单片机婴儿房的温度控制系统
【】本文设计了一款婴儿房温度控制器系统，选用了51单片机作为婴儿房温度控制器系统的主控芯片，在51单片机外部配置了DS18B20温度传感器、红外遥控器、继电器以及液晶屏等核心功能模块，通过软硬件的设计，实现了婴儿房温度控制器系统对于婴儿房内室温快速准确检测以及快速制定温控方案等功能。在系统硬件设计方面，通过51单片机最小系统作为核心部分，通过与各模块之间的连接以及驱动，构建了婴儿房温度控制器系统的硬件结构，在软件设计方面通过Keil软件进行了C语言代码的编写以及编译，通过程序生成的目标代码实现了对硬件的控制。经过了大量的系统测试，本系统最终表现出了非常高的可行性以及稳定性，非常适合推向未来的智能婴儿房温度控制器系统市场。【】 3
目 录
一、 引言 1
（一）婴儿房温度控制器系统的发展背景 1
（二）婴儿房温度控制器系统的国内外发展现状 1
（三）本课题的主要研究内容 2
二、方案的论证与设计 3
（二）STC89C51单片机简介 4
（三）LCD1602显示器概述 5
（四）温度传感器简介 5
（五）蜂鸣器电路 6
三、硬件系统设计 7
（一）婴儿房温度控制器系统的硬件结构框图设计 7
（二）STC89C51单片机最小系统设计 7
⒈晶振电路设计 7
⒉复位电路设计 8
（三）显示器电路设计 8
（四）婴儿房温度检测电路设计 9
（五）婴儿房报警电路设计 9
（六）按键电路 10
四、软件系统设计 11
（一）婴儿房温度控制器系统的软件工作流程设计 11
（二）显示器工作流程设计 11
（三）温度传感器工作流程设计 12
⒈复位操作 12
⒉读数据操作 13
⒊写数据操作 13
五、硬件调试 15
总 结 18
致谢 20
参考文献 21
附录一 总原理图 22
附录二 源程序代码 23
附录三 毕业设计实物
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
成果展示 32
附录四 元器件清单 33
一、 引言
（一）婴儿房温度控制器系统的发展背景
婴儿房温度控制器系统就是指一种内部嵌入单片机等微处理器作为主控芯片，在单片机片外搭配温度传感器、温控器、高精度液晶屏、按键、报警器以及某些无线收发模块，这些系统所表现出的特点往往是以单片机作为核心部分，在软件上以SPI、IIC或者串口等一些典型接口进行相互之间数据收发。本课题将要设计的这种婴儿房温度控制器系统主要为了完成对婴儿房内温度的快速精确检测，并根据当前室内温度与室外温度之间的差别而快速进行温度的控制策略，使得婴儿能够体验到舒适的生活空间，能够实现这种功能的系统或者机械结构在很早以前就已经出现了，较早期的婴儿房温度控制器系统在组成上以机械结构占据主要部分，在功能的实现上也主要是以机械结构来实现的，随着电子技术逐渐发展后，设计者将一些简易的电子功能融入到传统婴儿房温度控制器系统中，虽然这些功能在实现难度上非常容易，但是诸如温度高精度检测、温度快速稳定以及PID算法等功能的加入，使得传统婴儿房温度控制器系统更加具有实用性，使用者在用这种传统婴儿房温度控制器系统时能够得到更高的使用体验感，因此设计者们意识到这一趋势之后，不断将当时较为先进的电子技术和成熟控制技术嵌入到传统婴儿房温度控制器系统内部。在二十世纪后半页半导体技术和单片机技术实现大发展后，传统婴儿房温度控制器系统迎来了发展的新契机，单片机丰富的控制方式和成熟的控制性能得到了设计师的一致好评，这一时机的婴儿房温度控制器系统设计人员纷纷将单片机控制系统进行嵌入，通过将温度传感器、继电器以及GSM等模块的搭配，实现了婴儿房内环境参数的无线收发等新型智能功能。上世纪七十年代后期集成传感器技术的成熟为新型婴儿房温度控制器系统的发展注入了新鲜的血液，这些外型小巧、测量灵敏的传感器探头往往能够按照被测对象的变化而按规律输出相应能够被测量到的电压/电流信号，通过单片机等微处理器与集成传感器的搭配，是实现高性能婴儿房温度控制器系统的最佳搭配。
