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1、风扇过热报警控制器设计毕业论文目 录第1章 绪论11.1 风扇发展状况11.2 课题研究必要性21.3 本课题主要容3第2章 系统方案设计分析42.1 系统的构成42.2 系统的软件构成52.2.1 系统的工作原理6第3章 风扇温度报警器硬件设计73.1数字温度传感器73.1.1部结构83.1.2测温原理83.1.3工作时序93.1.4与单片机的硬件接口113.2 STC89C52单片机113.2.1时序113.2.2引脚及其功能123.3 LCD1602显示模块153.4 系统整体结构17第4章 系统软件设计194.1 主程序流程图194.2 温度读取程序设计204.2.1芯片初始化子程序设
2、计204.2.2芯片写字节子程序214.2.3芯片读字节子程序224.2.4温度处理子程序234.3 显示程序设计244.4 温度处理程序设计25第5章 仿真分析275.1 编程软件及其使用275.2 仿真软件及其使用285.3 仿真分析29第6章 系统调试336.1 实物制作336.2 系统调试34第7章 总结分析36致 谢37参考文献38附录A 仿真源程序421 主程序422 温度读取程序463 LCD显示程序51 .专业.专注. 第1章 绪论在生产生活中，温度控制是一个重要的环节。对着经济的发展和科技的进步，人们对用电设备的要求也越来越高，传统的风扇收到时代市场的强烈冲击，“智能温控风扇
3、”随之而现，并迅速地向前发展。1.1 风扇发展现状随着空调机日益走进千家万户，很容易会叫人们想到电风扇会被社会所淘汰，其实经过市场的考验和证实，事实并不是这样的。在空调产品的冲击下，电风扇产品仍然具有很大的市场空间，在市场的考验中并没有淡出市场，反而销售在不停的复苏中具有强大的发展空间。根据市场的调查，电风扇之所以任然生命力强大具有很大的市场空间有如下几个原因：一是电风扇虽然没有空调那样直接制冷使室温保持在一个凉爽的温度，但由于电风扇直接取风，风力温和，更加适合中老年人、儿童及幼儿还有身体抵抗力不强的人使用。二是电风扇经过多年的市场使用，较符合人们的使用习惯，而且结构简单、操作方便、安装简易。
4、三是电风扇比起空调产品而言，其价格低廉，相对省电，更易的进入老百姓的家庭。在激烈的市场竞争下，尽管电风扇仍然具有广阔的市场空间，但不断新生产品的出现，想要保持住市场优势，仅仅依靠传统型的，思路一成不变的风扇是不行的，因此要根据市场的需求，不断的改进，使之处于一直常青，不被淘汰替代。现在电风扇的发展现状：大部分的风扇只有通过手动调速，另外再有一个定时的功能，功能单一。这样的风扇存在隐患，也有不足：比如说人们常常离开后忘记关闭电风扇，浪费电且不说还容易引发火灾，长时间工作还容易损坏电器。再比如说前半夜温度高电风扇调的风速较高，但到了后半夜气温下降，风速不会随着气温变化，容易着凉。之所以会产生这些隐
5、患的根本原因是：缺乏对自身温度的检测。如果能使电风扇具有对自身温度进行检测的功能，当温度过高，会对人们的生产生活产生影响是时可以发出警报提醒人们，到达危险温度时，自动切断主电路，是风扇停止工作，到达了真唱的温度下是再打开主电路，使风扇工作，这样一来就避免了上述的不足。本次设计就是围绕这两点对现有电风扇进行改进。1.2 课题研究必要性随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用 刘苏英. 单片机实现温度自动控制系统研究J. 赤峰学院学报（自然科学版）. 2012.24: 58-612 李相众. 热电偶温度变送器的智能化研究D. 山东科技大学. 20113 覃
6、鲜艳. 基于DS18B20的无线测温系统的研究与设计D. 武汉理工大学. 20124 凌志浩智能仪表原理与设计技术M华东理工大学出版社，2003.115 李红欣. 基于DS18B20的智能温度测量装置在安全生产中的应用J. 电工技术. 2006.9: 76-796 杨洲. 设计模式在数据采集系统中的应用J. 微电子学与计算机. 2008.2: 23-277 高学群. 温度控制电机调速系统软件的研制J 华章. 2012.28: 86-888 刘迪. 基于数字PID和89C52单片机的温度控制系统J. 电子设计工程. 2010.4: 45-479 王帼媛等. 单总线多点温度数据采集系统的设计和实现
7、J 航空精密制造技术. 2011.2: 66-6910 吴红太. 基于单片机的无缝线路轨温自动监测系统的研究D. 北京交通大学. 200811 郑敏. 温室大棚恒温理论及检测技术的研究D. 华中科技大学. 200612 王思婷. 单片机智能热水器系统设计J 科技创新与应用. 2012.22: 83-8413 高葵. 基于SENSIRION SHT系列传感器的分布式温湿度监测系统D. 山东科技大学. 200714 薛青等. 新型温度测量显示系统的设计与实现J 计算机光盘软件与应用. 2010.15: 53-5515 戴明. 基于CAN总线的温度监控系统D. 南京理工大学. 200616 李维等.
