基于单片机的温控迷你电风扇大学毕设论文.docx

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基于单片机的温控迷你电风扇大学毕设论文

本科生毕业设计（论文）

（2010届）

信息工程学院

题目：

温控迷你电风扇

学生姓名：

孙夏斐

学号：

200605060428

专业名称：

电子信息工程

班级：

电子信息062

指导教师姓名：

周素茵

学科：

检测技术与自动化装置

职称：

讲师

2010年5月16日

温控迷你电风扇

摘要：

温度测量与控制在工业、农业等领域有着广泛的应用。

本文中的简易温度控制器主要是利用温度传感器和单片机控制技术控制电机风扇来实现的。

该控制器由温度控制器、控制电路、显示及降温电路组成。

温度检测采用DS18B20实现；控制电路采用的是单片机，水位的显示采用1602液晶实现，降温采用电机实现。

当温度高于预设温度时，电机会启动降温，是温度降到预设温度以内，同时给出相应的温度显示。

关键词：

温度检测；51单片机；电机降温；液晶显示

Simpletemperaturecontrolcontroller

Abstract：

Temperaturemeasurementandcontroltheindustry,agricultureandotherareashasawideapplication.thesummarytemperaturecontrollerismainlyusethetemperaturesensorandmonolithicintegratedcircuitstocontrolthetechnologycontrolmotortoachieve.thecontrolleronthetemperaturecontrol,controlcircuit,displayandcoolthecircuit.thetemperatureoftheimplementationoftheinspectionds18b20；controlcircuitisamonolithicintegratedcircuits,thelevelofuselcddisplaywastrue,themotorcooling.whenthetemperatureisabovepredeterminedtemperature,Theopportunitytolaunchthisisthetemperaturedroppedtoapredeterminedtemperature,bothshowthetemperature.

KeyWords:

THERM；Single-ChipMicrocompute；Motorcooling，LCD

目录

1绪论1

1.1研究温度监测控制器的必要性1

1.2温度监测控制器的发展现状与应用领域1

2系统方案与硬件设计2

2.1系统的方案2

2.1.1系统的组成2

2.1.2系统的整体框图2

2.1.3系统的工作原理2

2.2系统的硬件设计及各部分的工作原理3

2.2.1温度检测电路3

2.2.2控制电路6

2.2.3显示和电路10

3系统的软件设计16

3.1系统的软件设计组成16

3.2主程序的设计及流程图16

3.3温度检测子程序的设计及流程图18

3.4显示和电机调节子程序设计及流程图21

4系统存在的不足及展望24

5调试过程中遇到的故障及解决方法25

结束语26

致谢27

参考文献28

附录29

1源程序代码29

2完整电路图34

1绪论

1.1温度监测控制器的必要性

目前人类已经进入信息量日益剧增的“信息爆炸”的时代，现代化信息技术在人类发展过程中起着越来越重要的作用。

仅凭着自然赋予人类的智慧去处理这些信息是无法胜任的。

依靠电子信息技术，采用软、硬件技术的有机组合，通过计算机将大量信息进行准确而科学的采集、传输、处理、存储和调用，构成为完成某一项或者多项预定目标的对信息进行处理的信息技术系统，就可以达到人们所需要实现的目的[1]。

