基于STC89C52單片機的浴室溫度控制系統(tǒng)

摘 要：本文介紹了一種浴室水溫控制器，利用STC89C52單片機作為核心控制部件，可以通過按鍵設(shè)定上限溫度，下限溫度，超過上限保溫，低于下限加熱，溫度傳感器選用高精度、高可靠的數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，四位一體數(shù)碼管顯示溫度值。

關(guān)鍵詞：單片機；溫度傳感器；數(shù)碼管

1 總體設(shè)計方案

系統(tǒng)電路采用STC89C52單片機作為控制核心，它是一種低損耗、高性能、CMOS八位微處理器，片內(nèi)有4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序的存儲器。

浴室水溫控制系統(tǒng)的基本功能：可以設(shè)定上限溫度、下限溫度，超過上限溫度保溫，低于下限溫度加熱，本設(shè)計中的保溫和加熱用發(fā)光二極管的亮滅來演示。測溫范圍：0-125度，精度0.1度。系統(tǒng)以單片機STC89C52為核心，有電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路、溫度傳感器DS18B20、按鍵及LED，發(fā)光二極管，報警等顯示電路構(gòu)成。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

2.1 傳感器的測溫實現(xiàn)

本設(shè)計選用DS18B20“單總線”溫度傳感器，采用外部電源+5V供電，溫度傳感器DS18B20的3腳和單片機共用5V直流電壓，1腳接地，2腳和單片機的P3.4相連，因為DS18B20的2腳數(shù)據(jù)線是漏極開路，本身不具備輸出高電平的能力，單片機讀“1”信號必須通過其他方式來實現(xiàn)，典型的方法就是外接上拉電阻。

根據(jù)DSl8820的通訊協(xié)議，單片機控制DSl8820完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3個步驟：每一次讀寫之前都要對DSl8820進行復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送跳過ROM指令，然后發(fā)送RAM指令如本設(shè)計中的發(fā)溫度轉(zhuǎn)換指令44H和發(fā)讀溫度命令0BEH，這樣DSl8B20就可進行預(yù)定的操作。

2.2 蜂鳴器電路

單片機IO引腳輸出的電流較小，單片機輸出的TTL電平基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。本設(shè)計中使用PNP三極管來實現(xiàn)，蜂鳴器的正極接PNP三極管的集電極，負極接地。三極管的基級經(jīng)過470Ω的限流電阻接到單片機的P3.0引腳，程序控制P3.0引腳的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音。

獨立式按鍵電路。本設(shè)計一共有3個獨立式按鍵，按鍵的作用是對溫度的上下限值進行設(shè)置。三個按鍵的功能如下：K1：增加按鍵；K2：減少按鍵；K3：功能鍵，實現(xiàn)當前溫度值，上限值，下限值的切換，并且在上下限值時可通過K1或K2鍵對上下限值予以更改。

2.3 LED顯示電路

因為液晶顯示器的允許的溫度范圍比較小，如0℃以下時液晶顯示器反應(yīng)非常慢，甚至不工作，本設(shè)計采用LED顯示電路，選用一個共陰四位一體數(shù)碼管，四位一體數(shù)碼管的段選A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，DP分別與單片機P0口的各位依次相連，四位一體數(shù)碼管的4個位選與單片機的P2.0，P2.1，P2.2，P2.3相連。另外所有直流電壓皆是5v，由USB電源線提供。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

主函數(shù)循環(huán)調(diào)用讀取溫度函數(shù)，溫度顯示函數(shù)、按鍵掃描函數(shù)，并把當前溫度值與按鍵設(shè)置的上下限值進行判斷。主函數(shù)如下所示：

void main（）

{f2=0；

mak=1；

while（1）

{delay（1）；

read_temp（）；//讀取溫度

final_temp=tvalue；

if（mak==1）

{display2（final_temp）；}

timeset（）；

if（final_temp/10>HTEMP）

{jiawen=1；

baowen=0；

bebe=0；

baojing=0；

delay（20）；

baojing=1；

delay（10）；}

else

if（final_temp/10

{jiawen=0；

baowen=1；

bebe=1；}

}}

4 系統(tǒng)仿真與實物

將在Keil中編譯好的程序，編譯下載后生成.HEX代碼文件，灌入到Proteus軟件繪制的硬件圖的單片機中，運行仿真，會看到數(shù)碼管顯示溫度傳感器的溫度值，人為改變硬件圖中溫度傳感器的溫度值，會看到數(shù)碼管顯示的溫度值也隨之改變，再通過按功能鍵K3，配合K1、K2來設(shè)置溫度的上下限值，當前顯示的溫度值超過設(shè)置的上下限值時，蜂鳴器會發(fā)出報警聲音，聲音的頻率可通過程序的延時時間來設(shè)置。根據(jù)可靠的仿真結(jié)果，也制作了相應(yīng)的實物，實物調(diào)試也比較成功，總之，本次設(shè)計能夠達到溫度控制的要求，取得了比較滿意的效果。

[參考文獻]

[1]DS18B20英文數(shù)據(jù)手冊.

[2]彭芬.單片機C語言應(yīng)用技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2012.02.

[3]周月霞，孫傳友.DSl8820硬件連接及軟件編程[J].傳感器世界，2001（12）：25—29.

[4]葉丹.基于單片機的自適應(yīng)溫度控制系統(tǒng)[J].傳感器技術(shù)，2002，21（3）27-30.