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
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
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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。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
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涉密论文按学校规定处理。
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注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
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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