11-PAGE基于單片機的電熱取暖器控制系統設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u18860基于單片機的電熱取暖器控制系統設計案例 -1-237141.1硬件方案確定 -1-276201.2STC89C52單片機最小系統 -1-207701.3晶振電路設計 -2-261231.4復位電路設計 -3-82721.1.溫度傳感器電路設計 -4-291021.6顯示屏LCD1602電路設計 -4-316141.7藍牙模塊電路設計 -5-104971.8報警電路的設計 -6-126861.9繼電器驅動電路設計 -6-201861.10按鍵電路設計 -6-213921.11整體電路圖設計 -7-1.1硬件方案確定以單片機STC89C52為控制核心的最小系統，溫度傳感器DS18B20為檢測溫度元件，顯示器LCD1602作為主顯示元件顯示數據，按鍵采用獨立按鍵實現數據的輸入，報警方式以LED燈發亮為主，再有就是設繼電器驅動實現電路的智能開閉與添加藍牙實現數據傳送。本設計主要實現以下功能：（1）能利用DS18B20溫度傳感器檢測出電熱取暖器的實時溫度（2）采用LCD1602顯示器能夠實現對實時溫度的顯示（3）獨立按鍵能設置要調控的最高溫度與最低溫度（4）當檢測到的溫度超過或低于設定值，LED燈會亮燈實現報警功能（5）繼電器驅動模塊當檢測到溫度小于設定的最低值時，能報警的同時繼電器驅動模塊能使加熱電路閉合實現加熱。檢測到溫度高于設定的溫度時，它能實現斷開電路停止加熱的功能。（6）采用藍牙模塊，可以實現藍牙控制電熱取暖器的功能1.2STC89C52單片機最小系統了解系統的總體分布和結構設計，需要對系統內部的復位電路與時鐘電路的連接與分布進行仔細的考量與分析。為了保險考慮，復位控制電路分別設計了自動復位和按鍵復位兩種控制方式。這兩種復位模式的工作電路設計與運行都不復雜，操作過程中遇到故障也易于檢測及修復。實際操作中，是先將電源與復位RST電路及一個電阻連接在一起，組成一個相對獨立并不受外界條件影響的電路，除此以外，這個電路的實現還需要時鐘電路提供支持。時鐘控制電路主要有外部的時鐘和內部的時鐘兩部分，此次設計，時鐘信號的控制是需要重點關注的對象之一，系統內元件運行的具體情況都需要通過控制時鐘信號來反饋。正是基于此設計目的，此次電路設計所選用的便是內部時鐘電路。如圖5-2所示為此單片機中工作系統最小化的電路設計圖。圖5-2最小系統電路圖1.3晶振電路設計晶振電路如圖5-3所示：關于晶振電路中的有關說明，電路由兩個電容和一個晶振組成，右邊接線是它的一端與單片機的XTAL1接口連接表示輸入端，另一端與單片機的XTAL2接口連接表示輸出端，左邊是接地。在內部電路振蕩器上就有它的參與，它可以對驅動信息進行轉化，而且是無論內部還是外部的驅動信息都能轉化，晶振電路關鍵是把XTAL1和XTAL2接入可以設定時間的元件，常用的元件是電容和晶體，這種操作需要用到時鐘模式和震蕩電路原理相結合的原理，接入元件之后，利用電路傳輸產生的震蕩反映，消耗的電能和晶振的頻率是成正比的，換個說法就是頻率往上增大，耗能也會隨著頻率的增大而增大。平時我們所看到的正在工作的情況下的晶振頻率是有一定的范圍值的，大概在1.2MHz~12MHz這個范圍內，有時會出現數值特殊的情況，會有數值翻倍乃至比數值翻倍還高的情況，但是如果是偶發性的也算是正常的。因為單片機與AS608指紋識別是直接串聯完成通訊目的的，篩選11.0592MHz晶振的主要原因是它能發出9600的波特率，而且完全沒有任何誤差。電容的存在目的是為了減少晶振波特率。圖5-3晶振電路圖1.4復位電路設計復位電路如圖5-4所示：在理論上復位電路可設計成自動復位電路或手動復位電路。但在實際操作中，其實在同一個電路中，它是既可以實現自動復位功能，又可以實現手動復位功能，所以從某種意義上說，可以看成是一個電路附加一個補棄功能。