基于AT89S52的溫控風(fēng)扇的設(shè)計(jì)

安盼盼+資靈薇+李喜樂

摘要：本項(xiàng)目是在LCD1602液晶屏上顯示測得的溫度，并利用撥碼開關(guān)設(shè)置溫度上下限，測得的溫度小于設(shè)定溫度下限，則在液晶屏上顯示cold和相應(yīng)溫度，溫度在上下限之間顯示normal和相應(yīng)溫度，溫度高于上限則顯示high和相應(yīng)溫度，并且用蜂鳴器報(bào)警。利用LM 2940給電路板供電，控制部分采用繼電器完成，如果溫度高于設(shè)定上限溫度則用蜂鳴器報(bào)警，則繼電器常開開關(guān)連通。電機(jī)工作，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)溫度控制風(fēng)扇的效果。

關(guān)鍵詞：AT89S52繼電器；LCD1602；蜂鳴器；電機(jī)

1方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用了單片機(jī)AT89S52，利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20對環(huán)境進(jìn)行測溫，同時(shí)采用LCD1602液晶顯示，此外還有8421撥碼開關(guān)來實(shí)現(xiàn)溫度上下限值的設(shè)置，繼電器和電機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度控制風(fēng)扇的智能化。總體硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1.1所示。

圖1.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

2硬件電路設(shè)計(jì)

2.1最小化電路設(shè)計(jì)

主控芯片要能正常工作，首先要提供電源，除其次要有晶振電路提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)，除此之外還要有ISP下載電路使單片機(jī)方便下載。

最小化電路。單片機(jī)工作需要3個(gè)基本條件：接電源、接石英晶體振蕩器、單片機(jī)內(nèi)裝入程序，如圖2.1所示。

圖2.1單片機(jī)的基本電路

接電源。將單片機(jī)第40腳Vcc接電源+5V，第20腳Vss接地（電源負(fù)極），為單片機(jī)工作提供電源。由于AT89S52片內(nèi)帶有程序存儲(chǔ)器，當(dāng)使用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器時(shí)要將EA（31腳）接高電平，即接到電源+5V。

接石英晶體振蕩器。將單片機(jī)第19腳（XTAL1）與18腳（XTAL2）分別接外部晶體的兩個(gè)引腳，由石英晶體組成振蕩器，保證單片機(jī)內(nèi)部各部分有序工作。晶振電路如圖2.2所示。

圖2.2晶振電路

單片機(jī)運(yùn)行程序的速度與振蕩器的頻率有關(guān)。單片機(jī)在讀、寫操作時(shí)都需要消耗一定的時(shí)間。當(dāng)外接石英晶體為12MHz時(shí)，1個(gè)機(jī)器周期為1ms；

ISP下載電路。在實(shí)際應(yīng)用中，為了方便下載，設(shè)計(jì)ISP下載電路。電路圖如下：

圖2.3

2.2電源電路

LM2940比7805的轉(zhuǎn)換效率高。7805直接輸入不接輸出的情況下，其內(nèi)部還會(huì)有3mA的電流消耗（靜態(tài)電流）。而LDO元件的靜態(tài)電流就比它遠(yuǎn)遠(yuǎn)小得多了。所以綜合比較以后選擇2940芯片作為穩(wěn)壓電源。

2.3 溫度采集電路設(shè)計(jì)

跟以往的采用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行溫度測量不同的是，本系統(tǒng)采用的是一線協(xié)議器件DS18B20進(jìn)行溫度測量，測量的方法不同，溫度采集不同。DS18B20是美國Dallas半導(dǎo)體公司推出的數(shù)字式單總線溫度傳感器。由于DS18B20具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、接口簡單等很多優(yōu)點(diǎn)，使其得到了廣泛的應(yīng)用。

2.4撥碼開關(guān)電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)顯示電路用來顯示溫度上下限的值和通過DS18B20采集進(jìn)來的實(shí)時(shí)溫度值。采用8421撥碼開關(guān)設(shè)計(jì)溫度上限，軟件設(shè)計(jì)溫度下限。8421撥碼開關(guān)電路圖（如圖2.6）。

