【正文】 湖州職業(yè)技術(shù)學院應用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 I 湖州職業(yè)技術(shù)學院 畢 業(yè) 論 文 題 目 : 基于 AT89S5 單片機的暖風機設(shè)計 學 生 黃方亮 專 業(yè) 應 用 電 子 技 術(shù) 指導教師 趙高峰 講師 完成日期 2021 年 1月 湖州職業(yè)技術(shù)學院應用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 II 摘 要 本文設(shè)計了一種以 AT89S52 單片機為核心的低成本、高精度、微型化 LED 顯示溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，并使用一些常用芯片如： DS18B GHS20E 等。系統(tǒng)由單片機、溫度檢 測電路、 電機驅(qū)動電路 、報警電路以及顯示電路構(gòu)成。由芯片 AT89S52控制溫濕度傳感器檢測到的溫濕度值進行存儲轉(zhuǎn)換，從而在顯示電路中數(shù)碼管中顯示出來。本系統(tǒng)具有易安裝檢測、 軟件功能完善， 工作可靠、準確度高等優(yōu)點。 本文論述了單片機技術(shù)研制成功的 暖風機 的監(jiān)測系統(tǒng) 的基本原理， 溫濕度傳感器信號采集通過單片機來 實現(xiàn)方案。采用軟件校正，提高了測量精度和整機的可靠性。實際使用表明，極大的提高了安全性 、可靠性和準確度。 關(guān)鍵詞： 暖風機 ， 溫濕度傳感器 ， 單片機 AT89S52 湖州職業(yè)技術(shù)學院應用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè) 論文 III 目 錄 摘要 ................................................................ II 目 錄 ............................................................. III 第 1 章 概述 .......................................................... 4 選題背景 ...................................................... 4 設(shè)計過程及工藝要求 ............................................ 4 設(shè)計的重點與難點 .............................................. 4 第 2 章 方案論證與比較 ................................................ 5 溫度傳感器的選擇 .............................................. 5 濕度傳感器的選擇 .............................................. 5 第 3 章 系統(tǒng)總體設(shè)計 .................................................. 7 系統(tǒng)設(shè)計 ...................................................... 7 芯片 AT89S52 介紹 .............................................. 7 傳感器的介紹 ................................................. 10 傳感器的定義及作用 ..................................... 10 傳感器的特性 ........................................... 10 溫度傳感器 DS18B20 ...................................... 11 濕度傳感器 GHS20E ...................................... 15 A/D 轉(zhuǎn)換 TLC549 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 溫濕度采集電路設(shè)計 ............................ 錯誤 !未定義書簽。 顯示電路的設(shè)計 ............................................... 17 報警電路的設(shè)計 ............................................... 19 按鍵電路的設(shè)計 ............................................... 20 第 4 章 系統(tǒng)調(diào)試 ..................................................... 21 軟硬件的調(diào)試 ................................................. 21 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ................................................. 21 總 結(jié) .............................................................. 24 致 謝 .............................................................. 25 參 考 文 獻 ......................................................... 26 附 錄 ............................................... 錯誤 !未定義書簽。 4 第 1 章 概述 選題背景 帶液晶顯示屏的暖風機，越來越受到用戶的歡迎，配合液晶屏顯示，可 顯 示環(huán)境溫度及設(shè)定狀態(tài) ，大大方便了產(chǎn)品的使用。目前，各大廠商為了在市場上占有一席之地，紛紛在 遙控型暖風機 的 性能參數(shù)標準，重量，體積，厚度，色彩，價格 大大下功夫。如： 海寶馳 的 奔馳暖風取暖器 NSB200遙控型暖風機 ， SANYO的 三洋暖風機 RP201MR等，樣式新穎，都占有很高的性價比。消費者 可以量身挑選適合自己 的。 設(shè)計過程及工藝要求 一、基本功能 ~ 吹出恒定的暖風 ~ 檢測溫度 ~ 顯示溫度 ~ 過限報警 二、 主要技術(shù)參數(shù) ~ 溫度檢測范圍 ： 0℃ +50℃ ~ 測 量 精 度 ： ?℃ ~ 檢 測 精 度 ： ?1%RH ~ 顯 示 方 式 ： 溫度：二位顯示 濕度：四位顯示 ~ 報 警 方 式 ： 三極管驅(qū)動的蜂鳴音報警 設(shè)計的重點與難點 本設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計一個 暖風機 系統(tǒng)，可以應用于 溫濕度有一定要求的區(qū)域。