带红外线的可遥控暖风机设计本科毕业设计.docx

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带红外线的可遥控暖风机设计本科毕业设计

摘要

本文设计了一种以AT89S52单片机为核心的低成本、高精度、微型化液晶显示温湿度监测系统。

系统由单片机、温度检测电路、红外线控制电路、报警电路以及显示电路构成。

由芯片AT89S52控制温湿度传感器检测到的温湿度值进行存储转换，从而在显示电路液晶中显示出来。

本系统具有易安装检测、软件功能完善，工作可靠、准确度高等优点。

本文论述了单片机技术研制成功的暖风机的监测系统的基本原理，温湿度传感器信号采集通过单片机来实现方案。

采用软件校正，提高了测量精度和整机的可靠性。

实际使用表明，极大的提高了安全性、可靠性和准确度。

关键词：

暖风机，温湿度传感器，单片机AT89S52、红外线控制

Abstract

ThispaperdesignsanAT89S52singlechipmicrocomputerasthecoreoflowcost,highprecision,miniaturization,liquidcrystaldisplaytemperatureandhumiditymonitoringsystem.Systembysinglechipmicrocomputer,temperaturedetectioncircuit,infraredcontrolcircuit,alarmcircuitanddisplaycircuit.BythechipAT89S52controltemperatureandhumiditysensorstodetecttemperatureandhumidityvalueforstorage,whichisdisplayedintheLCDdisplaycircuit.Thissystemiseasytoinstalldetection,thesoftwarefunctionisperfect,reliableoperation,highaccuracy,etc.

Thispaperdiscussesthesinglechipmicrocomputertechnologysuccessfullydevelopedmonitoringsystemofthebasicprincipleofheater,temperatureandhumiditysensorsignalacquisitionschemebysinglechipmicrocomputer.Usingsoftwarecorrection,improvethemeasurementprecisionandreliabilityofthemachine.Practicaluseshowsthatgreatlyimprovesthesafety,reliabilityandaccuracy.

Keywords:

heater,temperatureandhumiditysensor,single-chipmicrocomputerAT89S52

1绪论

1.1选题背景

暖风机顾名思义是一种能发出暖风的设备，一般来说，最高温度约为70-300℃，它含发热、吹风及温度与吹风的控制和保护三个部分。

它适用于各种类型的车间及大型建筑物的强制循环空气供暖可在短时间内使室温达到所需温度，是现代化厂房、餐厅、影剧院等高大空间建筑物的理想采暖设备。

暖风机是由通风机，电动机及散热器组合而成的联合机组。

适用于空气允许再循环的各种类型车间，当空气中不含灰尘，易燃性的气体时，可作为循环空气采暖之用。

主要由空气加热器和风机组成，空气加热器散热，然后风机送出，使室内空气温度得以调节。

空气加热器由螺旋翅片管组成。

例如蒸汽型暖风机其散热排管是用铝带专用设备绕在壁厚为Φ21.5无缝锅炉管上，片距为2.5mm，排管和热媒流通管道是整体焊接结构，暖风机的工作压力在0.8MPa以下。

