冷藏庫(kù)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊沛嵩 張可菊* 沈陽(yáng)工學(xué)院信息與控制學(xué)院

本次設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)作為智能系統(tǒng)的主控制單元，輔之以適當(dāng)?shù)能?、硬件模塊設(shè)計(jì)完成以單片機(jī)為核心的冷藏庫(kù)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)通過(guò)溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度的采集、LCD1602進(jìn)行顯示、對(duì)冷庫(kù)溫度進(jìn)行控制，來(lái)達(dá)到冷藏庫(kù)溫度控制的目的。本系統(tǒng)主要完成了硬件設(shè)計(jì)和軟件編程，硬件設(shè)計(jì)部分主要由數(shù)據(jù)采集電路、報(bào)警電路、鍵盤(pán)電路以及顯示電路組成，軟件設(shè)計(jì)部分采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要模塊有：溫度數(shù)據(jù)采集程序、液晶顯示程序、鍵盤(pán)掃描及按鍵處理程序、繼電器控制程序。

1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖

本系統(tǒng)主要以AT89C51為核心，外接溫度數(shù)據(jù)采集電路、溫度顯示電路、溫度控制電路和報(bào)警電路等部分組成。

本系統(tǒng)對(duì)冷庫(kù)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)及控制。通過(guò)溫度傳感器DS18b20對(duì)溫度進(jìn)行采集，并通過(guò)液晶顯示LCD1602進(jìn)行顯示，在與設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較，如果高于設(shè)定溫度值時(shí)，則由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)進(jìn)行制冷，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定溫度值時(shí)，則由單片機(jī)控制壓縮機(jī)停止制冷。限位開(kāi)關(guān)用來(lái)檢測(cè)開(kāi)關(guān)冷藏箱門(mén)，當(dāng)冷藏箱的開(kāi)門(mén)時(shí)間超過(guò)設(shè)定時(shí)間時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警。冷藏庫(kù)溫度控制系統(tǒng)原理圖圖1所示。

圖1 冷藏庫(kù)溫度控制系統(tǒng)原理圖

2 單片機(jī)最小系統(tǒng)

單片機(jī)最小系統(tǒng)最基本的電路的構(gòu)成由單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等組成，其中單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖2所示。該系統(tǒng)采用的是AT89C51芯片，它內(nèi)部自帶4K的flash程序存儲(chǔ)器，本系統(tǒng)單片機(jī)的時(shí)鐘電路采用單片機(jī)內(nèi)部方式產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，用于外接一個(gè)12MHz石英晶體振蕩器和2個(gè)22uF微調(diào)電容，構(gòu)成穩(wěn)定的的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時(shí)鐘電。而單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)按鍵復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用手動(dòng)按鍵復(fù)位，該復(fù)位方式同樣具有上電自動(dòng)復(fù)位功能。電路如圖2所示。

圖2 單片機(jī)最小系統(tǒng)

3 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)

主要由4部分組成：64位光刻ROM、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、溫度傳感器、配置寄存器。(DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3所示)

圖2.9 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

4 顯示電路設(shè)計(jì)

顯示電路部分主要有數(shù)碼管顯示和LCD液晶屏顯示數(shù)據(jù)，在本系統(tǒng)中采用了LCD1602液晶顯示器進(jìn)行顯示，當(dāng)溫度傳感器把采集到的溫度傳給單片機(jī)時(shí)，此時(shí)單片機(jī)控制液晶屏對(duì)當(dāng)前冷庫(kù)溫度進(jìn)行顯示。

5 結(jié)論

整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)過(guò)程，包括主控部分的設(shè)計(jì)和各模塊的設(shè)計(jì)，其中設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊包括溫度采集電路的設(shè)計(jì)、顯示電路的設(shè)計(jì)、按鍵的設(shè)計(jì)及報(bào)警電路的設(shè)計(jì)等。對(duì)每個(gè)模塊電路設(shè)計(jì)與分析，使得整個(gè)硬件電路設(shè)計(jì)更加的完善、可靠。

本設(shè)計(jì)具有功能強(qiáng)，體積小，功耗低，價(jià)格便宜，工作可靠，使用方便等特點(diǎn)，因此特別適合于倉(cāng)儲(chǔ)、冷庫(kù)等控制系統(tǒng)。

[1]王厚淳，徐曉安.溫控器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].江西化工，2004(3)：52-55.

[2]Keil Software. Cx51 Complier User's Guide. Keil Software，2001：28-35.