帶紅外線的可遙控暖風機設計本科畢業(yè)設計

1、摘要本文設計了一種以AT89S52單片機為核心的低成本、高精度、微型化液晶顯示溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)由單片機、溫度檢測電路、紅外線控制電路、報警電路以及顯示電路構成。由芯片AT89S52控制溫濕度傳感器檢測到的溫濕度值進行存儲轉換，從而在顯示電路液晶中顯示出來。本系統(tǒng)具有易安裝檢測、軟件功能完善，工作可靠、準確度高等優(yōu)點。本文論述了單片機技術研制成功的暖風機的監(jiān)測系統(tǒng)的基本原理，溫濕度傳感器信號采集通過單片機來實現方案。采用軟件校正，提高了測量精度和整機的可靠性。實際使用表明，極大的提高了安全性、可靠性和準確度。關鍵詞：暖風機，溫濕度傳感器，單片機AT89S52 、紅外線控制AbstractTh

2、is paper designs an AT89S52 single chip microcomputer as the core of low cost, high precision, miniaturization, liquid crystal display temperature and humidity monitoring system.System by single chip microcomputer, temperature detection circuit, infrared control circuit, alarm circuit and display ci

3、rcuit.By the chip AT89S52 control temperature and humidity sensors to detect temperature and humidity value for storage, which is displayed in the LCD display circuit.This system is easy to install detection, the software function is perfect, reliable operation, high accuracy, etc.This paper discuss

4、es the single chip microcomputer technology successfully developed monitoring system of the basic principle of heater, temperature and humidity sensor signal acquisition scheme by single chip microcomputer.Using software correction, improve the measurement precision and reliability of the machine.Pr

5、actical use shows that greatly improves the safety, reliability and accuracy.Keywords: heater, temperature and humidity sensor, single-chip microcomputer AT89S52 目錄摘要IAbstractII1 緒論11.1選題背景11.2研究的目的和意義11.3暖風機發(fā)展21.4設計過程及工藝要求31.5設計的重點與難點32 方案論證與比較52.1溫度傳感器的選擇52.2電機選擇與論證52.3液晶的選擇63 系統(tǒng)總體設計73.1系統(tǒng)設計73.2系統(tǒng)

6、整體結構73.3芯片AT89S52介紹83.3.1引腳功能介紹93.3.2 時鐘電路及 RC 復位電路113.4傳感器的介紹123.4.1傳感器的定義及作用123.4.2傳感器的特性133.4.3溫度傳感器DS18B20133.5顯示電路的設計153.6報警電路的設計173.7按鍵電路的設計183.8紅外線接收的設計193.9電機驅動電路設計203.10繼電器驅動電路223.10.1繼電器原理223.10.2繼電器驅動電路設計223.11控制電路設計233.11.1按鍵設計243.11.2紅外線發(fā)射電路設計244 系統(tǒng)調試264.1軟硬件的調試264.2系統(tǒng)軟件設計26總 結32致 謝33參

7、考 文 獻34附 錄351 緒論1.1選題背景暖風機顧名思義是一種能發(fā)出暖風的設備，一般來說，最高溫度約為70-300，它含發(fā)熱、吹風及溫度與吹風的控制和保護三個部分。它適用于各種類型的車間及大型建筑物的強制循環(huán)空氣供暖可在短時間內使室溫達到所需溫度，是現代化廠房、餐廳、影劇院等高大空間建筑物的理想采暖設備。暖風機是由通風機，電動機及散熱器組合而成的聯合機組。適用于空氣允許再循環(huán)的各種類型車間，當空氣中不含灰塵，易燃性的氣體時，可作為循環(huán)空氣采暖之用。主要由空氣加熱器和風機組成，空氣加熱器散熱，然后風機送出，使室內空氣溫度得以調節(jié)?？諝饧訜崞饔陕菪崞芙M成。例如蒸汽型暖風機其散熱排管是用鋁帶

8、專用設備繞在壁厚為21.5無縫鍋爐管上，片距為2.5mm，排管和熱媒流通管道是整體焊接結構，暖風機的工作壓力在0.8MPa以下。帶液晶顯示屏的可遙控暖風機，越來越受到用戶的歡迎，配合液晶屏顯示，可顯示環(huán)境溫度及設定狀態(tài)，大大方便了產品的使用。目前，各大廠商為了在市場上占有一席之地，紛紛在遙控型暖風機的性能參數標準，重量，體積，厚度，色彩，價格大大下功夫。如：海寶馳的 奔馳暖風取暖器NSB-200遙控型暖風機，SANYO的三洋暖風機R-P201MR等，樣式新穎，都占有很高的性價比。消費者可以量身挑選適合自己的。1.2研究的目的和意義隨著科技的進步，微電子技術的發(fā)展，單片機在實際的生活生產中應用越

