系统方案及电路设计.doc

系统方案及电路设计
1. 1系统设计方案
以AT89C51和DS18B20为主的温控系统如图1所示，AT89C51单片机为控制核心,单线智能温度传感器DS18B20负责温度的采集.由温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度,提供给AT89C2051的P3.5口作为数据输入。

单片机

AT89C51
DS18B20
键盘输入
PC机
LED显示
扫描驱动
温度控制电路
加热继电器
电风扇继电器
蜂鸣器
电源

图1　系统硬件结构图
1. 2　系统电源
系统中的单片机AT89C51和DS18B20电源采用5 V直流电源。
1. 3　数据采集
数据采集电路由一线式数字温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度,提供给AT89C51的P3.5口作为数据输入。在本次设计中我们所控的对象为任意待测介质，.作为改进我们可以把传感器与电路板分离,DS18B20也非常适用于远距离温度检测系统.
1. 4　报警电路简介
本文中所设计的报警电路较为简单,由一个自我震荡型的蜂鸣器(只要在蜂鸣器两端加上超过3V的电压,蜂鸣器就会叫个不停)和一个绿色发光二极管组成.在这次设计中蜂鸣器是通过三极管放大信号.在我们所要求的温度达到一定的上界或者下界时(在文中我们设置的上下界温度均为5℃),AT89C2051的P3.7输出一个信号经过三极管放大驱动蜂鸣器,就会产生声光报警.，如图2所示。

图2报警电路原理图

1. 5　数码管显示电路
数码管显示电路采用四位数码管动态显示当前温度,因为单片机AT89C51的P1口输出的电流一般为20 mA左右,为了延长数码管的使用寿命,在电路中采用560Ω的限流电阻.AT89C51中的P3. 0和P3. 1分别为数码管D2和D1的选通端口。
1. 6单片机与PC机接口设计
单片机要和PC机实现串口通信,需要进行电平转换,因为单片机使用的是TTL电平,而PC机串口使用的是RS232电平。运用MAXIM公司生产的MAX232芯片实现TTL电平和RS232电平转换,如图3所示,通过其第11脚和第12脚分别与单片机的第11脚和第10脚连接,通过第13脚,第14脚分别与PC机串口的第2脚,第3脚进行连接,就能实现单片机和PC机的电平转换、连接、和通信。单片机与PC机接口电路原理图如图3所示。

图3单片机与PC机串口通信接口电路

1.7　系统电路设计
通过对系统所要实现的功能分析,以及一些必要的保护电路功能的实现,设计出系统硬件电路图，该图下面部分即为系统电源为+5 V的直流电源电路图、DS18B20和单片机的P3.5口组成数据采集电路,报警电路则由绿色的发光二极管和三极管Q3组成,四个数码管部分则组成显示电路。
2系统软件设计
系统程序流程图如图4所示
开始
初始化
启动DS18B20
读温度
LED显示
设定温度上下限
判断当前温度值
超过设定温度上限
低于温度下限
绿灯亮
启动电热炉升高温度
N
N
Y
红灯亮
启动风扇
降低温度
Y

图4系统总流程图
总结
通过这次设计是我对所学知识有了更深刻的了解，是自己的思考能力得到了很好的锻炼。