基于STC89C52單片機的恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計

張承煜 陳巍 楊陽

【摘要】本文針對筆記本電腦的散熱問題，提出了一種主要是以散熱降溫為目的恒溫控制系統(tǒng)。設(shè)計中采用了DS18B20作為溫度傳感器檢測溫度，以液晶顯示屏LCD1602實現(xiàn)溫度和時間日期的顯示，采用水冷循環(huán)法對筆記本電腦的溫度進行恒溫控制，同時可以通過按鍵來設(shè)置水泵動作和蜂鳴器報警的溫度。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)冷系統(tǒng) STC89C52 溫度傳感器

1.概述

隨著電子產(chǎn)品的高速發(fā)展，其內(nèi)部組件功耗和發(fā)熱量也不斷提升。如何有效的給電子產(chǎn)品降溫成了一個亟待解決的問題。本系統(tǒng)是基于筆記本電腦在正常工作時對溫度的要求而設(shè)計的。

2.系統(tǒng)的總體設(shè)計

本次設(shè)計的整體方案框圖如圖，所示。分別由單片機最小系統(tǒng)、溫度傳感器模塊、水冷系統(tǒng)模塊、人機接口模塊、蜂鳴器報警模塊和電源模塊等部分組成。

3.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

本設(shè)計是以STC89C52單片機為核心，采用DS18B20來完成對被測物體的溫度檢測，通過液晶顯示屏LCD1602實現(xiàn)溫度、時間、日期及狀態(tài)的顯示，鍵盤控制電路實現(xiàn)對時間、日期、溫度報警閾值的設(shè)置，同時還有報警模塊蜂鳴器進行溫度超閾值報警，同時水冷系統(tǒng)模塊動作進行4蜂溫處理。系統(tǒng)督本硬件電路如圖2所示。

3.1 最小系統(tǒng)電路

最小系統(tǒng)由時鐘晶振電路和復(fù)位電路組成。系統(tǒng)時鐘采用11.0592MH石英晶體。STC89C52采用高電平復(fù)位，本電路采用上電和手動復(fù)位兩種方式進行。

3.2 溫度傳感器模塊

溫度傳感器模塊采用DS1BB20，數(shù)據(jù)端口DQ接4.7k上拉電阻后連接在單片機的P1.3口，可實現(xiàn)單片機與溫度傳感器之間的通信，包括寫溫度測量指令和獲取溫度數(shù)據(jù)等。溫度數(shù)值經(jīng)單片機內(nèi)部處理后與設(shè)定值比較，確定系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)、顯示模塊和報警模塊的運行狀態(tài)。

3.3 水冷系統(tǒng)模塊

水冷系統(tǒng)模塊采用水循環(huán)實現(xiàn)恒溫控制。通過小型繼電器對小型離心潛水泵驅(qū)動實現(xiàn)水循環(huán)控制。因為水泵驅(qū)動電流較高，本系統(tǒng)用三極管驅(qū)動小型繼電器，用小型繼電器驅(qū)動小型離心潛水泵，通過單片機的P1.4端口對其進行控制，當(dāng)單片機P1.4端口輸出低電平，三極管導(dǎo)通，繼電器動作，常開觸點吸合，水泵電路導(dǎo)通，實現(xiàn)控制水泵動作。

3.4 人機接口模塊

顯示模塊采用液晶顯示屏LCD1602，它是一款通用LCD顯示屏，可以顯示16^*2個字符，完全能夠達到本系統(tǒng)要求，本系統(tǒng)通過單片機的P2口與其數(shù)據(jù)數(shù)DO-D7相連，通過單片機的P1.0、P1.1、P1.2端口與其控制端口RS、RW和EN相連，實現(xiàn)在屏幕上顯示溫度、時間與日期、狀態(tài)等。

按鍵模塊實現(xiàn)溫度閾值即動作溫度的設(shè)定，本系統(tǒng)采用獨立式按鍵實現(xiàn)按鍵電路的設(shè)計，通過單片機的P3.0-P3.5端口，實現(xiàn)6個獨立按鍵的操作，實現(xiàn)溫度閾值的設(shè)定及對時間、日期等的調(diào)整設(shè)置。

3.5 報警模塊

報警模塊采用有源蜂鳴器，在溫度達到動作值時蜂鳴器會發(fā)出聲音，進行報警。蜂鳴器采用三極管驅(qū)動，當(dāng)溫度達到設(shè)定值時，單片機P1.4口輸出低電平，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器動作，發(fā)出報警聲。

3.6 電源電路模塊

根據(jù)本系統(tǒng)的特點，直接采用USB接口從筆記本電腦取電，僅在電源部分增加了濾波電容，使電源電壓更穩(wěn)定，并通過電源指示燈指示電源狀態(tài)。

4.系統(tǒng)的軟件設(shè)計

本系統(tǒng)軟件設(shè)計是使傳感器模塊、水冷模塊、顯示模塊人機接口模塊能夠正常工作。包括對相應(yīng)的模塊單元初始化設(shè)置，進入預(yù)設(shè)的狀態(tài)，然后開始系統(tǒng)的正常運行。一方面要對溫度進行讀取，確定溫度的更新和處理，當(dāng)溫度達到預(yù)設(shè)值時控制繼電器動作，驅(qū)動相應(yīng)器件;另一方面要對按鍵進行掃描是否進入溫度值設(shè)定。

5.結(jié)論

經(jīng)過設(shè)計，本系統(tǒng)實現(xiàn)了對溫度的檢測和顯示，能夠根據(jù)自身需求通過按鍵設(shè)定動作溫度。在達到預(yù)設(shè)溫度后，單片機能控制繼電器動作，繼而控制水泵工作，實現(xiàn)水冷循環(huán)進行降溫，同時有蜂嗚器報警還能夠顯示時間和日期。

本次設(shè)計的不足之處，希望可以在基于單片機的對被測電子器件檢測溫度和時間日期的顯示功能之上，增加更多類型傳感器的應(yīng)用，比如能夠同時檢測在水冷時器件周邊環(huán)境的濕度問題，保證器件的正常工作環(huán)境，測量的濕度也實時送到顯示器上顯示。

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