9、加廣泛。單片機在辦公自動化設備，商業(yè)營銷設備，工業(yè)自動化控制，智能化通信產品， 本論文的設計將涉及到單片機主控電路的設計，液晶顯示的驅動，紅外遙控技術的設計實現，溫度的檢測以及控制。這幾個的設計都是日常生活生產中比較典型的應用模塊。例如在智能化家用電器的應用方面：如洗衣機、空調、電視機、錄像機、微波爐、電冰箱、電飯煲，紅外遙控暖風機以及各種視聽設備等等。通過這些設計的過程，我們將系統(tǒng)地學習單片機在日常生產中的設計應用的方法，旨在鍛煉自己的運用理論知識轉換成實際應用的的能力。單片機遙控暖風機控制系統(tǒng)設計是個系統(tǒng)的項目開發(fā)，每個環(huán)節(jié)的設計，每個模塊的設計都將直接影響整個項目的開發(fā)進程。通過論文的設

10、計我們將學會對項目的模塊化設計的開發(fā)方法。 溫度的的檢測以及控制，紅外遙控控制是設計的重點。溫度傳感器在工業(yè)生產過程控制、發(fā)電廠、熱電廠、大型中央空調設備用戶端、自動化生產線、溫室、干燥房、糧食倉庫等等都有廣泛的應用。紅外遙控技術在摩托車防盜報警器、汽車防盜報警器、家庭防盜報警器、無線遙控開關、無線遙控門鈴、無線遙控車庫門、電風扇紅外遙控、取暖器紅外遙控、空調扇紅外遙控、紅外感應燈、紅外感應探測器、紅外感應防盜器廣泛應用。所以掌握其中的技術對以后的經驗積累有重要的意義 。單片機應用的意義不僅在于它的廣闊范圍及所帶來的經濟效益。更重要的意義在于，單片機的應用從根本上改變了控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的設計思想和

11、設計方法。以前采用硬件電路實現的大部分控制功能，正在用單片機通過軟件方法來實現。1.3暖風機發(fā)展 初期的暖風機大多采用電阻絲作為發(fā)熱元件，即簡單不安全，時常發(fā)生觸電和著火事故，這種暖風機隨著紅外石英管暖風機的誕生而被淘汰遠紅外石英管暖風機不受空間環(huán)境限制，即使在密封條件差、空間較大、陰暗潮濕甚至室外、只要距離適當，都能獲得較佳的取暖效果，但石英管暖風機有紅光刺眼與灼熱的特點，加上壽命較短，因此不久便被改良成鹵素管遠紅外暖風機，有效延長了內部電熱絲的壽命，同時，亮度比石英管更高，輻射熱量更大。為此經改進在機前設置一個晶格散熱網，以有效降低亮度。遠紅外暖風機的最大優(yōu)勢在于適中的價格，幾十元上百元的

12、價位，獲得了消費者認可。面世十幾年來，即使面臨電熱油燈等PTC暖風機新品的強烈沖擊，也始終暢銷不衰。 九十年代初期充油式暖風機即電熱油汀面試，其造型因與傳統(tǒng)暖氣相似，即適用于豪華暗格裝飾，又可隨意移動使用，加之操作簡單和無明火、無輻射、無噪音、可自動控制溫度等特點，立刻受到市場的青睞，并迅速成為暖風機市場的主導產品，但高昂的價格是它難以在暖風機市場稱雄的障礙口。九十年代中期，各種PTC暖風機面試，它采用PTC陶瓷發(fā)熱體。具有優(yōu)異的自動調溫和節(jié)能特性、極低的熱慣性和無明火、無輻射的安全性、超強的抗震性等優(yōu)點引發(fā)了電熱領域的一場革命，但推出初期因穩(wěn)定性、衰減性不過關而導致剛剛興起的市場又歸于沉寂。

