基於51單片機兩路溫度控制器的設計方案

admin @ 2014-03-14 , reply:0

本文提出了基於51單片機兩路溫度控制器的設計方案,該設計方案採用兩個DS18B20溫度感測器,採集兩個不同地方的溫度,通過AT89C51處理進行,由四位LED數碼管顯示所測量溫度,前兩位為第一個溫度感測器的溫度,后兩位為第二個溫度感測器的溫度。採用3個按鍵實現溫度最高和最低的設定,採用蜂鳴器和電動機實現溫度過高或過低報警。
  1.引言
  目前,溫度控制器存在的問題是如何縮減成本,減少功耗,溫度測量的準確性和多路溫度的同時顯示。本方案設計的實現基於C51單片機的兩路溫度控制器,做到成本最低化,精確度高,兩路溫度的顯示和控制,能在溫度超出設定的最高溫度時啟動電風扇進行降溫,在溫度低於設定的最低溫度時啟動蜂鳴器報警,能夠用戶設定最高最低溫。
  2.系統結構
  溫度控制器系統包括以下幾個主要部分:溫度感測器,報警電路,LED顯示電路,鍵盤控制,89C51控制部分。如圖所示:
  

  本系統設計實現:啟動溫度控制器后,綠燈亮起,四位LED數碼顯示器上前兩位為溫度感測器1所測的環境溫度,后兩位為溫度感測器2所測的環境溫度。
  3.硬體結構
  3.1 溫度感測器
  本設計採用的是DS18B20作為溫度感測器,DS18B20與傳統的熱敏電阻相比具有精確度高,測量誤差小,方便實現多點測溫等優點,因此用DS18B20作溫度感測器。
  3.2 報警電路
  本設計採用蜂鳴器和電風扇報警電路。蜂鳴器報警電路由三極體和蜂鳴器組成。當溫度低於設定的最低溫度時,則蜂鳴器報警。電風扇報警電路由三極體和電風扇組成。當溫度高於設定的最高溫度時,則電風扇報警。
  3.3 顯示電路
  本系統採用L E D數碼顯示管顯示,LED亮度高,可視角度高。LCD的可視角度低,亮度較低,價格高。考慮到此溫度感測器主要用於溫室大棚等亮度不太高的環境,從經濟與實用的角度來看選LED作為顯示器。
  3.4 鍵盤控制

  3.5 89C51控制部分
  本系統採用的是AT89C51,小電子產品用51,硬體設計電路如圖1所示。
  

  4.軟體設計
  本系統使用彙編語言編碼實現的,比C語言編碼的程序處理時間更快。
  主程序中包含系統初始化,鍵盤掃描選擇子程序,溫度比較子程序,溫度測量子程序,溫度計運算元程序,顯示子程序。
  4.1 主程序模塊
  主程序中先對數據進行初始化,然後調用鍵盤掃描子程序KEY_TEST,溫度比較子程序C O M P A R E,溫度採集子程序G E T _ T E M P,溫度顯示子程序D I S _ S E T和DISPLAY,再判斷採集,顯示第二個溫度感測器的溫度值。編寫程序如下:
  

  4.2 LED顯示模塊
  LED顯示可以分為動態顯示和靜態顯示兩種,靜態顯示佔用更多口線,為了減少硬體成本,本設計採用動態掃描顯示的方法顯示兩個溫度感測器的溫度值。
  DISPLAY和DISPLAY1函數分別讀取第一個和第二個溫度感測器的溫度並根據暫存單元的數據顯示兩個溫度感測器的溫度。編程思路:根據SIGN標誌來判斷轉入不同的顯示,將查表所得的數據存入不同的單元並顯示在LED上。
  4.3 鍵盤控制模塊
  鍵盤通過設定SIGN標誌來判斷設定第一個或者第二個溫度感測器的最高溫或者最低溫,編程思路為:將SIGN初始設定為0,當第一個按鍵按下時將其賦為1,再次按下時加一,直到按到第5次重新賦值為0,根據SIGN的值確定進行不同的設置。
  4.4 溫度感測器模塊
  根據溫度感測器DS18B20完成溫度轉換所必須經過的3個步驟,程序:MOV A,#0CCH//跳過ROM MOV A,#44H / / 進行溫度變換 MOV A,#0BEH//讀暫存存儲器內容。
  4.5 報警模塊
  當實時溫度高於設定的最高溫度時或者實時溫度低於設定的最低溫度時,單片機會控制蜂鳴器或者電風扇工作,判斷當前溫度是否在正常範圍的函數為COMPARE,高溫部分程序如下:
  

  5.模擬測試
  我們對DS18B20寫入程序之前,必須調試自己的程序。但我們不能看到程序是怎樣運行的。因此我們可以用模擬機來模擬,通過模擬機我們可以看到DS18B20發送過來的數據,讀出來的溫度值,所利用寄存的值的變化。系統連接示意圖如下圖所示:
  

  我們現在能把DS18B20所採集到的溫度在PC機上顯示出來並且每一個溫度值顯示后換一行。試驗證明了系統實用性強,達到了預定的功能。
  6.總結
  本方案中所設計的溫度控制器,採用AT89C51單片機作為內核,採用DS18B20作為溫度感測器,通過四位LED顯示,通過循環掃描實現了兩路溫度的採集與顯示。然後又經過過模擬測試證實了改設計方案經濟適用,實用性強,能夠測量兩個地方的溫度,滿足溫室大棚,室內家居,工業控制等不同環境下的使用。(作者:李瑤,李亮,雷海銀)



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