任才 孔德尉* 沈陽工學(xué)院 劉文宇 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司檢修分公司

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

本系統(tǒng)是由STC89C52單片機(jī)、LCD1602液晶顯示模塊、DS18B20溫度檢測(cè)模塊、按鍵模塊、報(bào)警模塊、加熱模塊和冷卻模塊組成的。本系統(tǒng)能完成以下功能：

⑴系統(tǒng)通過DS18B20溫度檢測(cè)模塊對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)。

⑵可以在LCD1602液晶顯示模塊上實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)的溫度。

⑶系統(tǒng)可以用按鍵設(shè)置上限溫度和下限溫度。當(dāng)周圍的溫度超過上限溫度時(shí)，系統(tǒng)控制繼電器使冷卻模塊工作。當(dāng)周圍溫度低于下限溫度時(shí)，系統(tǒng)控制繼電器使加熱模塊工作。當(dāng)周圍溫度在上限溫度和下限溫度之間時(shí)維持原狀態(tài)。

2 硬件結(jié)構(gòu)選型

通過系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能分析，系統(tǒng)需要以下幾個(gè)模塊，分別為：主控模塊、顯示模塊、溫度檢測(cè)模塊，以下就針對(duì)這幾個(gè)模塊進(jìn)行選型。

2.1 主控模塊的選型

使用51系列單片機(jī)，這個(gè)系列的單片機(jī)是一個(gè)可靠性高，價(jià)格低，性能高的8位單片機(jī)，它有32個(gè)I/O口，并且這個(gè)系列的單片機(jī)可以在線編程和調(diào)試，既方便又實(shí)用。

2.2 顯示模塊選型

使用LCD液晶顯示屏，LCD液晶顯示屏的顯示功能比較多，它既可以顯示大量的文字，也可以顯示圖形和數(shù)字，顯示的多樣性清晰可見，設(shè)計(jì)一個(gè)家庭溫度控制器，只需要一個(gè)LCD1602的液晶屏就可以了，價(jià)格也比較便宜，但是需要的接口線較多，會(huì)給調(diào)試帶來很多不方便。

2.3 溫度檢測(cè)模塊的選型

DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線很方便，可以用在很多的場(chǎng)合，它有很多種外觀，如螺紋式、管道式、不銹鋼封裝式、磁鐵吸附式。它還有很多種型號(hào)，如LTM8877，LTM8874等等。封裝后的DS18B20可以用在各種非極限溫度場(chǎng)合。如：機(jī)房測(cè)溫、大棚測(cè)溫等等。它體積小，使用方便，耐磨耐碰，封裝形式多樣，適用各種狹小空間數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。

3 硬件電路設(shè)計(jì)

3.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

單片機(jī)最小系統(tǒng)有單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路組成，時(shí)鐘電路選用了12MHZ的晶振提供時(shí)鐘，作用為給單片機(jī)提供一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，其中執(zhí)行一條基本指令需要的時(shí)間為一個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)的復(fù)位電路，按下復(fù)位按鍵之后可以使單片機(jī)進(jìn)入剛上電的起始狀態(tài)。圖中10K排阻為P0口的上拉電阻，由于P0口跟其他I/O結(jié)構(gòu)不一樣為漏極開路的結(jié)構(gòu)，因此要加上拉電阻才能正常使用。

3.2 液晶顯示電路設(shè)計(jì)

用STC89C52的P0口作為數(shù)據(jù)線，用P1.2、P1.1、P1.0分別作為LCD的EN、R/W、RS。其中EN是下降沿觸發(fā)的片選信號(hào)，R/W是讀寫信號(hào)，RS是寄存器。設(shè)計(jì)如下：顯示模塊初始化：首先清屏，然后設(shè)置接口的數(shù)據(jù)位為8位，顯示行數(shù)為1行，字型為5*7點(diǎn)陣，整體顯示，再取消光標(biāo)和字體閃爍，最后設(shè)置成正向增量方式且不移位。向顯示器的緩沖區(qū)傳送字符，程序采用的是2個(gè)字符數(shù)組，其中一個(gè)顯示字符，另一個(gè)顯示電壓，要顯示的字符或數(shù)據(jù)傳送到對(duì)應(yīng)的數(shù)組，完成后再統(tǒng)一顯示出來。首先取一個(gè)要顯示的字符或數(shù)據(jù)送到LCD的顯示緩沖區(qū)，程序延時(shí)2.5ms,判斷是否夠顯示的個(gè)數(shù)，不夠則地址加一取下一個(gè)要顯示的字符或數(shù)據(jù)。

3.3 報(bào)警電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)帶有一些參數(shù)設(shè)置的功能，用戶可以通過按鍵設(shè)定上限溫度和下限溫度，當(dāng)超過上下限溫度的時(shí)候，單片機(jī)會(huì)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲。

由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機(jī)的I/O口是無法直接驅(qū)動(dòng)的，所以要利用三極管開關(guān)電路來驅(qū)動(dòng)。本處選用的是8550三極管，它是一個(gè)PNP型的三極管，當(dāng)基極給低電平的時(shí)候三極管導(dǎo)通，這時(shí)候蜂鳴器發(fā)聲，當(dāng)給高電平的時(shí)候，三極管關(guān)閉，蜂鳴器不發(fā)聲。

[1]劉樹中，孫書膺，王春平.單片機(jī)和液晶顯示驅(qū)動(dòng)器串行接口的實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息.

[2]彭偉.單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例[M].北京：電子工業(yè)出版社.