基于AT89S52的温控风扇的设计
2014-08-08安盼盼资灵薇李喜乐
安盼盼+资灵薇+李喜乐
摘要：本项目是在LCD1602液晶屏上显示测得的温度，并利用拨码开关设置温度上下限，测得的温度小于设定温度下限，则在液晶屏上显示cold和相应温度，温度在上下限之间显示normal和相应温度，温度高于上限则显示high和相应温度，并且用蜂鸣器报警。利用LM 2940给电路板供电，控制部分采用继电器完成，如果温度高于设定上限温度则用蜂鸣器报警，则继电器常开开关连通。电机工作，风扇转动。从而实现根据温度控制风扇的效果。
关键词：AT89S52继电器；LCD1602；蜂鸣器；电机
1方案设计
本系统采用了单片机AT89S52，利用数字温度传感器DS18B20对环境进行测温，同时采用LCD1602液晶显示，此外还有8421拨码开关来实现温度上下限值的设置，继电器和电机实现温度控制风扇的智能化。总体硬件结构框图如图1.1所示。
图1.1系统硬件结构
2硬件电路设计
2.1最小化电路设计
主控芯片要能正常工作，首先要提供电源，除其次要有晶振电路提供时钟脉冲信号，除此之外还要有ISP下载电路使单片机方便下载。
最小化电路。单片机工作需要3个基本条件：接电源、接石英晶体振荡器、单片机内装入程序，如图2.1所示。
图2.1单片机的基本电路
接电源。将单片机第40脚Vcc接电源+5V，第20脚Vss接地（电源负极），为单片机工作提供电源。由于AT89S52片内带有程序存储器，当使用片内程序存储器时要将EA（31脚）接高电平，即接到电源+5V。
接石英晶体振荡器。将单片机第19脚（XTAL1）与18脚（XTAL2）分别接外部晶体的两个引脚，由石英晶体组成振荡器，保证单片机内部各部分有序工作。晶振电路如图2.2所示。
图2.2晶振电路
单片机运行程序的速度与振荡器的频率有关。单片机在读、写操作时都需要消耗一定的时间。当外接石英晶体为12MHz时，1个机器周期为1ms；
ISP下载电路。在实际应用中，为了方便下载，设计ISP下载电路。电路图如下：
图2.3
2.2电源电路
LM2940比7805的转换效率高。7805直接输入不接输出的情况下，其内部还会有3mA的电流消耗（静态电流）。而LDO元件的静态电流就比它远远小得多了。所以综合比较以后选择2940芯片作为稳压电源。
2.3 温度采集电路设计
跟以往的采用A/D转换器进行温度测量不同的是，本系统采用的是一线协议器件DS18B20进行温度测量，测量的方法不同，温度采集不同。DS18B20是美国Dallas半导体公司推出的数字式单总线温度传感器。由于DS18B20具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、接口简单等很多优点，使其得到了广泛的应用。
2.4拨码开关电路设计
本系统显示电路用来显示温度上下限的值和通过DS18B20采集进来的实时温度值。采用8421拨码开关设计温度上限，软件设计温度下限。8421拨码开关电路图（如图2.6）。
2.5显示器简介
1602LCD液晶是一种高分子材料，因为其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧等很多优点。1602LCD液晶显示模块可以显示2行每行16个ASCII码字符。1602LCD提供了8位并行数据接口，方便了与单片机的连接。
图2.6
2.6继电器部分
采用继电器作为温度控制部分。继电器线圈两端并接一个二极管IN4148，用于吸收释放继电器线圈断电时产生的反向电动势，防止方向电动势击穿三极管及干扰其他电路；
2.7控制报警部分
控制报警部分采用蜂鸣器设计，原理图如下：
图2.8
3系统软件设计
3.1主程序流程
程序开始，对程序参数、端口、1602显示初始化，读取数据，开中断，拨码开关读取。
3.2子程序流程