2.5顯示器簡介

1602LCD液晶是一種高分子材料，因?yàn)槠湮⒐?、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等很多優(yōu)點(diǎn)。1602LCD液晶顯示模塊可以顯示2行每行16個(gè)ASCII碼字符。1602LCD提供了8位并行數(shù)據(jù)接口，方便了與單片機(jī)的連接。

圖2.6

2.6繼電器部分

采用繼電器作為溫度控制部分。繼電器線圈兩端并接一個(gè)二極管IN4148，用于吸收釋放繼電器線圈斷電時(shí)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢，防止方向電動(dòng)勢擊穿三極管及干擾其他電路；

2.7控制報(bào)警部分

控制報(bào)警部分采用蜂鳴器設(shè)計(jì)，原理圖如下：

圖2.8

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1主程序流程

程序開始，對程序參數(shù)、端口、1602顯示初始化，讀取數(shù)據(jù)，開中斷，撥碼開關(guān)讀取。

3.2子程序流程

子程序流程包括中斷程序、撥碼開關(guān)程序、溫度檢測與報(bào)警程序、溫度采集程序。（1）中斷流程。判斷500MS是否到，如果500MS到了則DS18B20連續(xù)采集送到相應(yīng)寄存器中，然后刷新顯示緩沖，中斷返回。（2）撥碼開關(guān)流程。使用的是8421撥碼開關(guān)，通過檢測輸入引腳的高低電平，讀取通過撥碼開關(guān)設(shè)定的數(shù)值。（3）溫度檢測與報(bào)警流程。判斷當(dāng)前溫度數(shù)值是否超過撥碼開關(guān)設(shè)定的溫度上限數(shù)據(jù)，若超過則通過單片機(jī)產(chǎn)生信號(hào)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)工作同時(shí)報(bào)警。若在正常范圍內(nèi)，不報(bào)警，繼電器斷開，直流電機(jī)不工作。若低于溫度下限，報(bào)警但電機(jī)不工作。（4）DS18B20溫度采集流程。DS18B20先復(fù)位，然后跳過ROM匹配，啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，準(zhǔn)備讀溫度前再次復(fù)位DS18B20，然后再跳過ROM匹配，讀取溫度值，返回。

4系統(tǒng)制作與調(diào)試

調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決方法：（1）由于P0口輸出電流低造成1602液晶不顯示，要接上拉電阻。（2）第一塊板子，有控制的程序，但1602液晶怎么也不顯示，后來才發(fā)現(xiàn)3號(hào)引腳電壓太大了，通過電位器調(diào)節(jié)后變?yōu)檎?。?）程序控制繼電器開關(guān)，在溫度過高時(shí)應(yīng)該輸出低電平，通過三極管控制繼電器開關(guān)打開，控制電機(jī)轉(zhuǎn)；但程序控制有誤，最開始是輸出高電平。（3）開始接撥碼開關(guān)時(shí)，把公共端接高電平，怎么都檢測不到，相對應(yīng)撥碼開關(guān)數(shù)字的正確的引腳電壓。后來才發(fā)現(xiàn)，公共端應(yīng)該接地。

摘要：本項(xiàng)目是在LCD1602液晶屏上顯示測得的溫度，并利用撥碼開關(guān)設(shè)置溫度上下限，測得的溫度小于設(shè)定溫度下限，則在液晶屏上顯示cold和相應(yīng)溫度，溫度在上下限之間顯示normal和相應(yīng)溫度，溫度高于上限則顯示high和相應(yīng)溫度，并且用蜂鳴器報(bào)警。利用LM 2940給電路板供電，控制部分采用繼電器完成，如果溫度高于設(shè)定上限溫度則用蜂鳴器報(bào)警，則繼電器常開開關(guān)連通。電機(jī)工作，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)溫度控制風(fēng)扇的效果。

關(guān)鍵詞：AT89S52繼電器；LCD1602；蜂鳴器；電機(jī)

1方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用了單片機(jī)AT89S52，利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20對環(huán)境進(jìn)行測溫，同時(shí)采用LCD1602液晶顯示，此外還有8421撥碼開關(guān)來實(shí)現(xiàn)溫度上下限值的設(shè)置，繼電器和電機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度控制風(fēng)扇的智能化。總體硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1.1所示。

圖1.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

2硬件電路設(shè)計(jì)

2.1最小化電路設(shè)計(jì)

主控芯片要能正常工作，首先要提供電源，除其次要有晶振電路提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)，除此之外還要有ISP下載電路使單片機(jī)方便下載。

