基于單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)——硬件部分(編輯修改稿)
2025-07-24 19:17 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 TC89C52 系列單片機(jī)介紹 本次設(shè)計(jì)中我們選用的是 STC89C52[4]芯片，它是一種低電壓、超強(qiáng)抗干擾、高性能 COMOS8 位的帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的微處理器，其指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的 8051 單片機(jī)，通過(guò)燒入程序?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能。圖 21 STC89C52 芯片實(shí)物圖 STC89C52 系列引腳功能STC89C52 共有 40 個(gè)引腳，其邏輯引腳圖如圖 22 所示：5圖 22 STC89C52 引腳圖STC89C52 引腳的各項(xiàng)功能具體解釋如下表 23 所示： 表 21 STC89C52 引腳功能說(shuō)明分類 引腳名稱 功能說(shuō)明VCC（Pin40） 電源輸入，接＋5V 電源主電源引腳（2 根）VSS 接地線XTAL1 片內(nèi)振蕩電路的輸入端外接晶振引腳（2 根）XTAL2 片內(nèi)振蕩電路的輸出端RST/VPP(Pin9) 復(fù)位引腳 ALE/PROG(Pin30) 地址鎖存允許信號(hào)PSEN(Pin29) 外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)控制引腳（4 根）EA/VPP(Pin31) 根據(jù)電平的高低選擇從內(nèi)或外部 ROM 讀指令P0 口（Pin39~Pin32） 8 位雙向輸入/輸出口線，名稱為 ～P1 口(Pin1~Pin8) 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～可編程輸入/輸出引腳（32根）P2 口(Pin21~Pin28) 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～6P3 口(Pin10~Pin17) 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ LCD1602 液晶顯示屏 [5]LCD1602 是指顯示內(nèi)容為 162 的液晶模塊，2 表示兩行， 16 表示 16 個(gè)字符，工作電壓 或 5V，通過(guò)調(diào)節(jié)按鈕可改變它的亮度，消耗的功率很小、實(shí)物的形狀輕小，經(jīng)常用于消耗功率低的應(yīng)用系統(tǒng)中，采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其引腳圖如圖 24 所示，具體說(shuō)明如表 24 所示： 圖 23 LCD1602 實(shí)物圖 圖 24 LCD1602 引腳圖表 22 LCD1602 顯示屏引腳說(shuō)明表引腳 名稱 說(shuō)明1 VSS 接地端2 VCC 接電源端3 V0 液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端4 RS 根據(jù)電平的高低選擇不同的寄存器5 RW 讀寫(xiě)信號(hào)線，高讀，低寫(xiě) 6 EN 使能端7~14 D0~D7 8 位雙向數(shù)據(jù)端15~16 A/K 空腳或背燈電源，15 腳背光正極，16 腳背光負(fù)極7 DS18B20 溫度傳感器在以往的溫度測(cè)量系統(tǒng)中，要想獲得比較精確的測(cè)量值，需要解決很多問(wèn)題，例如幾個(gè)點(diǎn)之間的切換存在誤差以及三極管放大電路中零點(diǎn)漂移產(chǎn)生的誤差等，另外測(cè)試環(huán)境的惡劣程度，也會(huì)影響測(cè)量精度。所以，在溫度測(cè)試系統(tǒng)中解決該類問(wèn)題最好方法之一就是使用抗干擾強(qiáng)、測(cè)量精度高的新型傳感器，特別是目前該類傳感器價(jià)格低廉、性能較高，很受歡迎。這類傳感器在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中也被廣泛使用，并且取得很好的測(cè)試效果，帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。