子程序流程包括中断程序、拨码开关程序、温度检测与报警程序、温度采集程序。（1）中断流程。判断500MS是否到，如果500MS到了则DS18B20连续采集送到相应寄存器中，然后刷新显示缓冲，中断返回。（2）拨码开关流程。使用的是8421拨码开关，通过检测输入引脚的高低电平，读取通过拨码开关设定的数值。（3）温度检测与报警流程。判断当前温度数值是否超过拨码开关设定的温度上限数据，若超过则通过单片机产生信号驱动直流电机工作同时报警。若在正常范围内，不报警，继电器断开，直流电机不工作。若低于温度下限，报警但电机不工作。（4）DS18B20温度采集流程。DS18B20先复位，然后跳过ROM匹配，启动温度转换，准备读温度前再次复位DS18B20，然后再跳过ROM匹配，读取温度值，返回。
4系统制作与调试
调试中出现的问题及解决方法：（1）由于P0口输出电流低造成1602液晶不显示，要接上拉电阻。（2）第一块板子，有控制的程序，但1602液晶怎么也不显示，后来才发现3号引脚电压太大了，通过电位器调节后变为正常。（3）程序控制继电器开关，在温度过高时应该输出低电平，通过三极管控制继电器开关打开，控制电机转；但程序控制有误，最开始是输出高电平。（3）开始接拨码开关时，把公共端接高电平，怎么都检测不到，相对应拨码开关数字的正确的引脚电压。后来才发现，公共端应该接地。
摘要：本项目是在LCD1602液晶屏上显示测得的温度，并利用拨码开关设置温度上下限，测得的温度小于设定温度下限，则在液晶屏上显示cold和相应温度，温度在上下限之间显示normal和相应温度，温度高于上限则显示high和相应温度，并且用蜂鸣器报警。利用LM 2940给电路板供电，控制部分采用继电器完成，如果温度高于设定上限温度则用蜂鸣器报警，则继电器常开开关连通。电机工作，风扇转动。从而实现根据温度控制风扇的效果。
关键词：AT89S52继电器；LCD1602；蜂鸣器；电机
1方案设计
本系统采用了单片机AT89S52，利用数字温度传感器DS18B20对环境进行测温，同时采用LCD1602液晶显示，此外还有8421拨码开关来实现温度上下限值的设置，继电器和电机实现温度控制风扇的智能化。总体硬件结构框图如图1.1所示。
图1.1系统硬件结构
2硬件电路设计
2.1最小化电路设计
主控芯片要能正常工作，首先要提供电源，除其次要有晶振电路提供时钟脉冲信号，除此之外还要有ISP下载电路使单片机方便下载。
最小化电路。单片机工作需要3个基本条件：接电源、接石英晶体振荡器、单片机内装入程序，如图2.1所示。
图2.1单片机的基本电路
接电源。将单片机第40脚Vcc接电源+5V，第20脚Vss接地（电源负极），为单片机工作提供电源。由于AT89S52片内带有程序存储器，当使用片内程序存储器时要将EA（31脚）接高电平，即接到电源+5V。
接石英晶体振荡器。将单片机第19脚（XTAL1）与18脚（XTAL2）分别接外部晶体的两个引脚，由石英晶体组成振荡器，保证单片机内部各部分有序工作。晶振电路如图2.2所示。
图2.2晶振电路
单片机运行程序的速度与振荡器的频率有关。单片机在读、写操作时都需要消耗一定的时间。当外接石英晶体为12MHz时，1个机器周期为1ms；
ISP下载电路。在实际应用中，为了方便下载，设计ISP下载电路。电路图如下：
图2.3
2.2电源电路
LM2940比7805的转换效率高。7805直接输入不接输出的情况下，其内部还会有3mA的电流消耗（静态电流）。而LDO元件的静态电流就比它远远小得多了。所以综合比较以后选择2940芯片作为稳压电源。
2.3 温度采集电路设计
跟以往的采用A/D转换器进行温度测量不同的是，本系统采用的是一线协议器件DS18B20进行温度测量，测量的方法不同，温度采集不同。DS18B20是美国Dallas半导体公司推出的数字式单总线温度传感器。由于DS18B20具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、接口简单等很多优点，使其得到了广泛的应用。
