基于AT89S52的溫控風扇的設計

安盼盼+資靈薇+李喜樂

摘要：本項目是在LCD1602液晶屏上顯示測得的溫度，并利用撥碼開關設置溫度上下限，測得的溫度小于設定溫度下限，則在液晶屏上顯示cold和相應溫度，溫度在上下限之間顯示normal和相應溫度，溫度高于上限則顯示high和相應溫度，并且用蜂鳴器報警。利用LM 2940給電路板供電，控制部分采用繼電器完成，如果溫度高于設定上限溫度則用蜂鳴器報警，則繼電器常開開關連通。電機工作，風扇轉動。從而實現根據溫度控制風扇的效果。

關鍵詞：AT89S52繼電器；LCD1602；蜂鳴器；電機

1方案設計

本系統采用了單片機AT89S52，利用數字溫度傳感器DS18B20對環境進行測溫，同時采用LCD1602液晶顯示，此外還有8421撥碼開關來實現溫度上下限值的設置，繼電器和電機實現溫度控制風扇的智能化?？傮w硬件結構框圖如圖1.1所示。

圖1.1系統硬件結構

2硬件電路設計

2.1最小化電路設計

主控芯片要能正常工作，首先要提供電源，除其次要有晶振電路提供時鐘脈沖信號，除此之外還要有ISP下載電路使單片機方便下載。

最小化電路。單片機工作需要3個基本條件：接電源、接石英晶體振蕩器、單片機內裝入程序，如圖2.1所示。

圖2.1單片機的基本電路

接電源。將單片機第40腳Vcc接電源+5V，第20腳Vss接地（電源負極），為單片機工作提供電源。由于AT89S52片內帶有程序存儲器，當使用片內程序存儲器時要將EA（31腳）接高電平，即接到電源+5V。

接石英晶體振蕩器。將單片機第19腳（XTAL1）與18腳（XTAL2）分別接外部晶體的兩個引腳，由石英晶體組成振蕩器，保證單片機內部各部分有序工作。晶振電路如圖2.2所示。

圖2.2晶振電路

單片機運行程序的速度與振蕩器的頻率有關。單片機在讀、寫操作時都需要消耗一定的時間。當外接石英晶體為12MHz時，1個機器周期為1ms；

ISP下載電路。在實際應用中，為了方便下載，設計ISP下載電路。電路圖如下：

圖2.3

2.2電源電路

LM2940比7805的轉換效率高。7805直接輸入不接輸出的情況下，其內部還會有3mA的電流消耗（靜態電流）。而LDO元件的靜態電流就比它遠遠小得多了。所以綜合比較以后選擇2940芯片作為穩壓電源。

2.3 溫度采集電路設計

跟以往的采用A/D轉換器進行溫度測量不同的是，本系統采用的是一線協議器件DS18B20進行溫度測量，測量的方法不同，溫度采集不同。DS18B20是美國Dallas半導體公司推出的數字式單總線溫度傳感器。由于DS18B20具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、接口簡單等很多優點，使其得到了廣泛的應用。

2.4撥碼開關電路設計

本系統顯示電路用來顯示溫度上下限的值和通過DS18B20采集進來的實時溫度值。采用8421撥碼開關設計溫度上限，軟件設計溫度下限。8421撥碼開關電路圖（如圖2.6）。

2.5顯示器簡介

1602LCD液晶是一種高分子材料，因為其微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧等很多優點。1602LCD液晶顯示模塊可以顯示2行每行16個ASCII碼字符。1602LCD提供了8位并行數據接口，方便了與單片機的連接。