圖 25 DS18B20 實(shí)物圖DS18B20 溫度傳感器的主要特征如下：測(cè)溫范圍為55℃~+125℃使用過(guò)程中，不需要外加任何元件，大大簡(jiǎn)化了電路的結(jié)構(gòu)。工作電壓比較低，一般為 ，由于可以數(shù)據(jù)線寄生電源，所以可以不增設(shè)外部工作電源，簡(jiǎn)單方便。測(cè)量得出的結(jié)果可以直接的輸出十進(jìn)制的 9 位數(shù)字信號(hào)，以“一線總線”方式傳輸給單片機(jī)進(jìn)行處理，并且本身還有非常強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。 7805 三端穩(wěn)壓器7805 三端穩(wěn)壓集成電路，其外表和普通的三極管很像，TO220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，三端是指輸出端、輸入端和接地端， 。用 78 系列三端穩(wěn)壓器來(lái)組成穩(wěn)壓電源，不僅所需的外圍元件少，而且電路內(nèi)部還包含過(guò)熱、過(guò)流以及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)方便、可靠，價(jià)格便8宜，經(jīng)常用于電子制作。圖 26 7805 三端穩(wěn)壓器第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) [6]系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體電路圖如圖 31 所示：圖 31 整體電路圖 單片機(jī)控制單元單片機(jī) STC89C52 通過(guò)與溫度傳感器連接的 引腳獲得 DS18B20 溫度傳感器在所處環(huán)境中采集的溫度，然后把得到的穩(wěn)定值通過(guò)與顯示屏連接的~ 引腳傳輸給顯示屏顯示出來(lái)，再通過(guò)與當(dāng)前設(shè)定的溫度上下限值進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)溫度大于設(shè)定值上限，通過(guò)與壓縮制冷器連接的 引腳驅(qū)動(dòng)繼電9器 1 開(kāi)啟壓縮制冷器；當(dāng)溫度小于設(shè)定的溫度值下限時(shí)，通過(guò)與加熱器連接的 引腳驅(qū)動(dòng)繼電器 2 開(kāi)啟加熱器進(jìn)行工作，當(dāng)溫度處于設(shè)定值上下限之間時(shí)，兩者皆不工作。另外，單片機(jī)的溫度值設(shè)定由外部按鍵根據(jù)具體情況和需求人為設(shè)定，相當(dāng)方便簡(jiǎn)捷，按鍵控制電路如下圖所示。圖 32 按鍵控制單元 電源輸入模塊由于降溫模塊需要相對(duì)大的功率才能實(shí)現(xiàn)相對(duì)明顯的降溫效果，所以系統(tǒng)需要兩種供電方式，5V 為 DS18B20 和單片機(jī)供電，12V 為升溫降溫模塊供電。因此，需要獨(dú)立設(shè)計(jì)供電模塊，通過(guò)跳帽的方法為各部分提供電源。本系統(tǒng)只要利用 7805 三端穩(wěn)壓器把 12V 直流電壓轉(zhuǎn)換成 5V 直流電壓。其電路圖如圖 33 所示。 圖 33 12V 轉(zhuǎn) 5V 電路圖10 溫度采樣模塊本系統(tǒng)使用 DS18B20 溫度傳感器來(lái)采集環(huán)境溫度，測(cè)量靈敏、形狀小巧，不僅提高了測(cè)量的精度而且簡(jiǎn)化了整個(gè)電路的結(jié)構(gòu)，其電路結(jié)構(gòu)如圖 34 所示，STC89C52 單片機(jī)通過(guò)與該傳感器連接的 引腳讀取采集到的環(huán)境溫度值，然后進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理。圖 34 溫度采集電路 顯示模塊本部分主要使用 LCD1602 液晶顯示屏。其電路結(jié)構(gòu)如圖 35 所示。單片機(jī)的 P0 口（~）分別與顯示屏的 D0~D7 相連接，單片機(jī)通過(guò)該雙向數(shù)據(jù)連接線把處理好的溫度值傳送到顯示屏上，設(shè)計(jì)者可接查看測(cè)試結(jié)果。LCD 顯示屏的第 3 腳（VO）接一個(gè)滑動(dòng)電阻，通過(guò)滑動(dòng)該電阻可改變顯示屏的明暗度，而顯示屏上的最大最小溫度值通過(guò)外部按鍵直接人為設(shè)定，這樣可根據(jù)不同環(huán)境適時(shí)做出調(diào)整，
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