2.4拨码开关电路设计
本系统显示电路用来显示温度上下限的值和通过DS18B20采集进来的实时温度值。采用8421拨码开关设计温度上限，软件设计温度下限。8421拨码开关电路图（如图2.6）。
2.5显示器简介
1602LCD液晶是一种高分子材料，因为其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧等很多优点。1602LCD液晶显示模块可以显示2行每行16个ASCII码字符。1602LCD提供了8位并行数据接口，方便了与单片机的连接。
图2.6
2.6继电器部分
采用继电器作为温度控制部分。继电器线圈两端并接一个二极管IN4148，用于吸收释放继电器线圈断电时产生的反向电动势，防止方向电动势击穿三极管及干扰其他电路；
2.7控制报警部分
控制报警部分采用蜂鸣器设计，原理图如下：
图2.8
3系统软件设计
3.1主程序流程
程序开始，对程序参数、端口、1602显示初始化，读取数据，开中断，拨码开关读取。
3.2子程序流程
子程序流程包括中断程序、拨码开关程序、温度检测与报警程序、温度采集程序。（1）中断流程。判断500MS是否到，如果500MS到了则DS18B20连续采集送到相应寄存器中，然后刷新显示缓冲，中断返回。（2）拨码开关流程。使用的是8421拨码开关，通过检测输入引脚的高低电平，读取通过拨码开关设定的数值。（3）温度检测与报警流程。判断当前温度数值是否超过拨码开关设定的温度上限数据，若超过则通过单片机产生信号驱动直流电机工作同时报警。若在正常范围内，不报警，继电器断开，直流电机不工作。若低于温度下限，报警但电机不工作。（4）DS18B20温度采集流程。DS18B20先复位，然后跳过ROM匹配，启动温度转换，准备读温度前再次复位DS18B20，然后再跳过ROM匹配，读取温度值，返回。
4系统制作与调试
调试中出现的问题及解决方法：（1）由于P0口输出电流低造成1602液晶不显示，要接上拉电阻。（2）第一块板子，有控制的程序，但1602液晶怎么也不显示，后来才发现3号引脚电压太大了，通过电位器调节后变为正常。（3）程序控制继电器开关，在温度过高时应该输出低电平，通过三极管控制继电器开关打开，控制电机转；但程序控制有误，最开始是输出高电平。（3）开始接拨码开关时，把公共端接高电平，怎么都检测不到，相对应拨码开关数字的正确的引脚电压。后来才发现，公共端应该接地。
摘要：本项目是在LCD1602液晶屏上显示测得的温度，并利用拨码开关设置温度上下限，测得的温度小于设定温度下限，则在液晶屏上显示cold和相应温度，温度在上下限之间显示normal和相应温度，温度高于上限则显示high和相应温度，并且用蜂鸣器报警。利用LM 2940给电路板供电，控制部分采用继电器完成，如果温度高于设定上限温度则用蜂鸣器报警，则继电器常开开关连通。电机工作，风扇转动。从而实现根据温度控制风扇的效果。
关键词：AT89S52继电器；LCD1602；蜂鸣器；电机
1方案设计
本系统采用了单片机AT89S52，利用数字温度传感器DS18B20对环境进行测温，同时采用LCD1602液晶显示，此外还有8421拨码开关来实现温度上下限值的设置，继电器和电机实现温度控制风扇的智能化。总体硬件结构框图如图1.1所示。
图1.1系统硬件结构
2硬件电路设计
2.1最小化电路设计
主控芯片要能正常工作，首先要提供电源，除其次要有晶振电路提供时钟脉冲信号，除此之外还要有ISP下载电路使单片机方便下载。
最小化电路。单片机工作需要3个基本条件：接电源、接石英晶体振荡器、单片机内装入程序，如图2.1所示。
图2.1单片机的基本电路