微电子技术和信息技术的发展，使得计算机技术已经深入到了人们生活和生产的各个领域。

单片机技术作为计算机技术的一个分支，在当今的信息社会中扮演着重要的角色。

对于电气信息类专业的学生，掌握单片机的原理和应用技术是十分必要的。

而其中水位测量与控制在工业、农业等行业有着广泛的应用[2]。

利用单片机技术的水位检测器以其方便、可靠性高而被广泛采用，因此我们有必要去进一步去了解和研究它。

1.2温度监测控制器的发展现状与应用领域

当今社会已经完全进入了电子信息化，温度控制器在各行各业中已经得到了充分的利用。

具有对温度进行实时监控的功能，以保证工业仪器，测量工具，农业种植的正常运作，它的最大特点是能实时监控周围温度的高低，并能同时控制电机运作来改变温度。

它的广泛应用和普及给人们的日常生活带来了方便。

简易温度监测控制器是利用单片机系统来完成的一个小型的控制系统。

现阶段运用与国内大部分家庭，系统效率越来越高，成本也越来越低。

其发展趋势可以根据其性质进行相应的改进可以运用与不同场合的温度监测控制，并带来大量的经济效益[4]。

它广泛应用于城市、农村、各种工业生产，在一定情况下亦适用于太阳能、锅炉及对温度敏感的产业的自动控制和温度报警，是实现无人值守的理想产品，市场极为广阔，需求量大。

并且使用寿命长，适用范围广，安装极其容易[5]。

2系统方案与硬件设计

系统的方案与硬件的设计的合理性是是否能完成本次设计的前提条件，以下就关于这两方面进行详细的介绍。

2.1系统的方案

该水位报警控制器主要由AT89C51、显示电路、温度检测、电机控制电路等组成。

工作过程如下：

由单片机实时采温度的变化数据并进行处理，然后用液晶显示当前温度。

当水位过高时，由单片机控制电机运作进行降温。

2.1.1系统的组成

本系统包含一个DS18B20温度传感器，1片点位器，1片AT89C51，一个12V电机及变压器，一个液晶显示器，一片AD7812以及其他器件。

总体上包括：

温度检测电路、显示电路、电机控制电路、中断请求电路、复位电路，变压电路6个部分个部分。

2.1.2系统的整体框图

系统的整体框图如图2-1所示。

图2-1系统的整体框图

2.1.3系统的工作原理

温度的变化有DS18B20采集送入单片机AT89C51进行处理后，经输出驱动电路显示于液晶上。

当温度过高时，该电机控制器会发出运转。

使周围温度降低，当温度降低到某一值（此温度值根据自己需要进行预先设定）时，电机停止运转，从而使温度控制在一定范围内。

2.2系统的硬件设计及各部分的工作原理

系统的硬件设计是本次系统最基本的一个环节，以下就对硬件设计的各个部分进行了进一步的阐述。

2.2.1温度检测电路

温度检测电路是进行温度采集，检测、处理的必备电路，温度检测电路的好坏将直接影响着检测结果的准确程度。

2.2.1.1温度传感器的种类和选择

目前市场上常用的温度传感器有pt100，温敏电阻，DS18B20等等。

本次设计我们采用DS18B20，DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器

它具有以下特点：

1..独立的单线接口，只需一个接口引脚即可通信

2．多点能力使分布使分布式温度检测应用得以简化

3.不需外部元件

4.可用数据线供电，不需要备用电源

5．测量范围从-55摄氏度到+125摄氏度，增值量为0.5摄氏度

6．以9位数字值方式读出温度

7．在1秒（典型值）内把温度变为数字

8．用户可定义的，非易失行的温度警告设置

9．告警收索命令识别和寻址温度在编订的极限范围之外的器件

10．应用范围包括恒温控制，工业系统，消费类产品，温度计和各种热敏系统

2.2.1.2DS18B20的工作原理及其单片机的接口电路

DS18B20内部结构如图2-2所示，主要由4部分组成：

64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。

DS18B20的管脚排列如图2所示，DQ为数字信号输入／输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端。

图2-2DS18B20内部结构图

由于DS18B20只有一根数据线。

因此它和主机（单片机）通信是需要串行通信，而AT89C51有两个串行端口，所以可以不用软件来模拟实现。

经过单线接口访问DC18B20必须遵循如下协议：

初始化、ROM操作命令、存储器操作命令和控制操作。

要使传感器工作，一切处理均从序列开始。

主机发送（Tx）--复位脉冲（最短为480μs的低电平信号）。

接着主机便释放此线并进入接收方式（Rx）。

总线经过4.7K的上拉电阻被拉至高电平状态。

在检测到I/O引脚上的上升沿之后，DS18B20等待15-60μs,并且接着发送脉冲（60-240μs的低电平信号）。

然后以存在复位脉冲表示DS18B20已经准备好发送或接收，然后给出正确的ROM命令和存储操作命令的数据。

DS18B20通过使用时间片来读出和写入数据，时间片用于处理数据位和进行何种指定操作的命令。

它有写时间片和读时间片两种。

写时间片：

当主机把数据线从逻辑高电平拉至逻辑低电平时，产生写时间片。

有两种类型的写时间片：

写1时间片和写0时间片。

所有时间片必须有60微秒的持续期，在各写周期之间必须有最短为1微秒的恢复时间。

读时间片：

从DS18B20读数据时，使用读时间片。

当主机把数据线从逻辑高电平拉至逻辑低电平时产生读时间片。

数据线在逻辑低电平必须保持至少1微秒；来自DS18B20的输出数据在时间下降沿之后的15微秒内有效。

为了读出从读时间片开始算起15微秒的状态，主机必须停止把引脚驱动拉至低电平。

在时间片结束时，I/O引脚经过外部的上拉电阻拉回高电平，所有读时间片的最短持续期为60微秒，包括两个读周期间至少1μs的恢复时间。

一旦主机检测到DS18B20的存在，它便可以发送一个器件ROM操作命令。

所有ROM操作命令均为8位长。

图2-3DS18B20与单片机接口电路

:

2.2.2控制电路

2.2.2.1单片机的种类及选择

当今世界上的单片机种类繁多，厂商琳琅满目，产品性能各异。

其种类如下：

1）AVR单片机：

ATMEL公司的AVR单片机，是增强型RISC内载Flash的单片机，芯片上的Flash存储器附在用户的产品中，可随时编程，再编程，使用户的产品设计容易，更新换代方便。

AVR单片机采用增强的RISC结构，使其具有高速处理能力，在一个时钟周期内可执行复杂的指令，每MHz可实现1MIPS的处理能力。

AVR单片机工作电压为2.7~6.0V，可以实现耗电最优化。

AVR的单片机广泛应用于计算机外部设备，工业实时控制，仪器仪表，通讯设备，家用电器，宇航设备等各个领域。

2）Motorola单片机：

Motorola是世界上最大的单片机厂商。

从M6800开始，开发了广泛的品种，4位，8位，16位，32位的单片机都能生产，其中典型的代表有:

8位机M6805，M68HC05系列，8位增强型M68HC11，M68HC12，16位机M68HC16，32位机M683XX。

Motorola单片机的特点之一是在同样的速度下所用的时钟频率较Intel类单片机低得多，因而使得高频噪声低，抗干扰能力强，更适合于工控领域及恶劣的环境。

3）MicroChip单片机：

MicroChip单片机的主要产品是PIC16C系列和17C系列8位单片机，CPU采用RISC结构，分别仅有33，35，58条指令，采用Harv