风扇过热报警控制器设计毕业论文.docx

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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11.3 本课题主要内容2第2章系统方案设计分析32.1 系统的构成32.2 系统的软件构成42.2.1 系统的工作原理4第3章 风扇温度报警器硬件设计63.1 数字温度传感器63.1.1 内部结构错误！未定义书签。3.1.2 测温原理73.1.3 作时序错误！未定义书签。3.1.4 与单片机的硬件接口73.2 STC89c52 单片机83.2.1 时序错误！未定义书签。3.2.2 引脚及其功能83.3 LCD 1602 显示模块103.4 系统整体结构12第4章系统软件设计134.1 主程序流程图134

2、.2 温度读取程序设计144.2.1 芯片初始化子程序设计14422芯片写字节子程序154.2.3 芯片读字节子程序164.2.4 温度处理子程序174.3 显示程序设计184.4 温度处理程序设计19第5章仿真分析215.1 编程软件及其使用215.2 仿真软件及其使用225.3 仿真分析22第6章系统调试276.1 实物制作276.2 系统调试28第7章总结分析30致谢31参考文献32附录A仿真源程序341主程序342温度读取程序383 LCD显示程序43中国计量学院现代科技学院毕也设计（论文）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

3、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”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口益走进千家万户，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

4、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。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

5、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H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。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

6、便，测量范围广，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足进行恒温控制。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 本课题主要内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18B

7、20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11页共48页第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，对毕业设计内容进行了详细的分析，并查阅了大量的相关资

8、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. LCD 1602,以及若干电容、发光二极管、晶振、蜂鸣器组成。（结构如图2.1）报警电路DS18B20液晶显示时钟及复位图2.1系统设计结构图各元器件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；LCD 1602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

9、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。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

10、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。软件的构成主要分为如下几块内容：1、 18B20温度的读取和转换2、 LCD 1602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

11、，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足论文核心部分，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：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

12、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，在其内部使用了在板（ON-BOARD）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内。与其它温度传感器相比，DS18B20具有以下特性网：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，电压范围：+3.0 V+5.5 V。4）测温范围：-55+125。固有测温分辨率为0.1。5）通过编程可实现912位的数字读数方式

13、。6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。7）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。DS18B20的外形如图3.1所示。其体积只有DS1820的一半，引脚定义相同口】。a） DQ：数据输入输出引脚b）VDD：可接电源,也可接地。因为每只DS18B20都可以设置成两种供电方式。采用数据总线方式时VDD接地，可以节省一根传输线，但完成温度测量的时间较长；采用外部供电方式则接5V,多用一根导线，但测量速度较快。图3. 1 DS18B20的外观3 . 1.2测温原理DS18B20测量温度采用了特有的温度测量技术，其温度测量电路如图3.3所示。图3.3中低温度系数晶振

14、的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1,高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55C所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1,减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图3.3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值,这就是DS18B20的测温原理。另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。