基于STC89C52溫度控制仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

吳勇靈，王文江

(黔南民族師范學(xué)院 物理與電子科學(xué)學(xué)院，貴州 都勻 558000)

基于STC89C52溫度控制仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

吳勇靈，王文江

(黔南民族師范學(xué)院 物理與電子科學(xué)學(xué)院，貴州 都勻 558000)

針對溫度自動控制問題，文中在Proteus軟件平臺上，利用STC89C52與DS18B20相結(jié)合設(shè)計(jì)了一款溫度控制仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由單片機(jī)控制、冷卻控制、環(huán)境溫度檢測、環(huán)境溫度顯示、溫度閾值設(shè)置等單元構(gòu)成。通過多次仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、控制精度高，具有溫度閾值設(shè)置靈活、環(huán)境溫度數(shù)值顯示、冷卻控制等功能。

Proteus；STC89C52；DSl8B20；溫度控制

溫度是家禽孵化、養(yǎng)殖、大棚種植、醫(yī)療衛(wèi)生、糧倉防霉等領(lǐng)域的重要參數(shù)。在早期采用的溫度計(jì)測量法是將溫度計(jì)放入特制的插桿中，通過人工讀數(shù)和記錄來監(jiān)測溫度變化情況。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了基于SOPC與PC機(jī)的溫度自動檢測技術(shù)[1-3]，單片機(jī)技術(shù)與傳感器技術(shù)相結(jié)合的溫度檢測系統(tǒng)[4-5]等，這些溫度檢測系統(tǒng)普遍存在溫度不能冷卻控制等問題。因此，本文在Proteus軟件平臺上設(shè)計(jì)了一款溫度控制仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有溫度數(shù)值顯示、溫度閾值參數(shù)設(shè)置靈活、溫度冷卻控制等功能。

1 系統(tǒng)框圖

溫度控制系統(tǒng)框圖如圖1所示，主要由單片機(jī)控制、環(huán)境溫度檢測、冷卻控制、環(huán)境溫度顯示、溫度閾值設(shè)置等單元構(gòu)成[6]。單片機(jī)控制單元由STC89C52[7]芯片構(gòu)成，是溫度控制系統(tǒng)軟件程序執(zhí)行的核心載體，實(shí)現(xiàn)讀起環(huán)境溫度數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、冷卻控制的啟動等功能；環(huán)境溫度檢測單元由DS18B20溫度傳感器[8]構(gòu)成，完成對被測環(huán)境溫度信號的采集與A/D轉(zhuǎn)換、并向單片機(jī)控制單元上傳溫度數(shù)字信號等功能；環(huán)境溫度顯示單元由LCD1602構(gòu)成，實(shí)時顯示環(huán)境溫度值，界面清新、美觀；溫度閾值設(shè)置單元由彈簧按鍵構(gòu)成，用以設(shè)置和確定溫度上、下限值，操作方便簡單；冷卻控制單元由渦輪風(fēng)扇等裝置構(gòu)成，當(dāng)外界環(huán)境溫度超過預(yù)設(shè)的溫度上限時，系統(tǒng)驅(qū)動冷卻控制單元工作。

圖1 溫度控制系統(tǒng)框圖

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件主要由環(huán)境溫度檢測、環(huán)境溫度顯示、冷卻控制、溫度閾值設(shè)置[9]等模塊構(gòu)成，本文主要闡述環(huán)境溫度檢測、環(huán)境溫度顯示、冷卻控制等模塊的軟件設(shè)計(jì)流程圖。

2.1 環(huán)境溫度檢測模塊

環(huán)境溫度檢測模塊軟件流程如圖2所示。

圖2 溫度采集軟件流程圖流程圖

首先，將采集到的環(huán)境溫度數(shù)字信號的高8位整數(shù)部分和低8位分別存儲于HT和LT存儲器中；其次，LT的值右移3位，將檢測精度精度降低到0.5；再次，將小數(shù)部分進(jìn)行整數(shù)化處理，并判斷LT是否>5，若>5，則進(jìn)位加1(即HT加1)，提取數(shù)字符號，反之，直接提取數(shù)字符號；最后，進(jìn)入符號操作，如果是負(fù)數(shù)，則在顯示器上顯示負(fù)號，反之，不顯示符號。