測量時能夠清晰穩(wěn)定地顯示出監(jiān)測結(jié)果。 系統(tǒng)組成的設(shè)計：各部分硬件的選取很有講究，要十分合理。 設(shè)計的難點是： 溫度濕度模塊設(shè)計 電機驅(qū)動模塊 顯示 電路設(shè)計 流程圖及程序的設(shè)計 5 第 2 章 方案論證與比較 當將單片機用作測控系統(tǒng)時，系統(tǒng)總要有被測信號懂得輸入通道，由計算機拾取必要的輸入信息。對于測量系統(tǒng)而言，如何準確獲得被測信號是其核心任務(wù)；而對測控系統(tǒng)來講，對被控對象狀態(tài)的測試和對控制條件的監(jiān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)。 傳感器是實現(xiàn)測量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對原始被測信號進行準確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準確的測量和控制都將無法實現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化測量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各種參量 ，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。 溫度傳感器的選擇 方案一：采用熱電阻溫度傳感器。熱電阻是利用導體的電阻隨溫度變化的特性制成的測溫元件?，F(xiàn)應用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。其主要的特點為精度高、測量范圍大、便于遠距離測量。 鉑的物理、化學性能極穩(wěn)定，耐氧化能力強，易提純，復制性好，工業(yè)性好，電阻率較高，因此，鉑電阻用于工業(yè)檢測中高精密測溫和溫度標準。缺點是價格貴，溫度系數(shù)小，受到磁場影響大，在還原介質(zhì)中易被玷污變脆。按 IEC 標準測溫范圍 200～ 650℃，百度電阻比 W（ 100） = 時， R0 為 100Ω和 10Ω，其允許的測量誤差 A 級為177。（ ℃ + |t|）， B 級為177。（ ℃ + |t|）。銅電阻的溫度系數(shù)比鉑電阻大，價格低，也易于提純和加工；但其電阻率小，在腐蝕性介質(zhì)中使用穩(wěn)定性差。在工業(yè)中用于 50～ 180℃測溫。 方案二：采用 DS18S20，獨特的單線接口，多點能力使分布式溫度檢測應用簡單，不需要外部元件和備份電源，可用數(shù)據(jù)線供電，測量范圍從 55～ +125℃，增量值為 ℃，并且以 9 位數(shù)值方式讀出溫度且可在 1 秒內(nèi)把溫度變成數(shù)字。綜合比 較方案一與方案二，方案二更為適合于本設(shè)計系統(tǒng)對于溫度傳感器的選擇。 電機選擇 與論證 方案一：采用步進電機， 步進電機的一個顯著特點就是具有快速啟停能力 ，如果負荷不超過步進電機所能提供的動態(tài)轉(zhuǎn)矩值，就能夠立即使步進電機啟動或反轉(zhuǎn)。另一個顯著特點是轉(zhuǎn)換精度高，正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)控制靈活。 但是步進電機價格昂貴。 6 方案二： 采用直流伺服電機，直流伺服電機具有優(yōu)良的速度控制性能，它輸出較大的轉(zhuǎn)矩，直接拖動負載運行，同時它又受控制信號的直接控制進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，在很多方面具有優(yōu)越性，但是直流伺服電機價格昂貴，且不易購買。 方案三 : 采用普通的直流電機， 直流電動機具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)整范圍廣；過載能力強，能承受頻繁的沖擊負載，可實 現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)；能滿足各種不同的特殊運行要求 ，且價格實惠，容易購買。 由于 普通的直流電機 價廉物美，且能完成所需的功能，故我們采用方案三作為小車的動力源。 測速模塊 ： 方案 1： 采用采用霍爾開關(guān)元器件 A44E 檢測輪子上的小磁鐵從而給單片機中斷脈沖，達到測量速度的作用。霍爾元件具有體積小，頻率響應寬度大，動態(tài)特性好，對外圍電路要求簡單，使用壽命長，價格低廉等特點， 電源要求不高，安裝也較為方便。霍爾開關(guān)只對一定強度的磁場起作用，抗干擾能力強，因此可以在車輪上安裝小磁鐵，而將霍爾器件安裝在固定軸上，通過對脈沖的計數(shù)進行車速測量。 方案 2： 采用紅外傳感器進行測速。但無論是 反射式紅外傳感器還是對射式紅外傳感器，他們對都對外圍環(huán)境要求較高，易受外部環(huán)境的影響，穩(wěn)定性不高，且價格較為昂貴。 通過對方案 方案 2 的比較其優(yōu)缺點，綜合多方面因素決定選用方案 1，其原理圖接線如（圖 5）所示： （圖 5） 7 第 3 章 系統(tǒng)總體設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計 本設(shè)計是基于單片機對數(shù)字信 號的高敏感和可控性、溫濕度傳感器可以產(chǎn)生模擬信號，和 A/D 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的性能，我設(shè)計了以 AT89S52 基本系統(tǒng)為核心的一套檢測系統(tǒng)，其中包括 A/D 轉(zhuǎn)換、單片機、復位電路、溫度檢測、按鍵及顯示、報警電路、系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計。見圖 所示： 圖 系統(tǒng)總體框圖 本設(shè)計由信號采集、信號分析和信號處理三個部分組成的。 （一） 信號采集 由 紅外傳感器 、 DS18B20 及 TLC549 組成； （二） 信號分析 由 A/D 轉(zhuǎn)換器 TLC54單片機 89S52 基本系統(tǒng)組成； （三） 信號處理 由串行口 LED 顯示器和報警系統(tǒng)等組成。 芯片 AT89S52 介紹 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 ATMEL 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 由于此單片機應用 在倉庫溫濕度檢測上，所以本設(shè)計選用了 低功耗、 高性能、低價格、小管腳 (40 腳 )的 AT89S52 單片機 。如圖 所示： 紅外傳感器 TLC549 單片機AT89S52 串行口LED 顯示 DS18B20 溫度傳感器 報警電路 8 ： 圖 AT89S52 芯片引腳圖 AT89S52 具有以下標準功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù) 工作。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 引腳功能介紹