熊龍飛　聶宜召　張偉

摘 要：本開關(guān)是以AT89C51單片機(jī)為檢測(cè)控制中心的智能開關(guān)，其特點(diǎn)主要有元件成本低、軟件設(shè)計(jì)模塊化、后續(xù)功能可擴(kuò)展。從硬件的選擇來看，選擇應(yīng)用較為普遍的AT89C51單片機(jī)、DS18B20數(shù)字式溫度傳感器、LED顯示器、步進(jìn)電機(jī)和紅外遙控接收裝置。在軟件設(shè)計(jì)方面采用了模塊化的程序設(shè)計(jì)，為以后的升級(jí)或擴(kuò)展做準(zhǔn)備。

關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)；溫度控制；LED顯示器；DS18B20傳感器；紅外遙控

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，溫度控制在工業(yè)自動(dòng)化、家用電器、環(huán)境保護(hù)、安全生產(chǎn)和汽車工業(yè)中，都有著非常廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如高精確度、高靈敏度、高響應(yīng)速度、耗能少等特點(diǎn)，所以非常適合嵌入式控制。用DS18B20作為開關(guān)檢測(cè)溫度的傳感器，它既可以測(cè)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(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)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(shí)其邏輯控制由軟件來運(yùn)行，很容易的就可以實(shí)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(guān)，這樣更具人性化。

本溫控窗戶開關(guān)是用于對(duì)外部環(huán)境溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制的全自動(dòng)智能調(diào)節(jié)開關(guān)，它具有安全可靠、操作方便等特點(diǎn)。此智能開關(guān)的生產(chǎn)、銷售將會(huì)帶來很大的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益。

1 溫控原理

基于單片機(jī)的溫控窗戶開關(guān)原理如下圖1所示。

用戶可以通過鍵盤輸入設(shè)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(hào)輸入到單片機(jī)中，并在LED上顯示出當(dāng)前的溫度，同時(shí)單片機(jī)將當(dāng)前溫度與用戶設(shè)定的溫度范圍進(jìn)行比較，進(jìn)而傳輸信息到輸出電路。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要由溫度檢測(cè)電路、鍵盤與顯示電路、紅外檢測(cè)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(cè)及控制電路部分。溫度檢測(cè)電路用溫度傳感器DS18B20來實(shí)現(xiàn)。該元件與單片機(jī)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(jī)的P3.0連接，該傳感器的溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸集中在一個(gè)芯片上，提高了電路的抗干擾能力。

⑵顯示部分的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中P0口和P2口的部分位作為動(dòng)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(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中由于設(shè)定溫度只需要增加溫度、降低溫度和確定這三個(gè)鍵，因此采用獨(dú)立式按鍵，開機(jī)后直接輸入設(shè)定的溫度即可。

⑷紅外檢測(cè)電路部分。本設(shè)計(jì)的紅外檢測(cè)電路采用一片HS0038元件，它具有很強(qiáng)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(jī)的P3.1連接，人們可以用遙控器控制電機(jī)，這將使得開關(guān)的設(shè)計(jì)更為方便、人性化。

⑸輸出控制電路部分。AT89C51對(duì)室內(nèi)溫度的調(diào)控是通過控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)來進(jìn)行的，當(dāng)室內(nèi)溫度不在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)時(shí)將啟動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程如圖2

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

4 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)的溫度進(jìn)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫。具有設(shè)計(jì)原理簡單、易實(shí)現(xiàn)、測(cè)量精度高、硬件連接簡單等特點(diǎn)，在實(shí)際的生產(chǎn)生活中有很高的應(yīng)用價(jià)值。

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