最小化電路。單片機(jī)工作需要3個(gè)基本條件：接電源、接石英晶體振蕩器、單片機(jī)內(nèi)裝入程序，如圖2.1所示。

圖2.1單片機(jī)的基本電路

接電源。將單片機(jī)第40腳Vcc接電源+5V，第20腳Vss接地（電源負(fù)極），為單片機(jī)工作提供電源。由于AT89S52片內(nèi)帶有程序存儲(chǔ)器，當(dāng)使用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器時(shí)要將EA（31腳）接高電平，即接到電源+5V。

接石英晶體振蕩器。將單片機(jī)第19腳（XTAL1）與18腳（XTAL2）分別接外部晶體的兩個(gè)引腳，由石英晶體組成振蕩器，保證單片機(jī)內(nèi)部各部分有序工作。晶振電路如圖2.2所示。

圖2.2晶振電路

單片機(jī)運(yùn)行程序的速度與振蕩器的頻率有關(guān)。單片機(jī)在讀、寫操作時(shí)都需要消耗一定的時(shí)間。當(dāng)外接石英晶體為12MHz時(shí)，1個(gè)機(jī)器周期為1ms；

ISP下載電路。在實(shí)際應(yīng)用中，為了方便下載，設(shè)計(jì)ISP下載電路。電路圖如下：

圖2.3

2.2電源電路

LM2940比7805的轉(zhuǎn)換效率高。7805直接輸入不接輸出的情況下，其內(nèi)部還會(huì)有3mA的電流消耗（靜態(tài)電流）。而LDO元件的靜態(tài)電流就比它遠(yuǎn)遠(yuǎn)小得多了。所以綜合比較以后選擇2940芯片作為穩(wěn)壓電源。

2.3 溫度采集電路設(shè)計(jì)

跟以往的采用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行溫度測量不同的是，本系統(tǒng)采用的是一線協(xié)議器件DS18B20進(jìn)行溫度測量，測量的方法不同，溫度采集不同。DS18B20是美國Dallas半導(dǎo)體公司推出的數(shù)字式單總線溫度傳感器。由于DS18B20具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、接口簡單等很多優(yōu)點(diǎn)，使其得到了廣泛的應(yīng)用。

2.4撥碼開關(guān)電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)顯示電路用來顯示溫度上下限的值和通過DS18B20采集進(jìn)來的實(shí)時(shí)溫度值。采用8421撥碼開關(guān)設(shè)計(jì)溫度上限，軟件設(shè)計(jì)溫度下限。8421撥碼開關(guān)電路圖（如圖2.6）。

2.5顯示器簡介

1602LCD液晶是一種高分子材料，因?yàn)槠湮⒐?、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等很多優(yōu)點(diǎn)。1602LCD液晶顯示模塊可以顯示2行每行16個(gè)ASCII碼字符。1602LCD提供了8位并行數(shù)據(jù)接口，方便了與單片機(jī)的連接。

圖2.6

2.6繼電器部分

采用繼電器作為溫度控制部分。繼電器線圈兩端并接一個(gè)二極管IN4148，用于吸收釋放繼電器線圈斷電時(shí)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢，防止方向電動(dòng)勢擊穿三極管及干擾其他電路；

2.7控制報(bào)警部分

控制報(bào)警部分采用蜂鳴器設(shè)計(jì)，原理圖如下：

圖2.8

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1主程序流程

程序開始，對程序參數(shù)、端口、1602顯示初始化，讀取數(shù)據(jù)，開中斷，撥碼開關(guān)讀取。

3.2子程序流程

子程序流程包括中斷程序、撥碼開關(guān)程序、溫度檢測與報(bào)警程序、溫度采集程序。（1）中斷流程。判斷500MS是否到，如果500MS到了則DS18B20連續(xù)采集送到相應(yīng)寄存器中，然后刷新顯示緩沖，中斷返回。（2）撥碼開關(guān)流程。使用的是8421撥碼開關(guān)，通過檢測輸入引腳的高低電平，讀取通過撥碼開關(guān)設(shè)定的數(shù)值。（3）溫度檢測與報(bào)警流程。判斷當(dāng)前溫度數(shù)值是否超過撥碼開關(guān)設(shè)定的溫度上限數(shù)據(jù)，若超過則通過單片機(jī)產(chǎn)生信號(hào)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)工作同時(shí)報(bào)警。若在正常范圍內(nèi)，不報(bào)警，繼電器斷開，直流電機(jī)不工作。若低于溫度下限，報(bào)警但電機(jī)不工作。（4）DS18B20溫度采集流程。DS18B20先復(fù)位，然后跳過ROM匹配，啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，準(zhǔn)備讀溫度前再次復(fù)位DS18B20，然后再跳過ROM匹配，讀取溫度值，返回。

