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        基于AT89S52的溫控風扇的設計

        2014-08-08 11:31:02安盼盼資靈薇李喜樂
        建材發(fā)展導向 2014年4期
        關(guān)鍵詞:蜂鳴器電機

        安盼盼+資靈薇+李喜樂

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

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

        1方案設計

        本系統(tǒng)采用了單片機AT89S52,利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20對環(huán)境進行測溫,同時采用LCD1602液晶顯示,此外還有8421撥碼開關(guān)來實現(xiàn)溫度上下限值的設置,繼電器和電機實現(xiàn)溫度控制風扇的智能化。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硬件電路設計

        2.1最小化電路設計

        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鐘脈沖信號,除此之外還要有ISP下載電路使單片機方便下載。

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

        圖2.1單片機的基本電路

        接電源。將單片機第40腳Vcc接電源+5V,第20腳Vss接地(電源負極),為單片機工作提供電源。由于AT89S52片內(nèi)帶有程序存儲器,當使用片內(nèi)程序存儲器時要將EA(31腳)接高電平,即接到電源+5V。

        接石英晶體振蕩器。將單片機第19腳(XTAL1)與18腳(XTAL2)分別接外部晶體的兩個引腳,由石英晶體組成振蕩器,保證單片機內(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

        單片機運行程序的速度與振蕩器的頻率有關(guān)。單片機在讀、寫操作時都需要消耗一定的時間。當外接石英晶體為12MHz時,1個機器周期為1ms;

        ISP下載電路。在實際應用中,為了方便下載,設計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)電流就比它遠遠小得多了。所以綜合比較以后選擇2940芯片作為穩(wěn)壓電源。

        2.3 溫度采集電路設計

        跟以往的采用A/D轉(zhuǎn)換器進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、接口簡單等很多優(yōu)點,使其得到了廣泛的應用。

        2.4撥碼開關(guān)電路設計

        本系統(tǒng)顯示電路用來顯示溫度上下限的值和通過DS18B20采集進來的實時溫度值。采用8421撥碼開關(guān)設計溫度上限,軟件設計溫度下限。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,因為其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等很多優(yōu)點。1602LCD液晶顯示模塊可以顯示2行每行16個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二極管IN4148,用于吸收釋放繼電器線圈斷電時產(chǎn)生的反向電動勢,防止方向電動勢擊穿三極管及干擾其他電路;

        2.7控制報警部分

        控制報警部分采用蜂鳴器設計,原理圖如下:

        圖2.8

        3系統(tǒng)軟件設計

        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)設定的數(shù)值。(3)溫度檢測與報警流程。判斷當前溫度數(shù)值是否超過撥碼開關(guān)設定的溫度上限數(shù)據(jù),若超過則通過單片機產(chǎn)生信號驅(qū)動直流電機工作同時報警。若在正常范圍內(nèi),不報警,繼電器斷開,直流電機不工作。若低于溫度下限,報警但電機不工作。(4)DS18B20溫度采集流程。DS18B20先復位,然后跳過ROM匹配,啟動溫度轉(zhuǎn)換,準備讀溫度前再次復位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),在溫度過高時應該輸出低電平,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,把公共端接高電平,怎么都檢測不到,相對應撥碼開關(guān)數(shù)字的正確的引腳電壓。后來才發(fā)現(xiàn),公共端應該接地。

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

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

        1方案設計

        本系統(tǒng)采用了單片機AT89S52,利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20對環(huán)境進行測溫,同時采用LCD1602液晶顯示,此外還有8421撥碼開關(guān)來實現(xiàn)溫度上下限值的設置,繼電器和電機實現(xiàn)溫度控制風扇的智能化??傮w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硬件電路設計

        2.1最小化電路設計

        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鐘脈沖信號,除此之外還要有ISP下載電路使單片機方便下載。

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

        圖2.1單片機的基本電路

        接電源。將單片機第40腳Vcc接電源+5V,第20腳Vss接地(電源負極),為單片機工作提供電源。由于AT89S52片內(nèi)帶有程序存儲器,當使用片內(nèi)程序存儲器時要將EA(31腳)接高電平,即接到電源+5V。

        接石英晶體振蕩器。將單片機第19腳(XTAL1)與18腳(XTAL2)分別接外部晶體的兩個引腳,由石英晶體組成振蕩器,保證單片機內(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

        單片機運行程序的速度與振蕩器的頻率有關(guān)。單片機在讀、寫操作時都需要消耗一定的時間。當外接石英晶體為12MHz時,1個機器周期為1ms;

        ISP下載電路。在實際應用中,為了方便下載,設計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)電流就比它遠遠小得多了。所以綜合比較以后選擇2940芯片作為穩(wěn)壓電源。

