熊龍飛　聶宜召　張偉

摘 要：本開關是以AT89C51單片機為檢測控制中心的智能開關，其特點主要有元件成本低、軟件設計模塊化、后續(xù)功能可擴展。從硬件的選擇來看，選擇應用較為普遍的AT89C51單片機、DS18B20數(shù)字式溫度傳感器、LED顯示器、步進電機和紅外遙控接收裝置。在軟件設計方面采用了模塊化的程序設計，為以后的升級或擴展做準備。

關鍵詞：AT89C51單片機；溫度控制；LED顯示器；DS18B20傳感器；紅外遙控

隨著科學技術的發(fā)展，溫度控制在工業(yè)自動化、家用電器、環(huán)境保護、安全生產(chǎn)和汽車工業(yè)中，都有著非常廣泛的應用。單片機具有很多的優(yōu)點，比如高精確度、高靈敏度、高響應速度、耗能少等特點，所以非常適合嵌入式控制。用DS18B20作為開關檢測溫度的傳感器，它既可以測量溫度又可以作為A/D轉(zhuǎn)換器使用，能夠直接輸出數(shù)字量，并且還可以實現(xiàn)多點測量。用DS18B20與AT89C51構(gòu)成的電路較為簡單，幾乎不需要其它元器件。同時其邏輯控制由軟件來運行，很容易的就可以實現(xiàn)各種控制，不受外界環(huán)境的影響。此外，還可以用紅外遙控器控制開關，這樣更具人性化。

本溫控窗戶開關是用于對外部環(huán)境溫度進行檢測和控制的全自動智能調(diào)節(jié)開關，它具有安全可靠、操作方便等特點。此智能開關的生產(chǎn)、銷售將會帶來很大的經(jīng)濟利益和社會效益。

1 溫控原理

基于單片機的溫控窗戶開關原理如下圖1所示。

用戶可以通過鍵盤輸入設定的溫度范圍，溫度采集由DS18B20芯片來完成，它將采集到的溫度信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸入到單片機中，并在LED上顯示出當前的溫度，同時單片機將當前溫度與用戶設定的溫度范圍進行比較，進而傳輸信息到輸出電路。

2 系統(tǒng)的硬件設計

系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要由溫度檢測電路、鍵盤與顯示電路、紅外檢測電路、輸出控制電路等組成。具體的電路功能如下。

⑴溫度檢測及控制電路部分。溫度檢測電路用溫度傳感器DS18B20來實現(xiàn)。該元件與單片機連接只需要一根I/O線。DS18B20的DQ引腳是數(shù)據(jù)線，與單片機的P3.0連接，該傳感器的溫度檢測和數(shù)據(jù)傳輸集中在一個芯片上，提高了電路的抗干擾能力。

⑵顯示部分的設計。本設計中P0口和P2口的部分位作為動態(tài)顯示器的顯示輸出口，段碼由P0口并行輸出到4位LED顯示器，位碼有P2.0，P2.1，P2.2，P2.3輪流輸出。

⑶鍵盤設計。本設計中由于設定溫度只需要增加溫度、降低溫度和確定這三個鍵，因此采用獨立式按鍵，開機后直接輸入設定的溫度即可。

⑷紅外檢測電路部分。本設計的紅外檢測電路采用一片HS0038元件，它具有很強的抗干擾性能，并且用法比較簡單，OUT為數(shù)據(jù)線，將它與單片機的P3.1連接，人們可以用遙控器控制電機，這將使得開關的設計更為方便、人性化。

⑸輸出控制電路部分。AT89C51對室內(nèi)溫度的調(diào)控是通過控制電機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)來進行的，當室內(nèi)溫度不在設定的溫度范圍內(nèi)時將啟動電機的轉(zhuǎn)動。

3 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件設計流程如圖2

主程序主要完成對子程序的初始化，當初始化過后執(zhí)行測溫模塊，并顯示出當前的溫度，同時完成與設定的溫度范圍的比較。如果有人為的控制信號，不管當前處于什么狀態(tài)，單片機執(zhí)行紅外遙控發(fā)出的命令，如果沒有紅外信號，則根據(jù)單片機的信號執(zhí)行輸出電路。

4 結(jié)束語

本設計采用單片機對系統(tǒng)的溫度進行采集、控制，具有鍵盤輸入溫度給定值、LED數(shù)碼管顯示溫度、紅外遙控控制的功能，實現(xiàn)自動控溫。具有設計原理簡單、易實現(xiàn)、測量精度高、硬件連接簡單等特點，在實際的生產(chǎn)生活中有很高的應用價值。

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