4系統(tǒng)制作與調(diào)試

調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決方法：（1）由于P0口輸出電流低造成1602液晶不顯示，要接上拉電阻。（2）第一塊板子，有控制的程序，但1602液晶怎么也不顯示，后來才發(fā)現(xiàn)3號(hào)引腳電壓太大了，通過電位器調(diào)節(jié)后變?yōu)檎！＃?）程序控制繼電器開關(guān)，在溫度過高時(shí)應(yīng)該輸出低電平，通過三極管控制繼電器開關(guān)打開，控制電機(jī)轉(zhuǎn)；但程序控制有誤，最開始是輸出高電平。（3）開始接撥碼開關(guān)時(shí)，把公共端接高電平，怎么都檢測不到，相對應(yīng)撥碼開關(guān)數(shù)字的正確的引腳電壓。后來才發(fā)現(xiàn)，公共端應(yīng)該接地。

摘要：本項(xiàng)目是在LCD1602液晶屏上顯示測得的溫度，并利用撥碼開關(guān)設(shè)置溫度上下限，測得的溫度小于設(shè)定溫度下限，則在液晶屏上顯示cold和相應(yīng)溫度，溫度在上下限之間顯示normal和相應(yīng)溫度，溫度高于上限則顯示high和相應(yīng)溫度，并且用蜂鳴器報(bào)警。利用LM 2940給電路板供電，控制部分采用繼電器完成，如果溫度高于設(shè)定上限溫度則用蜂鳴器報(bào)警，則繼電器常開開關(guān)連通。電機(jī)工作，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)溫度控制風(fēng)扇的效果。

關(guān)鍵詞：AT89S52繼電器；LCD1602；蜂鳴器；電機(jī)

1方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用了單片機(jī)AT89S52，利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20對環(huán)境進(jìn)行測溫，同時(shí)采用LCD1602液晶顯示，此外還有8421撥碼開關(guān)來實(shí)現(xiàn)溫度上下限值的設(shè)置，繼電器和電機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度控制風(fēng)扇的智能化。總體硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1.1所示。

圖1.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

2硬件電路設(shè)計(jì)

2.1最小化電路設(shè)計(jì)

主控芯片要能正常工作，首先要提供電源，除其次要有晶振電路提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)，除此之外還要有ISP下載電路使單片機(jī)方便下載。

最小化電路。單片機(jī)工作需要3個(gè)基本條件：接電源、接石英晶體振蕩器、單片機(jī)內(nèi)裝入程序，如圖2.1所示。

圖2.1單片機(jī)的基本電路

接電源。將單片機(jī)第40腳Vcc接電源+5V，第20腳Vss接地（電源負(fù)極），為單片機(jī)工作提供電源。由于AT89S52片內(nèi)帶有程序存儲(chǔ)器，當(dāng)使用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器時(shí)要將EA（31腳）接高電平，即接到電源+5V。

接石英晶體振蕩器。將單片機(jī)第19腳（XTAL1）與18腳（XTAL2）分別接外部晶體的兩個(gè)引腳，由石英晶體組成振蕩器，保證單片機(jī)內(nèi)部各部分有序工作。晶振電路如圖2.2所示。

圖2.2晶振電路

單片機(jī)運(yùn)行程序的速度與振蕩器的頻率有關(guān)。單片機(jī)在讀、寫操作時(shí)都需要消耗一定的時(shí)間。當(dāng)外接石英晶體為12MHz時(shí)，1個(gè)機(jī)器周期為1ms；

