基于單片機的溫控門窗開關設計

熊龍飛　聶宜召　張偉

摘 要：本開關是以AT89C51單片機為檢測控制中心的智能開關，其特點主要有元件成本低、軟件設計模塊化、后續功能可擴展。從硬件的選擇來看，選擇應用較為普遍的AT89C51單片機、DS18B20數字式溫度傳感器、LED顯示器、步進電機和紅外遙控接收裝置。在軟件設計方面采用了模塊化的程序設計，為以后的升級或擴展做準備。

關鍵詞：AT89C51單片機；溫度控制；LED顯示器；DS18B20傳感器；紅外遙控

隨著科學技術的發展，溫度控制在工業自動化、家用電器、環境保護、安全生產和汽車工業中，都有著非常廣泛的應用。單片機具有很多的優點，比如高精確度、高靈敏度、高響應速度、耗能少等特點，所以非常適合嵌入式控制。用DS18B20作為開關檢測溫度的傳感器，它既可以測量溫度又可以作為A/D轉換器使用，能夠直接輸出數字量，并且還可以實現多點測量。用DS18B20與AT89C51構成的電路較為簡單，幾乎不需要其它元器件。同時其邏輯控制由軟件來運行，很容易的就可以實現各種控制，不受外界環境的影響。此外，還可以用紅外遙控器控制開關，這樣更具人性化。

本溫控窗戶開關是用于對外部環境溫度進行檢測和控制的全自動智能調節開關，它具有安全可靠、操作方便等特點。此智能開關的生產、銷售將會帶來很大的經濟利益和社會效益。

1 溫控原理

基于單片機的溫控窗戶開關原理如下圖1所示。

用戶可以通過鍵盤輸入設定的溫度范圍，溫度采集由DS18B20芯片來完成，它將采集到的溫度信息轉化為數字信號輸入到單片機中，并在LED上顯示出當前的溫度，同時單片機將當前溫度與用戶設定的溫度范圍進行比較，進而傳輸信息到輸出電路。

2 系統的硬件設計

系統的硬件結構主要由溫度檢測電路、鍵盤與顯示電路、紅外檢測電路、輸出控制電路等組成。具體的電路功能如下。

⑴溫度檢測及控制電路部分。溫度檢測電路用溫度傳感器DS18B20來實現。該元件與單片機連接只需要一根I/O線。DS18B20的DQ引腳是數據線，與單片機的P3.0連接，該傳感器的溫度檢測和數據傳輸集中在一個芯片上，提高了電路的抗干擾能力。

⑵顯示部分的設計。本設計中P0口和P2口的部分位作為動態顯示器的顯示輸出口，段碼由P0口并行輸出到4位LED顯示器，位碼有P2.0，P2.1，P2.2，P2.3輪流輸出。

⑶鍵盤設計。本設計中由于設定溫度只需要增加溫度、降低溫度和確定這三個鍵，因此采用獨立式按鍵，開機后直接輸入設定的溫度即可。

⑷紅外檢測電路部分。本設計的紅外檢測電路采用一片HS0038元件，它具有很強的抗干擾性能，并且用法比較簡單，OUT為數據線，將它與單片機的P3.1連接，人們可以用遙控器控制電機，這將使得開關的設計更為方便、人性化。

⑸輸出控制電路部分。AT89C51對室內溫度的調控是通過控制電機的正轉與反轉來進行的，當室內溫度不在設定的溫度范圍內時將啟動電機的轉動。

3 系統軟件設計

系統軟件設計流程如圖2

主程序主要完成對子程序的初始化，當初始化過后執行測溫模塊，并顯示出當前的溫度，同時完成與設定的溫度范圍的比較。如果有人為的控制信號，不管當前處于什么狀態，單片機執行紅外遙控發出的命令，如果沒有紅外信號，則根據單片機的信號執行輸出電路。

4 結束語

本設計采用單片機對系統的溫度進行采集、控制，具有鍵盤輸入溫度給定值、LED數碼管顯示溫度、紅外遙控控制的功能，實現自動控溫。具有設計原理簡單、易實現、測量精度高、硬件連接簡單等特點，在實際的生產生活中有很高的應用價值。

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