8、 DS18B20在YWJC-1C型ECS原位检测仪中的应用J. 教练机. 2007.1: 47-4917 马桂云等. 基于单片机的电子密码锁设计J. 电子测试. 2013.12: 41-43xviii 刘松. 智能压力检测系统研究与设计D. 天津大学. 2006xix 李兴伟. 工业设计的计算机辅助形态设计技术研究D. 西北工业大学. 2004xx Dallas Corp.DS18B20 Programmable Resolution one-Wire Digital Thermometer. 2000xx G LI, Y ZHAO. Principle and Application of
9、1Wire Bus Digital Thermometer DS18B20 J. Modern Electronic Technique. 2005.4: 127-132。价格低廉的单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，可以应用在精度要求相对不高的温度测量与控制方面，并且其控制简单方便，测量围广，精度能满足需求，并且可以实现自动化控制，而且由于其体积不大，可以放进风扇中，完成对温度的检测进而报警并控制风扇的行止。现有的使用的控制现场的温度控制一般都是进行恒温控制。这就导致了在许多过程中都是由人工操作完成的。人工操作就不可必免的给人们带来的不必要的麻烦。而通过用单片机制作的过热报警控制器
10、并安装于风扇中，则使得人们可以省却这些麻烦。1.3 本课题主要容课题的任务是应用单片机及数字化温度传感器设计一套温度检测系统，实现对温度的测量、显示以及对主电路的保护控制，系统以高性价比的STC89C52为核心，完成对数据的分析、处理、显示、超限自动控制的功能，采用数字化温度传感器18B20对温度的采样和转换。由于课题是完成对温度的实时监测，因而系统的核心部分就是如何实现温度采集。课题的难点在于如何读取数字化温度传感器中的温度值，并将对温度值进行相应的处理，以做到采集温度的通知实现对主电路的保护，对温度的变化做出实时的响应，以满足对系统稳定性的需求。文章将从以下方面展开：1、针对系统的控制要求
11、提出提供设计方案；2、选择合适的方案并验证方案的可行性；3、针对所选方案进行硬件选型；4、根据硬件选型进行系统程序设计；5、系统的仿真测试；6、系统硬件验证。第2章 系统方案设计分析2.1 系统构成从接到毕业设计的任务书起，对毕业设计容进行了详细的分析，并查阅了大量的相关资料。本设计的目的是设计出智能化风扇温度检测及保护控制器，控制器的功能要具备：显示温度、报警、切断主电路、自动回复主电路等。因此要为实现这些功能选用一定的元器件。课题设计的硬件部分由STC89C52单片机、18B20、LCD1602、以及若干电容、发光二极管、晶振、蜂鸣器组成。（结构如图2.1）图2.1 系统设计结构图各元器件
12、在本设计中所实现的功能简单介绍如下：STC89C52单片机用于温度的采集，数据处理和超温控制；18B20是温度传感器，用于接收温度信号；晶振是为单片机提供工作脉冲；LCD1602用于显示温度以及当前的工作状态；发光二极管用于温度超限报警、正常工作指示；蜂鸣器用于工作异常报警。在硬件设计部分可以用Proteus软件进行仿真分析，此软件具备标准的元器件库，可以实现模拟硬件的仿真可以测试。通过我自己对文献的查阅和理解，本课题的电路设计还有另外一种方案，具体电路如下所示：图2.2方案2示意图方案2与上一方案不同之处在于，此方案中热敏电阻作为温度接收芯片，经过AD芯片后将数值送入单片机中进行信号的处理。
13、对比以上两种方案可以发现，方案1直接使用数字化温度传感器读取温度，快捷方便，并且精度高、使用的元器件少，因此系统的稳定性也更高。方案2使用了更多的元器件，增加了系统的冗余度，同时使用AD芯片读取温度也大大降低了读取的精度。并且热敏电阻的阻值并不是线性变化，测量不够便捷。因此本设计选用方案1。2.2 系统的软件构成课题原计划用汇编语言完成，后来决定使用C语音编写程序，因为C语言有更好的可读性和移植性，并且调试方便，编写灵活。系统的软件由温度数据采集、数据处理、温度显示及报警等部分组成。STC89C52完成的功能主要是数据处理、数据分析、控制计算、进制转换、数据显示、以及报警器和继电器的控制等。软
14、件的构成主要分为如下几块容：1、 18B20温度的读取和转换2、 LCD1602的驱动显示3、 温度值的处理4、 继电器控制5、 报警控制2.2.1 系统的工作原理首先，由温度传感器18B20对温度进行采样，将测量结果送给单片机，单片机将输入的温度值进行数据处理，并将温度值与设定的报警值进行比较。根据比较结果进行相应的处理。若温度超限则报警指示灯亮，以便进行及时处理，此时应检查风扇的工作环境，人工增大风扇的通风量，给风扇进行降温。图2.3 系统的工作原理第3章 风扇温度报警器硬件设计本章是论文核心部分，主要介绍基于单片机的温度控制系统硬件总体设计，按照设计方案，整个温控系统硬件主要包括以下单元
15、：按键输入，温度采集、处理，温度超限报警，定时发出脉冲等。温度控制的核心为温度的采集和处理，系统选用特别适用于编程及数据处理的MS-51单片机STC89C52，并通过STC89C52实现对其他各组成部分的编程控制。下面是核心元件的介绍：3.1 数字温度传感器常见的数字温度传感器为DS18B20温度传感器，DS18B20是美国DALLAS半导体公司生产的可组网数字式温度传感器，在其部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路。与其它温度传感器相比，DS18B20具有以下特性：1）独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。2）在使用中不需要任何外围元件。3）可用数据线供电，电压围：+3.0 V+5.5 V。4）测温围：-55+125。固