圖2.6

2.6繼電器部分

采用繼電器作為溫度控制部分。繼電器線圈兩端并接一個二極管IN4148，用于吸收釋放繼電器線圈斷電時產生的反向電動勢，防止方向電動勢擊穿三極管及干擾其他電路；

2.7控制報警部分

控制報警部分采用蜂鳴器設計，原理圖如下：

圖2.8

3系統軟件設計

3.1主程序流程

程序開始，對程序參數、端口、1602顯示初始化，讀取數據，開中斷，撥碼開關讀取。

3.2子程序流程

子程序流程包括中斷程序、撥碼開關程序、溫度檢測與報警程序、溫度采集程序。（1）中斷流程。判斷500MS是否到，如果500MS到了則DS18B20連續采集送到相應寄存器中，然后刷新顯示緩沖，中斷返回。（2）撥碼開關流程。使用的是8421撥碼開關，通過檢測輸入引腳的高低電平，讀取通過撥碼開關設定的數值。（3）溫度檢測與報警流程。判斷當前溫度數值是否超過撥碼開關設定的溫度上限數據，若超過則通過單片機產生信號驅動直流電機工作同時報警。若在正常范圍內，不報警，繼電器斷開，直流電機不工作。若低于溫度下限，報警但電機不工作。（4）DS18B20溫度采集流程。DS18B20先復位，然后跳過ROM匹配，啟動溫度轉換，準備讀溫度前再次復位DS18B20，然后再跳過ROM匹配，讀取溫度值，返回。

4系統制作與調試

調試中出現的問題及解決方法：（1）由于P0口輸出電流低造成1602液晶不顯示，要接上拉電阻。（2）第一塊板子，有控制的程序，但1602液晶怎么也不顯示，后來才發現3號引腳電壓太大了，通過電位器調節后變為正常。（3）程序控制繼電器開關，在溫度過高時應該輸出低電平，通過三極管控制繼電器開關打開，控制電機轉；但程序控制有誤，最開始是輸出高電平。（3）開始接撥碼開關時，把公共端接高電平，怎么都檢測不到，相對應撥碼開關數字的正確的引腳電壓。后來才發現，公共端應該接地。

摘要：本項目是在LCD1602液晶屏上顯示測得的溫度，并利用撥碼開關設置溫度上下限，測得的溫度小于設定溫度下限，則在液晶屏上顯示cold和相應溫度，溫度在上下限之間顯示normal和相應溫度，溫度高于上限則顯示high和相應溫度，并且用蜂鳴器報警。利用LM 2940給電路板供電，控制部分采用繼電器完成，如果溫度高于設定上限溫度則用蜂鳴器報警，則繼電器常開開關連通。電機工作，風扇轉動。從而實現根據溫度控制風扇的效果。

關鍵詞：AT89S52繼電器；LCD1602；蜂鳴器；電機

1方案設計

本系統采用了單片機AT89S52，利用數字溫度傳感器DS18B20對環境進行測溫，同時采用LCD1602液晶顯示，此外還有8421撥碼開關來實現溫度上下限值的設置，繼電器和電機實現溫度控制風扇的智能化?？傮w硬件結構框圖如圖1.1所示。

圖1.1系統硬件結構

2硬件電路設計

2.1最小化電路設計

主控芯片要能正常工作，首先要提供電源，除其次要有晶振電路提供時鐘脈沖信號，除此之外還要有ISP下載電路使單片機方便下載。

最小化電路。單片機工作需要3個基本條件：接電源、接石英晶體振蕩器、單片機內裝入程序，如圖2.1所示。

圖2.1單片機的基本電路

接電源。將單片機第40腳Vcc接電源+5V，第20腳Vss接地（電源負極），為單片機工作提供電源。由于AT89S52片內帶有程序存儲器，當使用片內程序存儲器時要將EA（31腳）接高電平，即接到電源+5V。

接石英晶體振蕩器。將單片機第19腳（XTAL1）與18腳（XTAL2）分別接外部晶體的兩個引腳，由石英晶體組成振蕩器，保證單片機內部各部分有序工作。晶振電路如圖2.2所示。

圖2.2晶振電路

單片機運行程序的速度與振蕩器的頻率有關。單片機在讀、寫操作時都需要消耗一定的時間。當外接石英晶體為12MHz時，1個機器周期為1ms；

ISP下載電路。在實際應用中，為了方便下載，設計ISP下載電路。電路圖如下：

圖2.3

2.2電源電路

LM2940比7805的轉換效率高。7805直接輸入不接輸出的情況下，其內部還會有3mA的電流消耗（靜態電流）。而LDO元件的靜態電流就比它遠遠小得多了。所以綜合比較以后選擇2940芯片作為穩壓電源。

2.3 溫度采集電路設計

跟以往的采用A/D轉換器進行溫度測量不同的是，本系統采用的是一線協議器件DS18B20進行溫度測量，測量的方法不同，溫度采集不同。DS18B20是美國Dallas半導體公司推出的數字式單總線溫度傳感器。由于DS18B20具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、接口簡單等很多優點，使其得到了廣泛的應用。

