单片机的智能电热毯设计
摘 要现在市场上的电热毯一般只设三个挡位，分别为高、低、关，然而在实际生活应用时，要是一直把挡位拨在高档位，往往睡觉时会因为温度过高而热醒；要是一直停留在低档位偶然又会觉得温度太低而冷醒。所以，我们需要设计一种恒温电热毯把温度控制在一个恒温的状态，确保人们在入睡的时候温度的适宜，保证睡眠的舒适以及防止在人离开或入睡时电热毯温度过高而引起火灾。以满足现在人们对电热毯的舒适度、操作的方便、安全度诸多方面的需要。此次设计的系统控制核心为单片机，能够直观的看到预设温度、加热的时间还与实际上的温度。选取ds18b20为温度传感器，把采集到的数字温度信号传到单片机，单片机再控制显示出温度，本设计的温度控制在10℃到40℃范围之内，当温度比控制的最低温度低的时候电热毯会自动进入加热状态；反之，倘若温度比上限高电热毯就会立刻关闭加热，如许才可确保对温度的控制，实现恒温智能化控制。摘 要 3
目录
一、引言 5
（一）设计的背景及设计的意义 6
（二） 电热毯的简介 6
（三）本文主要研究内容 7
二、设计方案 8
（一）系统总体设计方案 8
（二） 系统方案论证 9
1、使用热敏电阻与AT8031 9
2、使用DS18B20与AT89C51 9
（三） 主要器件简介 10
1、AT89C51 10
2、 DS18B20介绍 11
三 硬件设计 12
（一）单片机模块 12
（二）电源电路 13
（三）报警电路 14
（四）按键电路 15
（五）温度采集电路 15
四 软件设计 17
（一）系统软件功能分析 17
（二）主程序的设计 18
（三）子程序设计 20
1、显示模块的设计 20
2、按键描模块的设计 21
3、报警模块的设计 23
五 仿真调试 24
结论 26
致谢 28
参考文献 29
附录一 原理图 30
附录二 程序
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
31
一、引言
（一）设计的背景及设计的意义
对于冬天的寒冷，人们希望可以用一些物件去抵御寒冷，而随着科学的不断发展，这个问题已经不在话下，所以有了电热毯。而早年间生产的电热毯几乎都只有两个挡位即开和关，没法根据自我需求进行温度调控，慢慢的随着不断的发展与需求开发了三档，分别为高、低和关，可以进行简单的温度调控。在经历过十几年不断的研究改进后，电热毯控温器的构造愈来愈精致，其功能也更加多样化，不过还需要不断的进行改进。假如电热毯连续处于加热状况，很可能因为温度太高被热醒或者发生灾害；但是倘若电热毯在入睡时就被关掉的话，夜里面又会因为温度不够而冷醒，既影响休息，也会轻易生病。本设计针对这种情况而进行设计。
本次设计将单片机作为整个系统的控制核心，控制系统的运行且工作电压仅为5V，安全可靠。温度传感器选取为ds18b20，时刻监管并监测着温度的变动状况，即刻切确对温度进行调控，操作很是简单便捷。当温度低于或高于设定的温度范围时，电热毯自动进入加热或停止加热的状态，使被窝里的温度保持在设定的温度范围之内，保证人们的睡眠，实现设计所需求的恒温智能化控制。
（二） 电热毯的简介
电热毯又被人们叫做电褥，是一种利用皮肤接触型的取暖设备。它把特殊建造的绝缘性可以满足安全要求的软索型的电热器件呈盘蛇形态布置在毛毯中，接上电之后则会产生热量。自从第一条电热毯被Sidney I.Russell在1912年创造出来之后，电热毯这种物美价廉，即时供暖的设备已经逐步为人们所喜爱，变成冬季取暖的常用设备之一。电热毯的工作原理看似没有什么技术含量，仅是利用电阻丝散发的热量达到取暖目的，然则它的制作和应用所囊括的技术范畴却包罗了很多领域。
一般市场上的电热毯有两种，分别为不带信号线型与带信号线型两种，而不带信号线型的一般是用在普通的电热毯的构造中。基本上采用螺旋形态电热合金丝盘绕在线圈上，再在它的外面涂抹上一层耐热树脂，用来绝缘。不过这种电热毯选择的电热合金丝也有直线形态的，只不过相对来讲较少罢了。而带信号线型的多选用给可以调控温度的电热毯值中。可调温的电热毯的线芯用玻璃纤维或者涤纶丝制作成，先把柔软又坚韧的电热合金丝或箔带环绕在线芯上，接着把一层特殊的塑料感热层或者尼龙感热层包裹在其表面，再在感热层的外面环绕铜合金信号线，然后在最外面涂覆一层耐热树脂。要是电热毯上随意某个地方的温度高过预设值，那么该处对应的感受温度层就会从绝缘体变成良导体，如许就能够对电路的通断进行控制，最终完成对温度的控制以及安全保障的要求。
