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1、. . . . 基于单片机的智能开关设计摘 要近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以与家用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，根据具体硬件结构，以与针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本设计主要研究智能开关给家居带来便利。主要以单片机AT89C52为控制核心控制作息时间与空调温度监控报警，结合相关的元器件，如DS18B20，MAX7219，数码管，继电器。蜂
2、鸣器等，再配以相应的软件设计，达到制作简易智能开关的目的。关键词：单片机；AT89C52；智能开关；DS18B20 / Intelligent switch based on single-chip designAbstractIn recent years, with computers in the infiltration and the development of large-scale integrated circuits. SCM application is steadily deepening, as it has strong function, small size,
3、low power dissipation, low prices, reliable, easy to use features, it is particularly suited to and control of the system, increasingly widely used in automatic control, intelligent instruments, gauges, data acquisition, military products and household appliances, and other areas, is often microcont
4、roller as a core component to use, In light of specific hardware architecture, and application-specific software features object combine to make perfect.The intelligent design research to facilitate the switch to bring home. Mainly for the control of single-chip core AT89C52 schedule control and air
5、-conditioning temperature monitoring alarm, combined with related components, such as DS18B20, MAX7219, LED, relay. Buzzer, etc., together with the corresponding software design, to achieve the production of mini-mental purpose of switching.Keywords：Single-chip； AT89C52；Intelligent switch；DS18B20目 录
6、摘要IABSTRACTII前言- 1 -第1章总体方案设计- 3 -1.1 总体的设计- 3 -1.2 设计的任务与要求- 3 -1.3 主控制部分- 3 -1.4 温度传感器的选择- 4 -1.5 语音报时电路- 5 -1.6 继电器的选择- 5 -1.7 电源电路部分- 5 -第2章硬件设计- 6 -2.1 单片机部分- 6 -2.2 电源以与看门狗电路- 6 -2.2.1电源部分- 6 -2.2.2 看门狗电路- 7 -23 温度测温系统的组成- 7 -2.3.1工作原理- 7 -2.3.2 温度传感采集单元- 8 -2.3.3 温度超温报警驱动- 9 -2. 4 显示部分- 10 -2
7、.4.1显示驱动器MAX7219- 10 -2.4.2 按键单元- 10 -2.5 复位电路- 11 -2.6 时钟电路：- 12 -2.7 语音报时电路- 12 -第3 章软件设计- 14 -3.1 主程序流程图- 14 -3.2 时间控制子程序- 15 -3.3 温度报警子程序设计流程图- 16 -3.4 显示子程序说明- 16 -第4章设计制作过程与调试- 18 -4.1 Protel99设计原理图- 18 -4.2 硬件电路板的制作- 19 -4.3 机器的调试- 19 -4.3.1.测试方法- 19 -4.3.2 MCS52仿真机用于测试软件- 20 -4.3.3 电路性能测试:-
8、20 -结论- 21 -参考文献- 22 -附录- 23 -致- 30 -基于单片机的智能开关设计前 言课题提出的意义20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法1。从前必须由模拟电路或数字电路实