带液晶显示屏的可遥控暖风机，越来越受到用户的欢迎，配合液晶屏显示，可显示环境温度及设定状态，大大方便了产品的使用。

目前，各大厂商为了在市场上占有一席之地，纷纷在遥控型暖风机的性能参数标准，重量，体积，厚度，色彩，价格大大下功夫。

如：

海宝驰的奔驰暖风取暖器NSB-200遥控型暖风机，SANYO的三洋暖风机R-P201MR等，样式新颖，都占有很高的性价比。

消费者可以量身挑选适合自己的。

1.2研究的目的和意义

随着科技的进步，微电子技术的发展，单片机在实际的生活生产中应用越加广泛。

单片机在办公自动化设备，商业营销设备，工业自动化控制，智能化通信产品，

本论文的设计将涉及到单片机主控电路的设计，液晶显示的驱动，红外遥控技术的设计实现，温度的检测以及控制。

这几个的设计都是日常生活生产中比较典型的应用模块。

例如在智能化家用电器的应用方面：

如洗衣机、空调、电视机、录像机、微波炉、电冰箱、电饭煲，红外遥控暖风机以及各种视听设备等等。

通过这些设计的过程，我们将系统地学习单片机在日常生产中的设计应用的方法，旨在锻炼自己的运用理论知识转换成实际应用的的能力。

单片机遥控暖风机控制系统设计是个系统的项目开发，每个环节的设计，每个模块的设计都将直接影响整个项目的开发进程。

通过论文的设计我们将学会对项目的模块化设计的开发方法。

温度的的检测以及控制，红外遥控控制是设计的重点。

温度传感器在工业生产过程控制、发电厂、热电厂、大型中央空调设备用户端、自动化生产线、温室、干燥房、粮食仓库等等都有广泛的应用。

红外遥控技术在摩托车防盗报警器、汽车防盗报警器、家庭防盗报警器、无线遥控开关、无线遥控门铃、无线遥控车库门、电风扇红外遥控、

取暖器红外遥控、空调扇红外遥控、、红外感应灯、红外感应探测器、红外感应防盗器广泛应用。

所以掌握其中的技术对以后的经验积累有重要的意义。

单片机应用的意义不仅在于它的广阔范围及所带来的经济效益。

更重要的意义在于，单片机的应用从根本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法。

以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，正在用单片机通过软件方法来实现。

1.3暖风机发展

初期的暖风机大多采用电阻丝作为发热元件，即简单不安全，时常发生触电和着火事故，这种暖风机随着红外石英管暖风机的诞生而被淘汰远红外石英管暖风机不受空间环境限制，即使在密封条件差、空间较大、阴暗潮湿甚至室外、只要距离适当，都能获得较佳的取暖效果，但石英管暖风机有红光刺眼与灼热的特点，加上寿命较短，因此不久便被改良成卤素管远红外暖风机，有效延长了内部电热丝的寿命，同时，亮度比石英管更高，辐射热量更大。

为此经改进在机前设置一个晶格散热网，以有效降低亮度。

远红外暖风机的最大优势在于适中的价格，几十元上百元的价位，获得了消费者认可。

面世十几年来，即使面临电热油灯等PTC暖风机新品的强烈冲击，也始终畅销不衰。

九十年代初期充油式暖风机即电热油汀面试，其造型因与传统暖气相似，即适用于豪华暗格装饰，又可随意移动使用，加之操作简单和无明火、无辐射、无噪音、可自动控制温度等特点，立刻受到市场的青睐，并迅速成为暖风机市场的主导产品，但高昂的价格是它难以在暖风机市场称雄的障碍口。

九十年代中期，各种PTC暖风机面试，它采用PTC陶瓷发热体。

具有优异的自动调温和节能特性、极低的热惯性和无明火、无辐射的安全性、超强的抗震性等优点引发了电热领域的一场革命，但推出初期因稳定性、衰减性不过关而导致刚刚兴起的市场又归于沉寂。

几年之后，在科技人员的改进和努力下，PTC陶瓷发热元件得到进一步完善，其性能在冷暖空调中得到证实和广泛使用。

后来，再度以暖风机方式推向市场才逐步被人们所接受，并迅速形成厅堂用、浴室用、台壁多用、空调挂壁型等系列品种，成为广大消费者选购的热门产品，大有后来居上。

一统天下之势。

PTC暖风机的最大特点是升温迅速和体感舒适，因为它采用的是强制对流式热传导方式，而强制对流系数是传统自然对流的几十倍，这使得PTC暖风机的体积和重量大大缩小，可以做到只有电热油汀的1/5左右。

它的缺点是每隔十五天左右必须清洁入风口处的过滤网，长期不清洁将会造成入风不畅，影响升温效果，严重的更会导致机内热断路保护器动作。

热断路保护器为一次性元件，断路动作后，必须送维修点更换，为消费者带来不便。

PTC暖风机不适合在环境较脏、灰尘较大的地方使用。

陶瓷钢暖风机极有可能成为市场新宠；他的核心部分是联合陶瓷钢电热片。

联合陶瓷钢电热片是目前世界上最薄的加热元件，它是在840℃高温下，将陶瓷永久的熔凝在高级、轻薄的钢片表面，按相应的尺寸裁剪后，采用

最新发展的印刷技术，将电阻线路印刷在陶瓷表面，以导电性能优良的纯银电极糊固定电路接合点，再以高温将陶瓷钢烧融覆盖在表面形成保护层而制成，它表面光洁无孔，抗磨损和腐蚀性优越，抗冲击能力极强，可抵御因温度聚变引起的热冲击，防酸、碱及各类溶剂侵蚀，抗紫外线渗透，是一种科学、先进、经久耐用的新型电热元件。