13、幾年之后，在科技人員的改進和努力下，PTC陶瓷發(fā)熱元件得到進一步完善，其性能在冷暖空調中得到證實和廣泛使用。后來，再度以暖風機方式推向市場才逐步被人們所接受，并迅速形成廳堂用、浴室用、臺壁多用、空調掛壁型等系列品種，成為廣大消費者選購的熱門產品，大有后來居上。一統(tǒng)天下之勢。PTC暖風機的最大特點是升溫迅速和體感舒適，因為它采用的是強制對流式熱傳導方式，而強制對流系數是傳統(tǒng)自然對流的幾十倍，這使得PTC暖風機的體積和重量大大縮小，可以做到只有電熱油汀的1/5左右。它的缺點是每隔十五天左右必須清潔入風口處的過濾網，長期不清潔將會造成入風不暢，影響升溫效果，嚴重的更會導致機內熱斷路保護器動作。熱斷路

14、保護器為一次性元件，斷路動作后，必須送維修點更換，為消費者帶來不便。PTC暖風機不適合在環(huán)境較臟、灰塵較大的地方使用。陶瓷鋼暖風機極有可能成為市場新寵；他的核心部分是聯合陶瓷鋼電熱片。聯合陶瓷鋼電熱片是目前世界上最薄的加熱元件，它是在840高溫下，將陶瓷永久的熔凝在高級、輕薄的鋼片表面，按相應的尺寸裁剪后，采用最新發(fā)展的印刷技術，將電阻線路印刷在陶瓷表面，以導電性能優(yōu)良的純銀電極糊固定電路接合點，再以高溫將陶瓷鋼燒融覆蓋在表面形成保護層而制成，它表面光潔無孔，抗磨損和腐蝕性優(yōu)越，抗沖擊能力極強，可抵御因溫度聚變引起的熱沖擊，防酸、堿及各類溶劑侵蝕，抗紫外線滲透，是一種科學、先進、經久耐用的新型

15、電熱元件。在冬天，人們都喜歡遠離陰暗而置身于陽光的溫暖之下，其實此時，陽光下和陰暗處，空氣溫度都是相同的，我們所感受到的舒適溫度，來自于太陽電磁波譜內的紅外線光波所產生的熱輻射，波長在35微米之間，以科學原理來論，在這個波長范圍內的熱傳導是最令人感到舒適的。陶瓷鋼暖風機以造型典雅、溫馨舒適、操作簡單、便于維護等特點風靡歐美市場。隨著引進技術的不斷消化和人民生活水平的進一步提高，陶瓷熱片將會逐步向大型音樂裝飾畫過度，在不遠的將來，會帶您走進輕松寫意的時尚新生活。1.4設計過程及工藝要求一、基本功能 1. 吹出不同風速的暖風2. 檢測溫度3.顯示溫度4.過限報警5.遙控控制二、主要技術參數 1.

16、溫度檢測范圍 ：0-+502. 測 量 精 度 ：0.53. 檢 測 精 度 ：1%RH4. 顯 示 方 式 ：5110液晶顯示 5. 報 警 方 式 ：三極管驅動的蜂鳴音報警 6. 遙控方式：紅外線遙控1.5設計的重點與難點本設計的任務是設計一個可遙控暖風機系統(tǒng)，可以應用于溫濕度有一定要求的區(qū)域。測量時能夠清晰穩(wěn)定地顯示出監(jiān)測結果。系統(tǒng)組成的設計：各部分硬件的選取很有講究，要十分合理。設計的難點是：1. 溫度濕度模塊設計2. 顯示電路設計3. 遙控電路設計2 方案論證與比較當將單片機用作測控系統(tǒng)時，系統(tǒng)總要有被測信號懂得輸入通道，由計算機拾取必要的輸入信息。對于測量系統(tǒng)而言，如何準確獲得被測

17、信號是其核心任務；而對測控系統(tǒng)來講，對被控對象狀態(tài)的測試和對控制條件的監(jiān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)。2.1溫度傳感器的選擇方案一：采用熱電阻溫度傳感器。熱電阻是利用導體的電阻隨溫度變化的特性制成的測溫元件?，F應用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。其主要的特點為精度高、測量范圍大、便于遠距離測量。鉑的物理、化學性能極穩(wěn)定，耐氧化能力強，易提純，復制性好，工業(yè)性好，電阻率較高，因此，鉑電阻用于工業(yè)檢測中高精密測溫和溫度標準。缺點是價格貴，溫度系數小，受到磁場影響大，在還原介質中易被玷污變脆。按IEC標準測溫范圍-200650，百度電阻比W（100）=1.3850時，R0為100和10，其允許的測量誤差A級為（