2.4撥碼開關電路設計

本系統顯示電路用來顯示溫度上下限的值和通過DS18B20采集進來的實時溫度值。采用8421撥碼開關設計溫度上限，軟件設計溫度下限。8421撥碼開關電路圖（如圖2.6）。

2.5顯示器簡介

1602LCD液晶是一種高分子材料，因為其微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧等很多優點。1602LCD液晶顯示模塊可以顯示2行每行16個ASCII碼字符。1602LCD提供了8位并行數據接口，方便了與單片機的連接。

圖2.6

2.6繼電器部分

采用繼電器作為溫度控制部分。繼電器線圈兩端并接一個二極管IN4148，用于吸收釋放繼電器線圈斷電時產生的反向電動勢，防止方向電動勢擊穿三極管及干擾其他電路；

2.7控制報警部分

控制報警部分采用蜂鳴器設計，原理圖如下：

圖2.8

3系統軟件設計

3.1主程序流程

程序開始，對程序參數、端口、1602顯示初始化，讀取數據，開中斷，撥碼開關讀取。

3.2子程序流程

子程序流程包括中斷程序、撥碼開關程序、溫度檢測與報警程序、溫度采集程序。（1）中斷流程。判斷500MS是否到，如果500MS到了則DS18B20連續采集送到相應寄存器中，然后刷新顯示緩沖，中斷返回。（2）撥碼開關流程。使用的是8421撥碼開關，通過檢測輸入引腳的高低電平，讀取通過撥碼開關設定的數值。（3）溫度檢測與報警流程。判斷當前溫度數值是否超過撥碼開關設定的溫度上限數據，若超過則通過單片機產生信號驅動直流電機工作同時報警。若在正常范圍內，不報警，繼電器斷開，直流電機不工作。若低于溫度下限，報警但電機不工作。（4）DS18B20溫度采集流程。DS18B20先復位，然后跳過ROM匹配，啟動溫度轉換，準備讀溫度前再次復位DS18B20，然后再跳過ROM匹配，讀取溫度值，返回。

4系統制作與調試

調試中出現的問題及解決方法：（1）由于P0口輸出電流低造成1602液晶不顯示，要接上拉電阻。（2）第一塊板子，有控制的程序，但1602液晶怎么也不顯示，后來才發現3號引腳電壓太大了，通過電位器調節后變為正常。（3）程序控制繼電器開關，在溫度過高時應該輸出低電平，通過三極管控制繼電器開關打開，控制電機轉；但程序控制有誤，最開始是輸出高電平。（3）開始接撥碼開關時，把公共端接高電平，怎么都檢測不到，相對應撥碼開關數字的正確的引腳電壓。后來才發現，公共端應該接地。

摘要：本項目是在LCD1602液晶屏上顯示測得的溫度，并利用撥碼開關設置溫度上下限，測得的溫度小于設定溫度下限，則在液晶屏上顯示cold和相應溫度，溫度在上下限之間顯示normal和相應溫度，溫度高于上限則顯示high和相應溫度，并且用蜂鳴器報警。利用LM 2940給電路板供電，控制部分采用繼電器完成，如果溫度高于設定上限溫度則用蜂鳴器報警，則繼電器常開開關連通。電機工作，風扇轉動。從而實現根據溫度控制風扇的效果。

關鍵詞：AT89S52繼電器；LCD1602；蜂鳴器；電機

1方案設計

本系統采用了單片機AT89S52，利用數字溫度傳感器DS18B20對環境進行測溫，同時采用LCD1602液晶顯示，此外還有8421撥碼開關來實現溫度上下限值的設置，繼電器和電機實現溫度控制風扇的智能化?？傮w硬件結構框圖如圖1.1所示。

圖1.1系統硬件結構

2硬件電路設計

2.1最小化電路設計

主控芯片要能正常工作，首先要提供電源，除其次要有晶振電路提供時鐘脈沖信號，除此之外還要有ISP下載電路使單片機方便下載。

最小化電路。單片機工作需要3個基本條件：接電源、接石英晶體振蕩器、單片機內裝入程序，如圖2.1所示。

圖2.1單片機的基本電路

接電源。將單片機第40腳Vcc接電源+5V，第20腳Vss接地（電源負極），為單片機工作提供電源。由于AT89S52片內帶有程序存儲器，當使用片內程序存儲器時要將EA（31腳）接高電平，即接到電源+5V。