在冬天，人们都喜欢远离阴暗而置身于阳光的温暖之下，其实此时，阳光下和阴暗处，空气温度都是相同的，我们所感受到的舒适温度，来自于太阳电磁波谱内的红外线光波所产生的热辐射，波长在3～5微米之间，以科学原理来论，在这个波长范围内的热传导是最令人感到舒适的。

陶瓷钢暖风机以造型典雅、温馨舒适、操作简单、便于维护等特点风靡欧美市场。

随着引进技术的不断消化和人民生活水平的进一步提高，陶瓷热片将会逐步向大型音乐装饰画过度，在不远的将来，会带您走进轻松写意的时尚新生活。

1.4设计过程及工艺要求

一、基本功能

1.吹出不同风速的暖风

2.检测温度

3.显示温度

4.过限报警

5.遥控控制

二、主要技术参数

1.温度检测范围：

0℃-+50℃

2.测量精度：

0.5℃

3.检测精度：

1%RH

4.显示方式：

5110液晶显示

5.报警方式：

三极管驱动的蜂鸣音报警

6.遥控方式：

红外线遥控

1.5设计的重点与难点

本设计的任务是设计一个可遥控暖风机系统，可以应用于温湿度有一定要求的区域。

测量时能够清晰稳定地显示出监测结果。

系统组成的设计：

各部分硬件的选取很有讲究，要十分合理。

设计的难点是：

1.温度湿度模块设计

2.显示电路设计

3.遥控电路设计

2方案论证与比较

当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号懂得输入通道，由计算机拾取必要的输入信息。

对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。

2.1温度传感器的选择

方案一：

采用热电阻温度传感器。

热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。

现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。

其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。

铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。

缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。

按IEC标准测温范围-200～650℃，XX电阻比W（100）=1.3850时，R0为100Ω和10Ω，其允许的测量误差A级为±（0.15℃+0.002|t|），B级为±（0.3℃+0.005|t|）。

铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。

在工业中用于-50～180℃测温。

方案二：

采用DS18S20，独特的单线接口，多点能力使分布式温度检测应用简单，不需要外部元件和备份电源，可用数据线供电，测量范围从-55～+125℃，增量值为0.5℃，并且以9位数值方式读出温度且可在1秒内把温度变成数字。

综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。

2.2电机选择与论证

方案一：

采用步进电机，步进电机的一个显著特点就是具有快速启停能力，如果负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值，就能够立即使步进电机启动或反转。

另一个显著特点是转换精度高，正转反转控制灵活。

但是步进电机价格昂贵。

方案二：

采用直流伺服电机，直流伺服电机具有优良的速度控制性能，它输出较大的转矩，直接拖动负载运行，同时它又受控制信号的直接控制进行转速调节，在很多方面具有优越性，但是直流伺服电机价格昂贵，且不易购买。

方案三:

采用普通的直流电机，直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围广；过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速启动、制动和反转；能满足各种不同的特殊运行要求，且价格实惠，容易购买。

由于普通的直流电机价廉物美，且能完成所需的功能，故我们采用方案三。

2.3液晶的选择

开始我们比较了液晶屏LCD1602和NOKIA5110两个选择使用Nokia5110液晶的四大理由：

1.性价比高，LCD1602可以显示32个字符，而Nokia5110可以显示15个汉字，30个字符。

Nokia5110裸屏仅8.8元，LCD1602一般15元左右，LCD12864一般50~70元。

2.接口简单，仅四根I/O线即可驱动，LCD1602需11根I/O线，LCD12864需12根。

3.速度快，是LCD12864的20倍，是LCD1602的40倍。

4.Nokia5110工作电压3.3--5V，正常显示时工作电流200uA以下，具有掉电模式，适合电池供电的便携式移动设备。

3系统总体设计

3.1系统设计

本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生数字信号，我设计了主电路和控制电路都是以AT89S52基本系统为核心的一套检测系统，其中包括单片机、复位电路、温度检测、按键及显示、红外线控制电路、报警电路、系统软件等部分的设计。