2.2 LCD1602環(huán)境溫度顯示模塊

LCD1602環(huán)境溫度顯示模塊軟件流程圖如圖3所示。首先選擇寫數(shù)據(jù)命令，寫入數(shù)據(jù)信息；其次，選擇讀操作命令，讀取數(shù)據(jù)信息，延遲一定時間后打開使能端EN，將數(shù)據(jù)信息發(fā)送至D0～D7端口；最后關(guān)閉使能EN，完成一次數(shù)據(jù)的讀取操作。

圖3 1602軟件流程圖

2.3 冷卻控制模塊

冷卻控制模塊軟件流程如圖4所示。程序不斷掃描環(huán)境溫度信息，并與預(yù)設(shè)的溫度閾值進(jìn)行比較，當(dāng)環(huán)境溫度信息高于預(yù)設(shè)的溫度上限時，發(fā)出冷卻控制信號，渦輪風(fēng)扇工作，降低環(huán)境溫度[10]。

圖4 調(diào)節(jié)模塊軟件流程圖

3 系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)

Proteus是一種功能強(qiáng)大的電子設(shè)計(jì)自動化軟件，提供電子線路仿真與設(shè)計(jì)，系統(tǒng)在線調(diào)試等功能[11]。在Proteus軟件[12-14]平臺上繪制電路原理圖，并在單片機(jī)中加載軟件程序，按照如下功能進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。

3.1 環(huán)境溫度檢測仿真實(shí)驗(yàn)

在DS18B20溫度傳感器仿真元件中，多次輸入環(huán)境溫度仿真信息，LCD1602顯示器上分別對應(yīng)顯示環(huán)境溫度仿真信息值。圖5所示為環(huán)境溫度仿真信息為23 ℃時的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖5 環(huán)境溫度檢測仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.2 冷卻控制功能仿真實(shí)驗(yàn)

將圖6中的按鍵從上到下依次編號為S1、S2、S3。溫度閾值設(shè)置操作過程為：首先，S1按一次進(jìn)入溫度下限設(shè)置功能，按下S2、S3調(diào)節(jié)溫度下限的數(shù)值大??；其次，S1再按一次進(jìn)入溫度上限設(shè)置功能，按下S2、S3調(diào)節(jié)溫度上限的數(shù)值大??；最后，S1再按一次溫度閾值設(shè)置完成。D1為溫度報(bào)警指示燈，當(dāng)溫度超過預(yù)設(shè)的溫度上限時發(fā)出報(bào)警信號，渦輪風(fēng)扇工作，當(dāng)溫度低于溫度下限時，發(fā)出報(bào)警信號，渦輪風(fēng)扇不工作；否則，指示燈不亮，渦輪風(fēng)扇停止[15]。如圖5和圖6所示分別為環(huán)境溫度信息位于預(yù)設(shè)溫度閾值范圍內(nèi)和超過溫度上限值時的仿真結(jié)果。

圖6 溫度超過閾值、風(fēng)扇工作

4 結(jié)束語

本文在Proteus軟件平臺上，采用STC89C52和DS18B20相結(jié)合設(shè)計(jì)了一款溫度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由單片機(jī)控制、冷卻控制、環(huán)境溫度檢測、環(huán)境溫度顯示、溫度閾值設(shè)置等單元構(gòu)成。通過多次仿真實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明：該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，控制精度高，實(shí)時顯示環(huán)境溫度信息和溫度超限報(bào)警等。該系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡單，性價比高，具有溫度數(shù)值顯示、溫度閾值參數(shù)設(shè)置靈活、溫度冷卻控制等功能。

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A Design Based on STC89C52 Temperature Control Simulation System

WU Yongling，WANG Wenjiang

(School of Physics and Electronics,Qiannan Normal University for Nationalities,Duyun 558000,China)

Aiming at the automatic temperature control and based on Proteus software platform, this paper designs a temperature control simulation system combining the STC89C52 and DS18B20. This system consists of units like single chip microcomputer control, cooling control, environment temperature testing, environment temperature indicator and temperature threshold setting. Thorough multiple simulation experiments and researches, it indicates that this system runs stable and has high control accuracy, flexible temperature threshold setting, environment temperature indicating, cooling control and other functions.

Proteus;STC89C52;DSl8B20;temperature control

2016- 11- 11

貴州省教育廳創(chuàng)新人才團(tuán)隊(duì)建設(shè)基金(黔教合人才團(tuán)隊(duì)[2013]29)；貴州省教育廳產(chǎn)學(xué)研基地基金(黔教合KY字[2013]136)

吳勇靈(1976-)，男，副教授。研究方向：應(yīng)用電子，虛擬儀器技術(shù)。

10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2017.09.007

TP273

A

1007-7820(2017)09-024-03