9、现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。智能开关是诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭电灯、定时开关烘箱、通断动力设备、空调调控、甚至各种定时电气的自动启用等。因此，研究智能开关与扩大其应用，有着非常现实的意义。国外研究现状根据美国电工行业协会所做的市场调查显示，在开关方面，消费者购买的其实并非开关或者插座本身，而是一种对于生活、工作环境的控制方式，消费者渴望获得一种随心所欲的控制方式2。根据这个认识，为客户提供控制方式的解决方案才是最重要的。这也是电工行业发展的重要趋势。未来多
10、媒体计算机将逐步深入我们的生活，其将更加人性化，更加适应我们的生活，甚至将来改变我们现有的生活方 式，数字化生活可能成为未来生活的主要模式，人们离不开计算机，计算机也将更加丰富多彩。 家庭自动化与安防向高集成度和全面数字化发展在数字家庭系统中，除了网络视频、新潮电子和视听享受之外，家庭自动化与安防设备也扮演着重要的角色。所谓家庭自动化，是指利用电子技术来集成或控制家中的电子电器产品或系统(例如照明灯、咖啡炉、电脑设备、保安系统、暖气与冷气系统、视讯与音响系统等)。其功能实现主要通过一个中央管理平台接收来自传感器(能够感应外界环境的变化，如日升日落所造成的光线变化等)的信息，再以既定的程序控制其
11、它电子电器产品。除了能够通过各种界面(键盘、触摸屏、按钮、电脑、遥控器等)来控制家中的电器产品外，房屋主人还可发送控制信号给中央处理设备并同时接受来自中央处理设备的信息。而开关的自动化，智能话，必然会成为将来的主流。课题主要研究容 本课题研究的是基于单片机控制的作息时间定时唤醒和温度监控报警于一身的多功能智能开关的设计。在进行了大量资料阅读，决定以单片机应用技术为核心进行开发，并配以温度传感器、LED显示、蜂鸣器报警等硬件电路组成。通过软件编程实现智能开关的设计。在对上述问题进行了分析与理解后，制定了基本的技术方案。并且以理论分析和该技术方案为基础，在不断地实验和方案调试，最后完成了一个多功能
12、智能开关系统的设计。本多功能智能开关系统可以完成作息时间时的灯开闭，时间显示，复位电路以与对温度的监测。第1章 总体方案设计1.1 总体的设计整个智能开关系统电路可分为七大部分：中央处理单元（CPU）、显示电路、电源电路部分、复位电路、温度采集电路、蜂鸣器报时、继电器电路。下图是一个构件图，它可以用来说明本系统的体系结构。AT89C51显示电路温度采集电路继电开关电路蜂鸣器报时复位电路电源电路部分图1-1 智能开关构件图1.2 设计的任务与要求起床唤醒功能:选择起床时间,到达设定的时间电灯亮起,蜂鸣器叫2钟;就寝功能:选定熄灯时间到达时间灭灯;时钟功能:采用12小时制,时间可调整;复位功能:产
13、品出现误动作或者需要调整时,按复位键实现初始化;空调控制：选用模拟系统，温度超过25，蜂鸣器报警小灯亮，表示自动降温。基于以上要求，在设计思路上考虑以单片机为核心来控制开关动作，以达到智能化控制的目的。1.3 主控制部分方案一：此方案采用PC机实现。它可在线编程，可在线仿真的功能，这让调试变得方便。且人机交互友好。但是PC机输出信号不能直接与DS18B20通信。需要通过RS232电平转换兼容，硬件的合成在线调试，较为繁琐，很不简便。而且在一些环境比较恶劣的场合，PC机的体积大，携带安装不方便，性能不稳定，给工程带来很多麻烦！方案二：由于我们平时学习多以美国ATMEL公司51系列单片机较多，所以
14、我们最终选用了ATMEL公司的AT89C52单片机3。AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片含8Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统与8052产品引脚兼容，片置通用8位中央处理器（CPU）和FLASH存储单元，功能强大AT89C52单片机适用于许多较为复杂控制应用场合。1. 4 温度传感器的选择方案一：采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是
15、不适用的。而且在温度测量系统中,采用单片温度传感器,比如AD590,LM35等.但这些芯片输出的都是模拟信号,必须经过A/D转换后才能送给计算机,这样就使得测温装置的结构较复杂.另外,这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器,不能进行多点测量.即使能实现，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。方案二：在多点测温系统中，传统的测温方法是将模拟信号远距离采样进行AD转换，而为了获得较高的测温精度，就必须采用措施解决由长线传输，多点测量切换与放大电路零点漂移等造成的误差补偿问题。采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理与控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS1820和微控制器AT89C52成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接4。这样,测温系统的结构就