接电源。将单片机第40脚Vcc接电源+5V，第20脚Vss接地（电源负极），为单片机工作提供电源。由于AT89S52片内带有程序存储器，当使用片内程序存储器时要将EA（31脚）接高电平，即接到电源+5V。
接石英晶体振荡器。将单片机第19脚（XTAL1）与18脚（XTAL2）分别接外部晶体的两个引脚，由石英晶体组成振荡器，保证单片机内部各部分有序工作。晶振电路如图2.2所示。
图2.2晶振电路
单片机运行程序的速度与振荡器的频率有关。单片机在读、写操作时都需要消耗一定的时间。当外接石英晶体为12MHz时，1个机器周期为1ms；
ISP下载电路。在实际应用中，为了方便下载，设计ISP下载电路。电路图如下：
图2.3
2.2电源电路
LM2940比7805的转换效率高。7805直接输入不接输出的情况下，其内部还会有3mA的电流消耗（静态电流）。而LDO元件的静态电流就比它远远小得多了。所以综合比较以后选择2940芯片作为稳压电源。
2.3 温度采集电路设计
跟以往的采用A/D转换器进行温度测量不同的是，本系统采用的是一线协议器件DS18B20进行温度测量，测量的方法不同，温度采集不同。DS18B20是美国Dallas半导体公司推出的数字式单总线温度传感器。由于DS18B20具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、接口简单等很多优点，使其得到了广泛的应用。
2.4拨码开关电路设计
本系统显示电路用来显示温度上下限的值和通过DS18B20采集进来的实时温度值。采用8421拨码开关设计温度上限，软件设计温度下限。8421拨码开关电路图（如图2.6）。
2.5显示器简介
1602LCD液晶是一种高分子材料，因为其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧等很多优点。1602LCD液晶显示模块可以显示2行每行16个ASCII码字符。1602LCD提供了8位并行数据接口，方便了与单片机的连接。
图2.6
2.6继电器部分
采用继电器作为温度控制部分。继电器线圈两端并接一个二极管IN4148，用于吸收释放继电器线圈断电时产生的反向电动势，防止方向电动势击穿三极管及干扰其他电路；
2.7控制报警部分
控制报警部分采用蜂鸣器设计，原理图如下：
图2.8
3系统软件设计
3.1主程序流程
程序开始，对程序参数、端口、1602显示初始化，读取数据，开中断，拨码开关读取。
3.2子程序流程
子程序流程包括中断程序、拨码开关程序、温度检测与报警程序、温度采集程序。（1）中断流程。判断500MS是否到，如果500MS到了则DS18B20连续采集送到相应寄存器中，然后刷新显示缓冲，中断返回。（2）拨码开关流程。使用的是8421拨码开关，通过检测输入引脚的高低电平，读取通过拨码开关设定的数值。（3）温度检测与报警流程。判断当前温度数值是否超过拨码开关设定的温度上限数据，若超过则通过单片机产生信号驱动直流电机工作同时报警。若在正常范围内，不报警，继电器断开，直流电机不工作。若低于温度下限，报警但电机不工作。（4）DS18B20温度采集流程。DS18B20先复位，然后跳过ROM匹配，启动温度转换，准备读温度前再次复位DS18B20，然后再跳过ROM匹配，读取温度值，返回。
4系统制作与调试
调试中出现的问题及解决方法：（1）由于P0口输出电流低造成1602液晶不显示，要接上拉电阻。（2）第一块板子，有控制的程序，但1602液晶怎么也不显示，后来才发现3号引脚电压太大了，通过电位器调节后变为正常。（3）程序控制继电器开关，在温度过高时应该输出低电平，通过三极管控制继电器开关打开，控制电机转；但程序控制有误，最开始是输出高电平。（3）开始接拨码开关时，把公共端接高电平，怎么都检测不到，相对应拨码开关数字的正确的引脚电压。后来才发现，公共端应该接地。