接石英晶體振蕩器。將單片機第19腳（XTAL1）與18腳（XTAL2）分別接外部晶體的兩個引腳，由石英晶體組成振蕩器，保證單片機內部各部分有序工作。晶振電路如圖2.2所示。

圖2.2晶振電路

單片機運行程序的速度與振蕩器的頻率有關。單片機在讀、寫操作時都需要消耗一定的時間。當外接石英晶體為12MHz時，1個機器周期為1ms；

ISP下載電路。在實際應用中，為了方便下載，設計ISP下載電路。電路圖如下：

圖2.3

2.2電源電路

LM2940比7805的轉換效率高。7805直接輸入不接輸出的情況下，其內部還會有3mA的電流消耗（靜態電流）。而LDO元件的靜態電流就比它遠遠小得多了。所以綜合比較以后選擇2940芯片作為穩壓電源。

2.3 溫度采集電路設計

跟以往的采用A/D轉換器進行溫度測量不同的是，本系統采用的是一線協議器件DS18B20進行溫度測量，測量的方法不同，溫度采集不同。DS18B20是美國Dallas半導體公司推出的數字式單總線溫度傳感器。由于DS18B20具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、接口簡單等很多優點，使其得到了廣泛的應用。

2.4撥碼開關電路設計

本系統顯示電路用來顯示溫度上下限的值和通過DS18B20采集進來的實時溫度值。采用8421撥碼開關設計溫度上限，軟件設計溫度下限。8421撥碼開關電路圖（如圖2.6）。

2.5顯示器簡介

1602LCD液晶是一種高分子材料，因為其微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧等很多優點。1602LCD液晶顯示模塊可以顯示2行每行16個ASCII碼字符。1602LCD提供了8位并行數據接口，方便了與單片機的連接。

圖2.6

2.6繼電器部分

采用繼電器作為溫度控制部分。繼電器線圈兩端并接一個二極管IN4148，用于吸收釋放繼電器線圈斷電時產生的反向電動勢，防止方向電動勢擊穿三極管及干擾其他電路；

2.7控制報警部分

控制報警部分采用蜂鳴器設計，原理圖如下：

圖2.8

3系統軟件設計

3.1主程序流程

程序開始，對程序參數、端口、1602顯示初始化，讀取數據，開中斷，撥碼開關讀取。

3.2子程序流程

子程序流程包括中斷程序、撥碼開關程序、溫度檢測與報警程序、溫度采集程序。（1）中斷流程。判斷500MS是否到，如果500MS到了則DS18B20連續采集送到相應寄存器中，然后刷新顯示緩沖，中斷返回。（2）撥碼開關流程。使用的是8421撥碼開關，通過檢測輸入引腳的高低電平，讀取通過撥碼開關設定的數值。（3）溫度檢測與報警流程。判斷當前溫度數值是否超過撥碼開關設定的溫度上限數據，若超過則通過單片機產生信號驅動直流電機工作同時報警。若在正常范圍內，不報警，繼電器斷開，直流電機不工作。若低于溫度下限，報警但電機不工作。（4）DS18B20溫度采集流程。DS18B20先復位，然后跳過ROM匹配，啟動溫度轉換，準備讀溫度前再次復位DS18B20，然后再跳過ROM匹配，讀取溫度值，返回。

4系統制作與調試

調試中出現的問題及解決方法：（1）由于P0口輸出電流低造成1602液晶不顯示，要接上拉電阻。（2）第一塊板子，有控制的程序，但1602液晶怎么也不顯示，后來才發現3號引腳電壓太大了，通過電位器調節后變為正常。（3）程序控制繼電器開關，在溫度過高時應該輸出低電平，通過三極管控制繼電器開關打開，控制電機轉；但程序控制有誤，最開始是輸出高電平。（3）開始接撥碼開關時，把公共端接高電平，怎么都檢測不到，相對應撥碼開關數字的正確的引腳電壓。后來才發現，公共端應該接地。