本设计主电路由AT89S52级相关系统、温度传感器、液晶显示、报警器按键、红外线接收组成；控制电路由AT89S52级相关系统、按键、红外线发送组成。

3.2系统整体结构

红外遥控液晶暖风机系统的目标是始终围绕普通用户的要求来确定的，它为用户提供安全，可靠，实用，舒适的服务，让用户用得放心。

在系统中，充分利用MCU的资源，尽量做到不浪费硬件资源为前提。

整个系统的结构如下图

3-1

图3-1系统整体结构

红外遥控液晶暖风机系统由五个模块组成，红外输入实现遥控控制暖风机；温度控制实现温度的调节控制和系统的自动监控；显示控制时时反映暖风机的工作状态，实现人机对话；输出控制重要完成电机的控制等。

3.3芯片AT89S52介绍

除了89S51/52具有ISP下载线和看门狗以外，应该和89C51/52的差别估计是一样的89S51：

4KROM、128RAM、4个中断源、2个定时器；89S52：

8KROM、256RAM、5个中断源、3个定时器。

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

由于此单片机应用在仓库温湿度检测上，所以本设计选用了低功耗、高性能、低价格、小管脚（40脚）的AT89S52单片机。

如图3-2所示：

：

图3-2AT89S52芯片引脚图

AT89S52具有以下标准功能：

8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

3.3.1引脚功能介绍

1.Vcc：

电源电压。

2.GND：

地。

3.P0口：

P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。

对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。

在这种模式下,P0具有内部上拉电阻。

在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。

程序校验时，需要外部上拉电阻。

4.P1口：

P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如表3-1所示:

在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

表3.1P1口的第二功能

引脚号

第二功能

P1.0

T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出

P1.1

T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）

P1.5

MOSI（在系统编程用）

P1.6

MISO（在系统编程用）

P1.7

SCK（在系统编程用）

5.P2口：

P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址。

在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。

在使用8位地址（如MOVX@RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。

在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

6.P3口：

P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如表3-2所示。

在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

表3-2P3口的第二功能

端口引脚

第二功能

P3.0

RXD（串行输入口）

P3.1

TXD（串行输出口）

P3.2

INTO（外中断0）

P3.3

INT1（外中断1）

P3.4

TO（定时/计数器0）

P3.5

T1（定时/计数器1）

P3.6

WR（外部数据存储器写选通）

P3.7

RD（外部数据存储器读选通）

此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。

RST——复位输入。

当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。

ALE/PROG——当访问外部程存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。

一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。

要注意的是：

每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。

对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。

如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。

该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。

此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。

PSEN——程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。

EA/VPP——外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。

需注意的是：

如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。

如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。

FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。

3.3.2时钟电路及RC复位电路

STC89C52RC芯片内部有一高增益反相放大器，用于构成振荡器.反相放大器

的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2。

在XTAL1、XTAL2（第19、18引脚）两端跨接一个石英晶体振荡器，和两个电容就构成了稳定自激谐振电路。

晶振频率为11.0592MHz。

C1，C2是两个瓷片电容，与晶振Y1构成了自激谐振电路。

其电容的作用主要是对频率进行微调，一般取30-45PF左右。

使用该电路可产生稳定的11.0592MHZ频率，受外界的环境的干扰影响非常小。

其接法如图3-3所示：

图3-3晶振电路

复位是单片机初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元执行程序。

除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键重新启动。

复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。

本设计采用了按键手动复位方式。

该复位电路如图3-4所示。

图3-4复位电路设计

复位电路采用了按键与上电复位。

上电与按键均可以有效复位。

上电瞬间RST引脚获得高电平，单片机复位电路随着电容的C3的充电，RST引脚的高电平逐渐下降。

RST引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。

按键复位是直接将高电平通过电阻R1、R8分压到达RESET引脚，实现复位操作。

3.4传感器的介绍

3.4.1传感器的定义及作用

一、广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。

国际电工委员会（IEC:

InternationalElectrotechnicalCommittee）的定义为：

“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。

按照Gopel等的说法是：

“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理（模拟或数字）能力的传感器”。

传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测信号输入的第一道关口。

二、传感器的作用

1.信息的收集

2.信息数据的交换

3.控制信息的采集

3.4.2传感器的特性

1、灵敏度高、可靠性强、稳定性好；

2、防尘耐湿、耐高低温、耐冲击、耐振动等严酷环境条件；

3、收发兼用，使用方便。

3.4.3温度传感器DS18B20

数字温度传感器DS-18B20是美国DALLAS公司生产的DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

一、主要特性

DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测