ISP下載電路。在實(shí)際應(yīng)用中，為了方便下載，設(shè)計(jì)ISP下載電路。電路圖如下：

圖2.3

2.2電源電路

LM2940比7805的轉(zhuǎn)換效率高。7805直接輸入不接輸出的情況下，其內(nèi)部還會(huì)有3mA的電流消耗（靜態(tài)電流）。而LDO元件的靜態(tài)電流就比它遠(yuǎn)遠(yuǎn)小得多了。所以綜合比較以后選擇2940芯片作為穩(wěn)壓電源。

2.3 溫度采集電路設(shè)計(jì)

跟以往的采用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行溫度測量不同的是，本系統(tǒng)采用的是一線協(xié)議器件DS18B20進(jìn)行溫度測量，測量的方法不同，溫度采集不同。DS18B20是美國Dallas半導(dǎo)體公司推出的數(shù)字式單總線溫度傳感器。由于DS18B20具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、接口簡單等很多優(yōu)點(diǎn)，使其得到了廣泛的應(yīng)用。

2.4撥碼開關(guān)電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)顯示電路用來顯示溫度上下限的值和通過DS18B20采集進(jìn)來的實(shí)時(shí)溫度值。采用8421撥碼開關(guān)設(shè)計(jì)溫度上限，軟件設(shè)計(jì)溫度下限。8421撥碼開關(guān)電路圖（如圖2.6）。

2.5顯示器簡介

1602LCD液晶是一種高分子材料，因?yàn)槠湮⒐?、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等很多優(yōu)點(diǎn)。1602LCD液晶顯示模塊可以顯示2行每行16個(gè)ASCII碼字符。1602LCD提供了8位并行數(shù)據(jù)接口，方便了與單片機(jī)的連接。

圖2.6

2.6繼電器部分

采用繼電器作為溫度控制部分。繼電器線圈兩端并接一個(gè)二極管IN4148，用于吸收釋放繼電器線圈斷電時(shí)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢，防止方向電動(dòng)勢擊穿三極管及干擾其他電路；

2.7控制報(bào)警部分

控制報(bào)警部分采用蜂鳴器設(shè)計(jì)，原理圖如下：

圖2.8

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1主程序流程

程序開始，對程序參數(shù)、端口、1602顯示初始化，讀取數(shù)據(jù)，開中斷，撥碼開關(guān)讀取。

3.2子程序流程

子程序流程包括中斷程序、撥碼開關(guān)程序、溫度檢測與報(bào)警程序、溫度采集程序。（1）中斷流程。判斷500MS是否到，如果500MS到了則DS18B20連續(xù)采集送到相應(yīng)寄存器中，然后刷新顯示緩沖，中斷返回。（2）撥碼開關(guān)流程。使用的是8421撥碼開關(guān)，通過檢測輸入引腳的高低電平，讀取通過撥碼開關(guān)設(shè)定的數(shù)值。（3）溫度檢測與報(bào)警流程。判斷當(dāng)前溫度數(shù)值是否超過撥碼開關(guān)設(shè)定的溫度上限數(shù)據(jù)，若超過則通過單片機(jī)產(chǎn)生信號(hào)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)工作同時(shí)報(bào)警。若在正常范圍內(nèi)，不報(bào)警，繼電器斷開，直流電機(jī)不工作。若低于溫度下限，報(bào)警但電機(jī)不工作。（4）DS18B20溫度采集流程。DS18B20先復(fù)位，然后跳過ROM匹配，啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，準(zhǔn)備讀溫度前再次復(fù)位DS18B20，然后再跳過ROM匹配，讀取溫度值，返回。

4系統(tǒng)制作與調(diào)試

調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決方法：（1）由于P0口輸出電流低造成1602液晶不顯示，要接上拉電阻。（2）第一塊板子，有控制的程序，但1602液晶怎么也不顯示，后來才發(fā)現(xiàn)3號(hào)引腳電壓太大了，通過電位器調(diào)節(jié)后變?yōu)檎?。?）程序控制繼電器開關(guān)，在溫度過高時(shí)應(yīng)該輸出低電平，通過三極管控制繼電器開關(guān)打開，控制電機(jī)轉(zhuǎn)；但程序控制有誤，最開始是輸出高電平。（3）開始接撥碼開關(guān)時(shí)，把公共端接高電平，怎么都檢測不到，相對應(yīng)撥碼開關(guān)數(shù)字的正確的引腳電壓。后來才發(fā)現(xiàn)，公共端應(yīng)該接地。