（三）本文主要研究内容
现在人们对于产品的功能以及可控性的要求都大大的提高。冬季寒冷，那自然需要一些取暖设施来满足我们的日常需求，而电热毯则是其中之一。但一般的电热毯只有高、低、关三档，只能做到简单的调温。而这种电热毯在使用时，调在高温档，时间长了温度会过高，睡觉的时候会被热醒，甚至可能引发火灾；而温度设在低温档的时候有时又会觉得温度太低而醒来。不利于人们对于电热毯温度的掌控。而随着科技不断的发展，人们对取暖设备的功能多样化也在不断的增加，并且对于安全要求和便捷度的要求也在不断的提高。而恒温智能电热毯的设计在很大程度上满足了人们所需求的，且这种电热毯有利于解决人们担心的安全问题以及保证人们在睡觉时的舒适。
本文主要针对目前市面上仍然有大多的电热毯不能进行温度控制，满足不了现在人们对于电热毯自动调温的需求而展开设计。通过对硬件及软件的设计，进一步改进电热毯的功能，最终实现恒温智能化，确保产品的安全、舒适和简便。本设计以DS18B20作为温度传感器，可以很直观的读出被测温度值，根据传感器感应的温度自动控制调节电热毯的加热及关闭，做到对温度的即时监测，并用单片机为核心控制程序，继而实现调控温度的智能化控制，以保障人们在睡眠或者外出的时候忘记关闭电热毯，而电热毯仍处于工作状态时候的温度不会持续升高而引发灾害，也可保证睡觉时温度的适宜，提供一个舒适的睡眠环境，满足人们日常的生活需要。
二、设计方案
（二）系统总体设计方案
通电后默认用户输入的首先为加热的时间，接着温度传感器采集温度信号，再将信号传送到单片机，然后单片机发出控制的指令来控制继电器的通断，用户可以通过按键来设定定时的时间和需要加热到的温度，而电阻丝的加热状态则是根据继电器的通断来控制，从而使温度达到想要的设定的温度值，并且误差上下不超过1℃。若温度高于设定值的时候，蜂鸣器会发出声音进行报警，随即电热毯自动停止加热直到温度低于设定的值。
系统整体的硬件结构图如图1所示，本次设计以单片机AT89C51作为加热控制系统及温度测量的核心部件，其外部还有显示电路、键盘电路、温度采集电路和报警电路等电路。温度传感器采用DS18B20，测温后I/O口读入CPU，接着CPU会进行数据化处理，而处理后的数据，一面会送到LED数码管显示出来；另一面会与设定的温度值进行比较，并判断是否超过限定的值，最后会将比较出来的结果返回单片机，再次对温度进行调节，以保持温度的稳定。
图1 系统硬件结构框图
（二） 系统方案论证
目录
一、引言 5
（一）设计的背景及设计的意义 6
（二） 电热毯的简介 6
（三）本文主要研究内容 7
二、设计方案 8
（一）系统总体设计方案 8
（二） 系统方案论证 9
1、使用热敏电阻与AT8031 9
2、使用DS18B20与AT89C51 9
（三） 主要器件简介 10
1、AT89C51 10
2、 DS18B20介绍 11
三 硬件设计 12
（一）单片机模块 12
（二）电源电路 13
（三）报警电路 14
（四）按键电路 15
（五）温度采集电路 15
四 软件设计 17
（一）系统软件功能分析 17
（二）主程序的设计 18
（三）子程序设计 20
1、显示模块的设计 20
2、按键描模块的设计 21
3、报警模块的设计 23
五 仿真调试 24
结论 26
致谢 28
参考文献 29
附录一 原理图 30
附录二 程序
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
31
一、引言
（一）设计的背景及设计的意义
对于冬天的寒冷，人们希望可以用一些物件去抵御寒冷，而随着科学的不断发展，这个问题已经不在话下，所以有了电热毯。而早年间生产的电热毯几乎都只有两个挡位即开和关，没法根据自我需求进行温度调控，慢慢的随着不断的发展与需求开发了三档，分别为高、低和关，可以进行简单的温度调控。在经历过十几年不断的研究改进后，电热毯控温器的构造愈来愈精致，其功能也更加多样化，不过还需要不断的进行改进。假如电热毯连续处于加热状况，很可能因为温度太高被热醒或者发生灾害；但是倘若电热毯在入睡时就被关掉的话，夜里面又会因为温度不够而冷醒，既影响休息，也会轻易生病。本设计针对这种情况而进行设计。