18、0.15+0.002 |t|），B級為（0.3+0.005 |t|）。銅電阻的溫度系數比鉑電阻大，價格低，也易于提純和加工；但其電阻率小，在腐蝕性介質中使用穩(wěn)定性差。在工業(yè)中用于-50180測溫。方案二：采用DS18S20，獨特的單線接口，多點能力使分布式溫度檢測應用簡單，不需要外部元件和備份電源，可用數據線供電，測量范圍從-55+125，增量值為0.5，并且以9位數值方式讀出溫度且可在 1秒內把溫度變成數字。綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合于本設計系統(tǒng)對于溫度傳感器的選擇。2.2電機選擇與論證方案一：采用步進電機，步進電機的一個顯著特點就是具有快速啟停能力，如果負荷不超過步進電機所能提

19、供的動態(tài)轉矩值，就能夠立即使步進電機啟動或反轉。另一個顯著特點是轉換精度高，正轉反轉控制靈活。但是步進電機價格昂貴。方案二： 采用直流伺服電機，直流伺服電機具有優(yōu)良的速度控制性能，它輸出較大的轉矩，直接拖動負載運行，同時它又受控制信號的直接控制進行轉速調節(jié)，在很多方面具有優(yōu)越性，但是直流伺服電機價格昂貴，且不易購買。方案三: 采用普通的直流電機，直流電動機具有優(yōu)良的調速特性，調速平滑、方便，調整范圍廣；過載能力強，能承受頻繁的沖擊負載，可實現頻繁的無級快速啟動、制動和反轉；能滿足各種不同的特殊運行要求，且價格實惠，容易購買。 由于普通的直流電機價廉物美，且能完成所需的功能，故我們采用方案三。2

20、.3液晶的選擇開始我們比較了液晶屏LCD1602和NOKIA5110兩個選擇使用Nokia5110液晶的四大理由：1.性價比高，LCD1602可以顯示32個字符，而Nokia5110可以顯示15個漢字，30個字符。Nokia5110裸屏僅8.8元，LCD1602一般15元左右，LCD12864一般5070元。2.接口簡單，僅四根I/O線即可驅動，LCD1602需11根I/O線，LCD12864需12根。3.速度快，是LCD12864的20倍，是LCD1602的40倍。4.Nokia5110工作電壓3.3-5V，正常顯示時工作電流200uA以下，具有掉電模式，適合電池供電的便攜式移動設備。3 系

21、統(tǒng)總體設計3.1系統(tǒng)設計本設計是基于單片機對數字信號的高敏感和可控性、溫濕度傳感器可以產生數字信號，我設計了主電路和控制電路都是以AT89S52基本系統(tǒng)為核心的一套檢測系統(tǒng)，其中包括單片機、復位電路、溫度檢測、按鍵及顯示、紅外線控制電路、報警電路、系統(tǒng)軟件等部分的設計。本設計主電路由AT89S52級相關系統(tǒng)、溫度傳感器、液晶顯示、報警器按鍵、紅外線接收組成；控制電路由AT89S52級相關系統(tǒng)、按鍵、紅外線發(fā)送組成。3.2系統(tǒng)整體結構紅外遙控液晶暖風機系統(tǒng)的目標是始終圍繞普通用戶的要求來確定的，它為用戶提供安全，可靠，實用，舒適的服務，讓用戶用得放心。在系統(tǒng)中，充分利用MCU的資源，盡量做到不浪

22、費硬件資源為前提。整個系統(tǒng)的結構如下圖溫度控制輸出控制鍵盤與紅外輸入3-1液晶顯示MCU 圖3-1 系統(tǒng)整體結構紅外遙控液晶暖風機系統(tǒng)由五個模塊組成， 紅外輸入實現遙控控制暖風機；溫度控制實現溫度的調節(jié)控制和系統(tǒng)的自動監(jiān)控；顯示控制時時反映暖風機的工作狀態(tài)，實現人機對話；輸出控制重要完成電機的控制等。 3.3芯片AT89S52介紹除了89S51/52具有ISP下載線和看門狗以外，應該和89C51/52的差別估計是一樣的89S51：4KROM、128RAM、4個中斷源、2個定時器；89S52：8KROM、256RAM、5個中斷源、3個定時器。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制

