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基于单片机的温度控制系统设计
1.设计要求
要求设计一个温度测量系统,在超过限制值的时候能进行声光报警。具体设
计要求如下:
①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度;
②在不超过最高温度的情况下,能够通过按键设置想要的温度并显示;设有四个
按键,分别是设置键、加1键、减1键和启动/复位键;
③DS18B20温度采集;
④超过设置值的±5℃时发出超限报警,采用声光报警,上限报警用红灯指示,
下限报警用黄灯指示,正常用绿灯指示。
2.方案论证
根据设计要求,本次设计是基于单片机的课程设计,由于实现功能比较简单,
我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能,因此可以选用
AT89C51单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。报警和指
示模块中,可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯,报警鸣笛采用蜂鸣器。
显示模块有两种方案可供选择。
方案一:使用LED数码管显示采集温度和设定温度;
方案二:使用LCD液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。
LED数码管结构简单,使用方便,但在使用时,若用动态显示则需要不断更
改位选和段选信号,且显示时数码管不断闪动,使人眼容易疲劳;若采用静态显
示则又需要更多硬件支持。LCD显示屏可识别性较好,背光亮度可调,而且比LED
数码管显示更多字符,但是编程要求比LED数码管要高。综合考虑之后,我选用
了LCD显示屏作为温度显示器件,由于显示字符多,在进行上下限警戒值设定时
同样可以采集并显示当前温度,可以直观的看到实际温度与警戒温度的对比。LCD
显示模块可以选用RT1602C。
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3.硬件设计
根据设计要求,硬件系统主要包含6个部分,即单片机时钟电路、复位电路、
键盘接口模块、温度采集模块、LCD显示模块、报警与指示模块。其相互联系如
下图1所示:
单片机时钟电路
LCD显示模块
复位电路
单片机
键盘接口模块
报警与指示模块
温度采集模块
图1硬件电路设计框图
3.1单片机时钟电路
形成单片机时钟信号的方式有内部
时钟方式和外部时钟方式。本次设计采用
内部时钟方式,如图2所示。
单片机内部有一个用于构成振荡器
的高增益反相放大器,引脚XTAL1和
XTAL2分别为此放大器的输入端和输出
端,其频率范围为1.2~12MHz,经由片外
图2单片机内部时钟方式电路
晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电
容一起形成了一个自激振荡电路,为单片机提供时钟源。
3.2复位电路
复位是单片机的初始化操作,其作用
是使CPU和系统中的其他部件都处于一
个确定的初始状态,并从这个状态开始工
作,以防止电源系统不稳定造成CPU工作
不正常。在系统中,有时会出现工作不正
常的情况,为了从异常状态中恢复,同时
图3单片机按键复位电路
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也为了系统调试方便,需要设计一个复位电路。
单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式,因为本次设计要求需要
有启动/复位键,因此本次设计采用按键复位,如图3。复位电路主要完成系统
的上电复位和系统在运行时用户的按键复位功能。
3.3键盘接口模块
本次设计需要的按键有4个,除去
一个复位按键外,还有
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