本次设计将单片机作为整个系统的控制核心，控制系统的运行且工作电压仅为5V，安全可靠。温度传感器选取为ds18b20，时刻监管并监测着温度的变动状况，即刻切确对温度进行调控，操作很是简单便捷。当温度低于或高于设定的温度范围时，电热毯自动进入加热或停止加热的状态，使被窝里的温度保持在设定的温度范围之内，保证人们的睡眠，实现设计所需求的恒温智能化控制。
（二） 电热毯的简介
电热毯又被人们叫做电褥，是一种利用皮肤接触型的取暖设备。它把特殊建造的绝缘性可以满足安全要求的软索型的电热器件呈盘蛇形态布置在毛毯中，接上电之后则会产生热量。自从第一条电热毯被Sidney I.Russell在1912年创造出来之后，电热毯这种物美价廉，即时供暖的设备已经逐步为人们所喜爱，变成冬季取暖的常用设备之一。电热毯的工作原理看似没有什么技术含量，仅是利用电阻丝散发的热量达到取暖目的，然则它的制作和应用所囊括的技术范畴却包罗了很多领域。
一般市场上的电热毯有两种，分别为不带信号线型与带信号线型两种，而不带信号线型的一般是用在普通的电热毯的构造中。基本上采用螺旋形态电热合金丝盘绕在线圈上，再在它的外面涂抹上一层耐热树脂，用来绝缘。不过这种电热毯选择的电热合金丝也有直线形态的，只不过相对来讲较少罢了。而带信号线型的多选用给可以调控温度的电热毯值中。可调温的电热毯的线芯用玻璃纤维或者涤纶丝制作成，先把柔软又坚韧的电热合金丝或箔带环绕在线芯上，接着把一层特殊的塑料感热层或者尼龙感热层包裹在其表面，再在感热层的外面环绕铜合金信号线，然后在最外面涂覆一层耐热树脂。要是电热毯上随意某个地方的温度高过预设值，那么该处对应的感受温度层就会从绝缘体变成良导体，如许就能够对电路的通断进行控制，最终完成对温度的控制以及安全保障的要求。
（三）本文主要研究内容
现在人们对于产品的功能以及可控性的要求都大大的提高。冬季寒冷，那自然需要一些取暖设施来满足我们的日常需求，而电热毯则是其中之一。但一般的电热毯只有高、低、关三档，只能做到简单的调温。而这种电热毯在使用时，调在高温档，时间长了温度会过高，睡觉的时候会被热醒，甚至可能引发火灾；而温度设在低温档的时候有时又会觉得温度太低而醒来。不利于人们对于电热毯温度的掌控。而随着科技不断的发展，人们对取暖设备的功能多样化也在不断的增加，并且对于安全要求和便捷度的要求也在不断的提高。而恒温智能电热毯的设计在很大程度上满足了人们所需求的，且这种电热毯有利于解决人们担心的安全问题以及保证人们在睡觉时的舒适。
本文主要针对目前市面上仍然有大多的电热毯不能进行温度控制，满足不了现在人们对于电热毯自动调温的需求而展开设计。通过对硬件及软件的设计，进一步改进电热毯的功能，最终实现恒温智能化，确保产品的安全、舒适和简便。本设计以DS18B20作为温度传感器，可以很直观的读出被测温度值，根据传感器感应的温度自动控制调节电热毯的加热及关闭，做到对温度的即时监测，并用单片机为核心控制程序，继而实现调控温度的智能化控制，以保障人们在睡眠或者外出的时候忘记关闭电热毯，而电热毯仍处于工作状态时候的温度不会持续升高而引发灾害，也可保证睡觉时温度的适宜，提供一个舒适的睡眠环境，满足人们日常的生活需要。
二、设计方案
（二）系统总体设计方案
通电后默认用户输入的首先为加热的时间，接着温度传感器采集温度信号，再将信号传送到单片机，然后单片机发出控制的指令来控制继电器的通断，用户可以通过按键来设定定时的时间和需要加热到的温度，而电阻丝的加热状态则是根据继电器的通断来控制，从而使温度达到想要的设定的温度值，并且误差上下不超过1℃。若温度高于设定值的时候，蜂鸣器会发出声音进行报警，随即电热毯自动停止加热直到温度低于设定的值。
系统整体的硬件结构图如图1所示，本次设计以单片机AT89C51作为加热控制系统及温度测量的核心部件，其外部还有显示电路、键盘电路、温度采集电路和报警电路等电路。温度传感器采用DS18B20，测温后I/O口读入CPU，接着CPU会进行数据化处理，而处理后的数据，一面会送到LED数码管显示出来；另一面会与设定的温度值进行比较，并判断是否超过限定的值，最后会将比较出来的结果返回单片机，再次对温度进行调节，以保持温度的稳定。
图1 系统硬件结构框图
（二） 系统方案论证
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