23、器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用ATMEL公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。由于此單片機應用在倉庫溫濕度檢測上，所以本設計選用了低功耗、高性能、低價格、小管腳(40腳)的AT89S52單片機。如圖3-2所示：圖3-2 AT89S52芯片引腳圖AT89S52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O口線，看門狗定時器，2 個

24、數據指針，三個16 位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。3.3.1引腳功能介紹 1.Vcc：電源電壓。2.GND：地。3. P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數據存儲器時，P0口也被作為低8位地

25、址/數據復用。在這種模式下,P0具有內部上拉電阻。 在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。4. P1 口：P1 口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅動4 個 TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數器2的外部計數輸入（P1.0/T2）和時器/計數器2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如表3-1所示: 在flash編程和校驗時，

26、P1口接收低8位地址字節(jié)。 表3.1 P1口的第二功能引腳號第二功能P1.0T2（定時器/計數器T2的外部計數輸入），時鐘輸出P1.1T2EX（定時器/計數器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）P1.5MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7SCK（在系統(tǒng)編程用）5.P2 口：P2 口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅動4 個TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數據存儲器

27、（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在這種應用中，P2 口使用很強的內部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如MOVX RI）訪問外部數據存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。6. P3 口：P3 口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅動4 個TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如表3-2所示。 在fl

28、ash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。表3-2 P3口的第二功能端口引腳第二功能P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(串行輸出口)P3.2INTO(外中斷0)P3.3INT1(外中斷1)P3.4TO(定時/計數器0)P3.5T1(定時/計數器1)P3.6WR(外部數據存儲器寫選通)P3.7RD(外部數據存儲器讀選通)此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。RST復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。ALE/PROG當訪問外部程存儲器或數據存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，

29、ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE禁止位無效。PSEN程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此

30、期間，當訪問外部數據存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。3.3.2 時鐘電路及 RC 復位電路 STC89C52RC 芯片內部有一高增益反相放大器，用于構成振蕩器.反相放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2。在 XTAL1、XTAL

31、2（第 19、18 引腳）兩端跨接一個石英晶體振蕩器，和兩個電容就構成了穩(wěn)定自激諧振電路。晶振頻率為11.0592MHz。C1，C2 是兩個瓷片電容，與晶振 Y1 構成了自激諧振電路。其電容的作用主要是對頻率進行微調，一般取 30-45PF 左右。使用該電路可產生穩(wěn)定的 11.0592MHZ 頻率，受外界的環(huán)境的干擾影響非常小。其接法如圖 3-3所示：圖3-3 晶振電路復位是單片機初始化操作，其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機從 0000H 單元執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要按復位鍵重新啟動。復位操作有

32、上電自動復位和按鍵手動復位兩種方式。本設計采用了按鍵手動復位方式。該復位電路如圖 3-4 所示。圖3-4 復位電路設計復位電路采用了按鍵與上電復位。上電與按鍵均可以有效復位。上電瞬間RST 引腳獲得高電平，單片機復位電路隨著電容的 C3 的充電，RST 引腳的高電平逐漸下降。RST 引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2 個機器周期），單片機就可以進行復位操作。按鍵復位是直接將高電平通過電阻 R1、R8 分壓到達RESET 引腳，實現復位操作。3.4傳感器的介紹3.4.1傳感器的定義及作用一、廣義地來說，傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件。國際電工委員會(IEC:Inte

33、rnational Electrotechnical Committee)的定義為：“傳感器是測量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉換成可供測量的信號”。按照Gopel等的說法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”，而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理(模擬或數字)能力的傳感器”。傳感器是傳感器系統(tǒng)的一個組成部分，它是被測信號輸入的第一道關口。二、傳感器的作用1.信息的收集2.信息數據的交換3.控制信息的采集3.4.2傳感器的特性1、靈敏度高、可靠性強、穩(wěn)定性好； 2、防塵耐濕、耐高低溫、耐沖擊、耐振動等嚴酷環(huán)境條件；3、收發(fā)兼用，使用方便。3.4.3溫度傳感器DS18B20數字溫度

34、傳感器DS-18B20是美國DALLAS公司生產的 DS18B20可組網數字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數字測溫和控制領域。一、主要特性DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫。這一部分主要完成對溫度信號的采集和轉換工作，由DS18B20數字溫度傳感器及其與單片機的接口部分組成。數字溫度傳感器DS18B20把采集到的溫度通過數據引腳傳到單片機。1.DS18B20的性能特點如下： 1) 獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信 2) 多