        2.3 溫度采集電路設計

        跟以往的采用A/D轉(zhuǎn)換器進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、接口簡單等很多優(yōu)點,使其得到了廣泛的應用。

        2.4撥碼開關(guān)電路設計

        本系統(tǒng)顯示電路用來顯示溫度上下限的值和通過DS18B20采集進來的實時溫度值。采用8421撥碼開關(guān)設計溫度上限,軟件設計溫度下限。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,因為其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等很多優(yōu)點。1602LCD液晶顯示模塊可以顯示2行每行16個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二極管IN4148,用于吸收釋放繼電器線圈斷電時產(chǎn)生的反向電動勢,防止方向電動勢擊穿三極管及干擾其他電路;

        2.7控制報警部分

        控制報警部分采用蜂鳴器設計,原理圖如下:

        圖2.8

        3系統(tǒng)軟件設計

        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)設定的數(shù)值。(3)溫度檢測與報警流程。判斷當前溫度數(shù)值是否超過撥碼開關(guān)設定的溫度上限數(shù)據(jù),若超過則通過單片機產(chǎn)生信號驅(qū)動直流電機工作同時報警。若在正常范圍內(nèi),不報警,繼電器斷開,直流電機不工作。若低于溫度下限,報警但電機不工作。(4)DS18B20溫度采集流程。DS18B20先復位,然后跳過ROM匹配,啟動溫度轉(zhuǎn)換,準備讀溫度前再次復位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),在溫度過高時應該輸出低電平,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,把公共端接高電平,怎么都檢測不到,相對應撥碼開關(guān)數(shù)字的正確的引腳電壓。后來才發(fā)現(xiàn),公共端應該接地。

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

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

        1方案設計

        本系統(tǒng)采用了單片機AT89S52,利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20對環(huán)境進行測溫,同時采用LCD1602液晶顯示,此外還有8421撥碼開關(guān)來實現(xiàn)溫度上下限值的設置,繼電器和電機實現(xiàn)溫度控制風扇的智能化??傮w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硬件電路設計

        2.1最小化電路設計

        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鐘脈沖信號,除此之外還要有ISP下載電路使單片機方便下載。

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

        圖2.1單片機的基本電路

        接電源。將單片機第40腳Vcc接電源+5V,第20腳Vss接地(電源負極),為單片機工作提供電源。由于AT89S52片內(nèi)帶有程序存儲器,當使用片內(nèi)程序存儲器時要將EA(31腳)接高電平,即接到電源+5V。

        接石英晶體振蕩器。將單片機第19腳(XTAL1)與18腳(XTAL2)分別接外部晶體的兩個引腳,由石英晶體組成振蕩器,保證單片機內(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

        單片機運行程序的速度與振蕩器的頻率有關(guān)。單片機在讀、寫操作時都需要消耗一定的時間。當外接石英晶體為12MHz時,1個機器周期為1ms;

        ISP下載電路。在實際應用中,為了方便下載,設計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)電流就比它遠遠小得多了。所以綜合比較以后選擇2940芯片作為穩(wěn)壓電源。

        2.3 溫度采集電路設計

        跟以往的采用A/D轉(zhuǎn)換器進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、接口簡單等很多優(yōu)點,使其得到了廣泛的應用。

        2.4撥碼開關(guān)電路設計

        本系統(tǒng)顯示電路用來顯示溫度上下限的值和通過DS18B20采集進來的實時溫度值。采用8421撥碼開關(guān)設計溫度上限,軟件設計溫度下限。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,因為其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等很多優(yōu)點。1602LCD液晶顯示模塊可以顯示2行每行16個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二極管IN4148,用于吸收釋放繼電器線圈斷電時產(chǎn)生的反向電動勢,防止方向電動勢擊穿三極管及干擾其他電路;

        2.7控制報警部分

        控制報警部分采用蜂鳴器設計,原理圖如下:

        圖2.8

        3系統(tǒng)軟件設計

        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)設定的數(shù)值。(3)溫度檢測與報警流程。判斷當前溫度數(shù)值是否超過撥碼開關(guān)設定的溫度上限數(shù)據(jù),若超過則通過單片機產(chǎn)生信號驅(qū)動直流電機工作同時報警。若在正常范圍內(nèi),不報警,繼電器斷開,直流電機不工作。若低于溫度下限,報警但電機不工作。(4)DS18B20溫度采集流程。DS18B20先復位,然后跳過ROM匹配,啟動溫度轉(zhuǎn)換,準備讀溫度前再次復位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),在溫度過高時應該輸出低電平,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,把公共端接高電平,怎么都檢測不到,相對應撥碼開關(guān)數(shù)字的正確的引腳電壓。后來才發(fā)現(xiàn),公共端應該接地。

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