基于AT89C51单片机的智能开关设计毕业设计 精品.docx

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基于AT89C51单片机的智能开关设计毕业设计精品

分类号TP319单位代码11395

密级学号0805270106

学生毕业设计（论文）

题目

基于AT89C51单片机的

智能开关设计

作者

张三

院（系）

能源工程学院

专业

测控技术与仪器

指导教师

赵鹏

答辩日期

2013年5月20日

榆林学院

毕业设计（论文）诚信责任书

本人郑重声明：

所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。

毕业设计（论文）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。

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。

本人毕业设计（论文）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。

论文作者签名:

年月日

摘要

智能开关的出现使人们能够更为便捷地控制家用电器，给人们的生活带来了极大的方便。

单片机以其功耗低，工作稳定，体积小等优点，广泛的应用于智能开关的主控制器。

本设计就基于AT89C51单片机的智能开关的工作原理和设计方法进行了系统的研究。

本设计以AT89C51单片机为核心，并结合外围元件如：

蜂鸣器、继电器、DS18B20、数码管等设计出控制作息时间和空调温度监控及报警功能的智能开关。

利用Protel软件设计温度采集电路、报警电路、显示式电路等，运用Keil软件编程，利用Proteus仿真来实现其功能。

本设计灵活方便，修改简单，而且在使用过程中更加的安全节电，利用单片机监控实时温度，在一定程度上不仅完善了空调的功能，而且在很大程度上使空调的控制及操作得到了简化。

关键词：

单片机；智能开关；DS18B20

DesignofIntelligentSwitchBasedontheAT89C51MCU

ABSTRACT

Peoplecanmoreeasilycontroldeviceswiththeoccurrenceoftheemergenceofintelligentswitcheswhichhasbroughtgreatconveniencetopeople’slives.Themicrocontrollerisconstantlybeenused,anditismoreextensive,thereasonliesinitslowpowerconsumption,easytouse,smallsize,somefeatures.ThisdesignaimstodoasystematicstudyoftheemergenceofintelligentswitchwhichbasedontheAT89C51MCUofdesigntheoryandmethod.

theAT89C51MCUplaythecoreroleinthisdesign,andcombinedwithperipheralcomponentsthebuzzer,relays,theDS18B20,digitaltube,etc.bywhichdesigntheswitchofcontroloftheworkandresttimeandtheair-conditioningtemperaturemonitoringandalarmfunctionoftheintelligent.thedesignusingProtelsoftwaredesigntemperaturedataacquisitioncircuitalarmcircuit,displaycircuit,theuseoftheKeilsoftwareprogramming,Proteussimulationtoachieveitsfunction.thisdesignisflexible,simpletomodify,andmoresecureintheprocessofusingenergy-savingmicrocontrollertomonitorreal-timetemperature.Toacertainextent,notonlyimprovethefunctionoftheairconditioner,butalsosimplifiedtheairconditioningcontrolandoperationoftheairconditioning.

Keywords:

MCU;Intelligentswitch;DS18B20

1绪论

1.1本设计的意义

现在的开关已经不能完成人们想要使它完成的某些功能，逐渐地，传统的开关会随着科技的进步慢慢地被人们所淘汰。

人们发现了一种新的控制器件的方式，那就是智能开关。

随着电子技术的狂飙式发展，人们对传统的开关就提出了更高的要求，要求其能完成更多的功能以满足人们的需要。

智能开关是如时间程序自动控制、按时自动打铃、自动启闭电灯、定时广播等一些定时设备的自动启动。

现在的社会所要提倡的是降低能源的消耗、节约能源、注重环境保护。

智能开关的研究就能够使近年来人们对能源节约的要求得到充分的满足。

而且进一步对智能开关的研究也有着非常重要的意义。

可能人们对智能开关还不是很熟悉，甚至感到有些陌生。

就现在来看，智能开关的应用很不普遍，还处在一个发展的状态。

但是控制智能开关面板简洁、占用的空间小、反应灵敏、操作便利、切换快速，是最好的选择。

在以前需要实现的很多功能必须由模拟电路或者数字电路来实现，但是现在我们可以通过单片机用软件方法来实现。

单片机的应用已经发展到了空调方面，完成了软件和硬件的相结合。

在一定程度上不仅完善了空调的功能，而且在很大程度上使空调的控制及操作得到了简化。

不仅满足了不同用户对环境温度的不同要求，而且能全智能调节室内的温度，并且对故障能够及时报警，以便于人们能够及早的发现排除故障。

智能开关的出现，实现了对设备的多功能控制，很大程度上实现了简单操作，方便使用的特点。

在开关使用上，人们需要的是对于生活和工作环境以及设备的随心所欲的控制方式。

因此，智能开关的出现在很大程度上满足了人们的要求。

1.2智能开关的发展现状

智能开关的发展分为两个方面，其一是智能感知和判断。

其二是智能状态监测。

尽管现在智能开关没有普遍使用。

英国MerlinGerin公司的市场部经理StewartGregory说:

“智能就是通信的能力”。

1989年，在Hanover展览会上，MerlinGerin公司推出了SF中压SF6气体断路器，由一个单个装置把断路器和固态控制电路系统组合在一起。

目前，ABB、西门子等一些国际厂商进行的是一次设备智能化的研究。

而且，上述的这些厂商同时也具有一次设备生产的能力，而且还有二次设备开发的能力。

为了弥补智能开关在各方面技术上的不足，就规定了控制器件所需要的各个逻辑节点。

在电气开关设备设计一开始，为了能够使结构部分更加紧凑，设计更加合理化，绝缘效果更可靠，这些厂商就把控制设备和智能传感器加入到开关里。

就目前来说，单片机技术已经非常的成熟，将来的发展方向趋向于运用单片机可以设计出智能型的声控开关。

随着单片机应用不断深入发展，智能型开关的发展也是很迅猛的。

电路设计好后，运用软件编程来实现其功能，灵活方便，修改简单，而且在使用过程中更加的安全节电。

近年来，我国的智能开关是不断的发展，并且也不断的加强产品的智能化程度，创新步伐也在不断的加快。

现在，西开、沈高和平高等一些国内厂商也正在对智能开关进行相关方面的研究。

有好多智能化工程中已经用到了智能化产品的核心元件，包括GIS电子式互感器，GIS间隔智能监测装置等，并且向用户提供了可以满足GIS设备要求的整体化、系统化的解决方案。

但是，就智能开关的优越性来看，在不久的以后，智能开关会成为用户最满意的控制器件，开关的智能化是以后发展的必然[1]。

1.3本章小结

通过以上，了解了智能开关在国内外的发展情形，对智能开关也有了一个大概的认识，也明确了本设计需要做哪些方面的研究，知道了研究智能开关是很有意义的，也使自己有了更多的热情和动力去完成本设计。

2智能开关的方案设计

2.1本设计的性能指标

就寝功能：

设定熄灯时间，时间到熄灯。

空调温度监控功能：

采用模拟系统，设定温度为25℃，蜂鸣器响同时小灯亮表示自动降温。

起床唤醒功能：

设定起床时间，时间到蜂鸣器响1分钟。

时钟功能：

采用12小时制，时间可以自由调整。

复位功能：

设备出现故障或者需要调整时，按复位键实现初始化。

2.2温度采集方式的选择

方案一：

XXXXXXXXXXXXXXXXXX。

方案二：

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX。

方案三：

如果选用DALLAS公司最新单线数字温度传感器DS18B20进行温度采集，温度传感器DS18B20只需要三根导线和一个电阻，不需要其他任何外围电路即可测得温度数据，所以电路非常简单。

前面的两种方案还都需要A/D转换器。

综上述，最终选用方案三，即选用DS18B20。

2.3蜂鸣器的选择

方案一：

有源蜂鸣器仅仅需要电平驱动就能够发音，并且它的内部有自带的震荡电路，它的结构是一体化的。

有源蜂鸣器要单片机普通输入输出端口直接高低电平驱动，如果单片机的驱动能力不够也可以用三极管驱动，程序简单。

方案二：

无源蜂鸣器内部不带震荡源，需要接在音频输出电路中才能发音。

输入输出端口选择上最好是选择定时器的I/O输出，PWM输出或者其他容易生成不同频率的输出的端口，程序略复杂。

综上所诉，本设计应该选择有源蜂鸣器。

2.4继电器的选择

继电器就是开关，在一定的环境要求下，起到关闭或者开启的作用。

继电器有很多，常见的继电器有热继电器，时间继电器，软继电器等。

根据本设计的要求继电器要在设定的时间接通或者分断电路。

时间继电器是我们经常使用的一种的继电器，通常在电压是380V、直流是220V、交流是50HZ或者60HZ的控制电路中作延时元件，按设计所要求的预定时间接通或者分断电路。

时间继电器的应用很广泛，可广泛应用在各种控制系统中，起到控制时间的作用。

本设计对蜂鸣器的驱动用一个继电器开关电路来完成。

2.5总体结构设计

本论文的整个设计的系统可分为温度采集电路、电源电路、显示电路、复位电路、时钟电路、报警电路、中央处理电路这七个部分。

为了更好地说明本设计的体系结构，特别地用一个构件图来说明。

如图2-1所示。

图2-1构件图

2.6本章小结

本章对本设计所需要的硬件做了明确地选择，通过比较同一类型中的各个器件，选择出了它们当中最适合本设计要求使用的器件，在对各个器件作选择的同时，对各个器件的原理、结构、优势等都有了一个新的了解和认识，为本设计进一步的研究作了很好的基础。

3硬件电路设计

3.1单片机最小系统设计

3.1.1AT89C51单片机简介

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