35、個DS18B20可以并聯在惟一的三線上，實現多點組網功能 3) 無須外部器件 4) 可通過數據線供電，電壓范圍為3.05.5V 5) 零待機功耗； 6) 溫度以3位數字顯示； 7) 用戶可定義報警設置； 8) 報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； 9) 負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 2.DS18B20的內部結構 根據DS18B20的通訊協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉換須經過三個步驟： 1）每一次讀寫之前都必須要對DS18B20進行復位； 2）復位成功后發(fā)送一條ROM指令； 3） 最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20

36、進行預定的操作。復位要求主CPU將數據線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待1560微秒左右后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復位成功。其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序 DS18B20采用3腳PR35封裝如圖3-5。DS18B20的內部結構，如圖3-6所示圖3-5 DS18B20封裝 64位ROM和單線端口存儲器和控制邏輯暫存器溫度傳感器上限觸發(fā)TH下限觸發(fā)TL8位CRC產生器電源控制DQVDD圖3-6 DS18B20內部結構依據DS1B20的以上特征，設計了如圖3-7所示的電路圖，P1.0作為控制信號。圖3-7 DS18B20原理圖3.5顯示電

37、路的設計Nokia/諾基亞5110 LCD原理應用資料:LPH7366 是NOKIA 公司生產的可用于其5110、6150，6100 等系列移動電話的液晶顯示模塊，國內廠家也生產有類似的兼容產品。該產品除應用于移動電話外，也可廣泛應用于各類便攜式設備的顯示系統(tǒng)。與其它類型的產品相比，該模塊具有以下特點： 1.84x48 的點陣LCD，可以顯示4 行漢字。 2.采用串行接口與主處理器進行通信，接口信號線數量大幅度減少，包括電源和地在內的信號線僅有9 條。支持多種串行通信協(xié)議（如AVR 單片機的I、MCS51 的串口模式等），傳輸速率高達4Mbps，可全速寫入顯示數據，無等待時間。 3.可通過導電

38、膠連接模塊與印制版，而不用連接電纜，用模塊上的金屬鉤可將模塊固定到印制板上，因而非常便于安裝和更換。 4.LCD 控制器驅動器芯片已綁定到LCD 晶片上，模塊的體積很小。 5.采用低電壓供電，正常顯示時的工作電流在200A 以下。LPH7366 的這些特點非常適合于電池供電的便攜式通信設備和測試設備中，起內部結構如圖3-8所示。 圖3-8 5110內結構5110共有8個引腳，根據內部構造為了方便使用，我們將7腳和8腳鏈接以達到使背光燈發(fā)光的目的。表3-3顯示的5110的各個引腳表3-3 5110引腳圖管教編號管腳名稱功能1RET復位2CE片選3DC數據/指令選擇4DIN串行數據線5CLK串行時

39、鐘線6V電源正極7LIGHT背光控制，接地時背光燈亮8GND電源負極根據以上介紹設計了如圖3-9的電路圖 圖 3-9 液晶電路圖設計3.6報警電路的設計報警器的種類很多，比如：揚聲器、蜂鳴器等。本設計中選用壓電式蜂鳴器作為報警器。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構成。當接通電源后（1.515V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.52.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。9設計要求定時時

40、間到時要有聲音提醒信號產生，可選擇一只蜂鳴器來實現這一功能。壓電式蜂鳴器工作時約需10mA的驅動電流，并設計一個相應的驅動及控制電路。電路設計如圖3.15所示，蜂鳴器作為三極管Q1的集電極負載，當Q1導通時，蜂鳴器發(fā)出鳴叫聲音，VT1截止時，蜂鳴器不發(fā)聲。蜂鳴器電路與單片機的接口：Q1的基極接到單片機P1口的P1.5引腳，13.5引腳作為輸出口使用。當P1.5=1時，Q1導通時，使蜂鳴器的兩個引腳間獲得將近5V的直流電壓，蜂鳴器中有電流通過，而產生蜂鳴音。當P1.5=0時，Q1截止，蜂鳴器的兩引腳間的直流電壓接近于0V，蜂鳴器不發(fā)聲。電路圖如圖3-10所示。圖3-10 蜂鳴器報警電路3.7按鍵