從圖5-4上可以看到，若復位按鍵沒有按下的情況下整個電路是不能連通的，那么整個電路無法正常運行。電平達到了10ms以上，單片機復位鍵就會閉合，電路處于連通狀態。那么芯片就會回到原來的工作崗位上。芯片的狀態就是持續運行，如果增加電能量，電壓量就會越來越小直至無限接近于0。由圖可以知道，復位按鍵跟電容的連接方式是并聯，所以按鍵能直接控制整個電路系統。如果在工作時連接芯片，只要啟動按鍵就能讓RST管腳發出高電平，手動復位才得以完成。為了單片機復位，需要穩定RST管腳的高電平，控制時間大概超過10ms。圖5-4復位電路結構圖1.1.溫度傳感器電路設計本設計主要是利用溫度傳感器DS18B20檢測電熱取暖器的溫度，提供給一個P2.2串口作為測量數據的輸入。在本次設計中我們所測的對象為油汀片外表的溫度。其電路如圖5-5所示：從電路圖中可知道，溫度傳感器有GND和DQ以及VCC三條引腳。GND引腳與電源的負極接口連接，引腳VCC電源的正極接口連接，而引腳DQ是與單片機的P3.7引腳連接來實現控制I0口。圖5-5DS18B20傳感器電路圖1.6顯示屏LCD1602電路設計LCD1602電路圖如圖5-4所示：從其電路圖可以看出LCD1602的引腳數量多達16個，VDD、VSS引腳連接的電源是專供顯示屏工作時用的，VDD連電源正級，VSS連電源負極，這兩個引腳組成的電流回路作為顯示屏的專用電源，VO引腳連接著一個上接電，如果用戶覺得顯示屏太亮或是太暗，就可以通過這個引腳來調節。RS引腳與單片機的PO.7引腳連通組成一個命令控制回路，引腳處的電平高低代表著讀指令與寫指令；E是片選引腳，與單片機的P0.7引腳連通組成一個選擇回路，引腳處電平高低代表著單片機發出的是選擇寄存器的指令還是選擇數據寄存器的指令。WR讀寫控制控制引腳，當與單片機的PO.5引腳連通，組成的是控制讀、寫的指令回路，也是以引腳處電平的高低來表達單片機的指令。片選引腳E的另一條通路是與單片機的PO.5相連而成的，顯示屏不會馬上執行單片機發過來的指令，它需要確認，如果E給它一個相應的確認脈沖信號，單片機的顯示指令才會生效。其余的屬配對引腳，比如DB0至DB7引腳分別與單片機P00至P07引腳相互連接成對應關系，共同組成回路控制IO口。顯示屏的背光亮度需要專門的電路來調節，控制引腳為BLK和BLA，一個連電源正級，一個連負極共同組成控制通路。圖5-6LCD1602電路圖1.7藍牙模塊電路設計藍牙模塊接口電路圖如圖5-7所示：HC-05藍牙模塊是通過串行接口與單片機相連，從而實現控制的。在通常情況下，一般會選擇模式為主機模式的來作為藍牙模塊的工作模式。當藍牙與設備連接后，單片機通過所接I/O口把信息傳遞給HC-05模塊，藍牙模塊接收到溫度數據后，通過藍牙協議將所得信息發送到手機，在手機上顯示溫度，以此實現系統中要實現的傳輸功能。圖5-7藍牙模塊電路圖1.8報警電路的設計LED燈右端接電源VCC，左端陰極接一個1K的電阻連接在單片機的P2.2端口，通電時I/O口為高電平所以LED燈不通，當報警程序啟動時，將P2.2端口變成低電平時電流導通，二極管發光。電路如圖5-8所示：圖5-8警報燈電路圖1.9繼電器驅動電路設計繼電器驅動電路如圖5-9所示：這個電路的設計當溫度低于最低值時，此時端口相當于有低電平的輸入，即電路處于閉合接通狀態實現加熱功能，而當溫度被加熱超過最大值，此時端口相當于有高電平輸入，電路會處于斷開狀態停止加熱。圖5-9繼電器驅動電路圖1.10按鍵電路設計獨特的I/O端口設計，以功能的多少來配備按鍵的數量，而I/O口的數量則由按鍵的數量來決定，檢測的次數與按鍵數呈一一對應的關系，所謂一個蘿卜一個坑，當按鍵數據以及線路多的情況下，反應速度則呈現反比的情況，反應速度變慢。獨立型按鍵的典型如圖5-10：圖5-10按鍵電路圖1.11整體電路圖設計如圖5-11所示：圖5-11總體電路圖本次電熱取暖器主要