT1；!黄=：w:m口TI】HH3mLmMIraviIii1iriiraariII/*温度限制语音播报操作方法：将 POWERSUPPLYSWITCH 中的 1602 开关翻开,用杜邦线将驱动板上的 VCC 和 GND 连在根底板的 OUTPOWER 上,用杜邦线将驱动板 RST 和 DATA 与 P34 和 P35 连接,用杜邦线将驱动板 DS与 P20 连接起来,DC 与 P05 连接,把温度传感器

19、插在驱动板 U1 上*;#include#include#includesbitrs=P2A0;sbitwr=P2A1;sbitlcden=P2A2;sbitDC=P0A5;/电动机限制bitflag0;uchardisplay2;ucharbai,shi,ge;ucharnum=0;voiddelayus(uints)(uinti;for(i=0;is;i+);for(i=0;i0;x-)for(y=110;y0;y-);)voidwrite_com(ucharcom)/液晶写指令(rs=0;P1=com;lcden=0;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;)voidwrite_data(uchardate)液晶写数据(rs=1;P1=date;lcden=0;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;voidinit()液晶初始化(wr=0;write_com(0 x38);write_com(0 x0c);write_com(0 x06);wri