41、電路的設計在單片機應用系統(tǒng)中，通常應具有人機對話的功能，能隨時發(fā)出各種控制命令和數字輸入以及報告應用系統(tǒng)的運行狀態(tài)與運行的結果。數據或命令的輸入方式有多種，有紅外掃描輸入，語言輸入，光電輸入等的個。其中鍵盤輸入是應用最廣泛的一種。鍵盤輸入方便快捷，而且價格低廉。鍵盤可以分為獨立式和矩陣式兩類，每一類按其編碼的方法又分為編碼和非編碼兩類。單片機系統(tǒng)中普遍使用非編碼式鍵盤, 這類鍵盤主要解決以下幾個問題: 鍵的識別; 如何消除鍵的抖動； 鍵的保護。本設計主電路在按鍵上運用了按鍵1、按鍵2分別用于開和關，兩個個按鍵與單片機P1口的P1.2、P1.3一一連接，如圖3-11所示：圖3-11 主電路按鍵3

42、.8紅外線接收的設計紅外通訊技術利用紅外線來傳遞數據，是無線通訊技術的一種。紅外通訊技術不需要實體連線，簡單易用且實現成本較低，因而廣泛應用于小型移動設備互換數據和電器設備的控制中，例如筆記本電腦、移動電話之間進行數據交換，電視機、空調、暖風機的遙控等。紅外通訊技術一般采用紅外光波段內的近紅外線，波長在0.75m至25m之間。由于紅外線的波長較短，對障礙物的衍射能力較差，所以紅外通訊技術更適合應用在短距離無線通訊的場合。目前，紅外通訊主要應用于數據通信和遙控這兩方面。數據通信具有數據傳輸量大，傳輸速率高等特點，但距離較近，至多可達到1m；紅外遙控所需傳輸的數據量較小，一般僅為幾個至幾十個字節(jié)的

43、控制碼，傳輸距離相對較遠（小于10米）HS0038 是用于紅外遙控接收的小型一體化接收頭，集成紅外線的接收、放大、解調，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與 TTL 電平信號兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數據傳輸，中心頻率 38.0kHz。接收器對外只有 3 個引腳：OUT、GND、VCC 與單片機接口非常方便，如表 3-4 所示，其封裝圖如圖3-12。圖 3-12 HS0038 表3-4 HS0038引腳管腳編號管腳名稱功能1VCC電源正極2GND電源負極3OUT脈沖輸出根據以上特性，設計了如圖3-13所示電路圖。圖3-13 紅外

44、線接收電路3.9電機驅動電路設計在直流電機驅動電路的設計中，主要考慮一下幾點：1.功能：電機是單向還是雙向轉動？需不需要調速？對于單向的電機驅動，只要用一個大功率三極管或場效應管或繼電器直接帶動電機即可，當電機需要雙向轉動時，可以使用由4個功率元件組成的H橋電路或者使用一個雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調速，只要使用繼電器即可；但如果需要調速，可以使用三極管，場效應管等開關元件實現PWM（脈沖寬度調制）調速。 2.性能：對于PWM調速的電機驅動電路，主要有以下性能指標。1）輸出電流和電壓范圍，它決定著電路能驅動多大功率的電機。2）效率，高的效率不僅意味著節(jié)省電源，也會減少驅動電路的發(fā)熱。要提高電

45、路的效率，可以從保證功率器件的開關工作狀態(tài)和防止共態(tài)導通（H橋或推挽電路可能出現的一個問題，即兩個功率器件同時導通使電源短路）入手。3）對控制輸入端的影響。功率電路對其輸入端應有良好的信號隔離，防止有高電壓大電流進入主控電路，這可以用高的輸入阻抗或者光電耦合器實現隔離。4）對電源的影響。共態(tài)導通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染；大的電流可能導致地線電位浮動。5）可靠性。電機驅動電路應該盡可能做到，無論加上何種控制信號，何種無源負載，電路都是安全的。 由于我們只要求電機一個方向轉動，所以采用IR3205的半橋驅動電路圖如圖3.0，其中二極管D3是當電機突然停止造成反轉，產生電流時，通過

46、二極管而不通過IR3205從而對IR3205起到了保護作用，設計電路圖如圖3-14所示。 圖3-14電機驅動電路3.10繼電器驅動電路3.10.1繼電器原理 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨

47、之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。3.10.2繼電器驅動電路設計 繼電器（英文名稱：relay）是一種電控制器件，是當輸入量（激勵量）的變化達到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動關系。通常應用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作

48、的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。電磁繼電器是有觸點電繼電器是有觸點電繼電器的一種。它是利用電磁效應實現電路開、關控制作用的原件，廣泛應用在電子設備、儀器儀表及自動化設備中。在各種自動設備中，都要求用一個低電壓電路提控制一個高電壓的電器電路。這樣不僅可以為電子線路和電器電路提供良好的電隔離，還可以保護電子電路和人員安全。通過給P0.1端口高低電位來控制繼電器的通斷，繼而控制熱得快加熱的占空比（平 均功率），以達到控制水溫的目的，設計電路路如右圖3-15，其中，三極管為控制開關作用，當輸入高電平，NPN飽和導通，繼電器線圈通電，觸電吸合，使220V電源接通。反

49、之，當輸入低電平，NPN截止，繼電器線圈斷電，觸點斷開。電阻9為限流電阻，主要起限流作用，二極管主要是起保護三極管的作用。 圖3-15繼電器電路的設計3.11控制電路設計到底是誰發(fā)明了第一個遙控器已無可考證了。最初的無線遙控裝置采用的是電磁波傳輸信號，由于電磁波容易產生干擾，也易受干擾，因此逐漸采用超聲波和紅外線媒介來傳輸信號。與紅外線相比，超聲傳感器頻帶窄，所能攜帶的信息量少，易受干擾而引起誤動作。較為理想的是光控方式，采用紅外線的遙控方式逐漸取代了超聲波遙控方式，出現了紅外線多功能遙控器，并且成為當今時代的主流。 由于紅外線在頻譜上位于可見光之外，所以抗干擾性強，具有光波的直線傳播特性，不

50、易產生相互間的干擾 ，是很好的信息傳輸媒體。信息可以直接對紅外光進行調制傳輸，例如，信息直接調制紅外光的強弱進行傳輸，也可以用紅外線產生一定頻率的載波，再用信息對載波進調制，接收端再去掉載波，取到信息從信息的可靠傳輸來說，后一種方法更好，這就是目前大多數紅外遙控器所采用的方法。3.11.1按鍵設計本設計控制電路在按鍵上運用了按鍵1、按鍵2、按鍵3、按鍵4、按鍵5、按鍵6，六個按鍵與單片機P2口的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4一一連接，如圖3-16所示： 圖3-16 控制電路按鍵3.11.2紅外線發(fā)射電路設計 利用載波對信號進行調制從而減少信號傳輸過程中的光波干擾,提高數據傳輸

51、效率。以下是對產生 38KHz 載波的單片機軟件與硬件電路進行比較。 方案一：單片機 P3.4定時產生 38KHz 載波 電路原理:STC89C52RC 定時器 T0 產生周期性的 26.3us 的矩形脈沖,即每隔13us，定時器 T0 產生中斷輸出一個相反的信號使輸出端產生周期的 38KHz 脈沖信號。 方案二：硬件晶振電路產生 38KHz 載波，如圖3-17所示。 電路分析: 晶振 Y2，電容 C4、C5、U2A、R7 、R8 組成 38KHz 載波振蕩電路，54ACT11000 是邏輯與非門。P3.4 屬于單片機 P3 口用于單片機對受控對象控制信號處理后的數據輸出口，數據與 38KHz

52、 信號端數據邏輯與門輸出，完成信號的調制。圖3-17 紅外線輸出硬件設計對于產生 38KHz 脈沖信號的軟、硬件電路的實現進行比較選擇，軟件實現經濟有利于產品開發(fā)使用，加密性強，電路板元件少，經濟實用，便于產品的推廣。因而采用方案一，即用軟件定時產生 38KHz 的載波信號。設計電路圖3-18.圖3-18 紅外線輸出軟件電路4 系統(tǒng)調試4.1軟硬件的調試暖風機系統(tǒng)的制作和調試，利用溫度度傳感器來采集周圍環(huán)境的溫度。根據設定溫度的不同，可適當調整溫度正常范圍的區(qū)間值。當達不到或者超過范圍的通過報警電路進行報警。當再正常范圍內時則顯示出溫度的具體溫度值。硬件電路制作完成并調試好后，便可將程序編譯好下載到單片機試運行。根據實際情況可以修改溫度的 初始范圍，以適應不同地方，不同條件下的檢測需要。根據所設計的電路參數和程序，溫度檢測的范圍為0-+50、溫度誤差再0.5，系統(tǒng)調試完后應對