（二）婴儿房温度控制器系统的国内外发展现状
婴儿房温度控制器系统在我国的研究起步期相对较晚，其开始时间大约可以追溯到二十世纪初，当时单片机控制系统在国内飞速普及后，使得国内一些技术从业人员开始将目光对准了将单片机系统嵌入到婴儿房温度控制器系统内部，国内的相关技术人员不断从国外一些先进的成熟系统中进行学习，在此基础上能够实现一些简单的开环控制系统，但是对于婴儿房温度控制器系统的复杂控制，相对于当时国外一些发达国家还有一定的差距。目前国内外对于婴儿房温度控制器系统的研究仍旧处于一种热情的状态，由于微处理器技术不断发展，这在很大程度上不断促进婴儿房温度控制器系统向前发展，得益于微处理器的处理速度、处理性能、生产成本以及稳定性的逐渐提升，使得婴儿房温度控制器系统也在不断提高其性价比。
（三）本课题的主要研究内容
本文主要内容?本课题主要以婴儿房温度控制器系统作为研究对象，设计了一款采用51单片机作为主控芯片的自动控制系统，设计的电路模块主要包括51单片机最小系统电路、液晶屏电路、按键电路、温度传感器等电路的设计。?论文的撰写采用了层次分明的模块化设计，撰写内容分为引言章节、元器件选择章节、硬件设计章节以及软件设计章节。
下列为本课题将要实现的功能和指标：
通过STC89C51单片机来作为婴儿房温度控制器系统的主控芯片，设计复位电路以及晶振电路，将这三者实现连接，实现51单片机最小系统电路的构建；
设计DS18B20温度传感器电路，通过单片机构建单总线对该传感器进行驱动，从而快速获取婴儿房内的实时温度值；
设计LCD1602液晶屏电路，实现对婴儿房内的温度参数进行高精度显示；
设计加热器启闭电路，通过继电器实现对加热器的控制；
设计蜂鸣器报警电路，当婴儿房内温度高于设定温度时立即进行报警。
二、方案的论证与设计
（一）主控器件的选择
主控器件的选择对于设计一款自动控制系统来说是最关键的一部分，该器件的控制性能、处理速度以及内部资源模块将在很大程度上决定了控制系统的软硬件结构以及开发成本，另外不同类型的主控器件要求开发者具备不同的开发功底，下面就对单片机以及FPGA这两款性能卓越的微处理器进行介绍和分析，从中选择出一款具体型号的芯片来作为本控制系统的控制芯片。
如果采用单片机芯片来作为主控器件，那么首选当然是大学期间熟知的AT89C51/STC89C51等基础51芯片，这些被冠以相类似型号却出自不同厂家的51单片机在内部结构上大同小异，全部都采用了MCS51的CPU来作为运算部分，因此这些51单片机都具有8位数据处理能力。51单片机的开发成本在目前的微处理器届来说相对是属于最低的一个款式，无论是单片机还是FPGA，开发成本主要包含芯片自身成本、烧写仿真器购买成本、电路构建以及PCB绘制成本、开发环境成本以及开发者自身掌握的知识成本等，在这几个方面，都能够在本次毕业设计中降到最低程度。在51单片机的处理性能方面，相对于FPGA来说处于劣势状态，51单片机目前最高的时钟频率能够达到40M，并且其内部具有机器周期的概念，即为了提高51单片机的工作稳定性能，必须将时钟频率除以12，才能在此速度下执行指令，因此对于数据的处理能力来说相对较慢。在内置功能模块方面，它内部集成了常用的定时器、串口以及中断等功能，并且具有32个相互独立的GPIO管脚可供用户使用。
目 录
一、 引言 1
（一）婴儿房温度控制器系统的发展背景 1
（二）婴儿房温度控制器系统的国内外发展现状 1
（三）本课题的主要研究内容 2
二、方案的论证与设计 3
（二）STC89C51单片机简介 4
（三）LCD1602显示器概述 5
（四）温度传感器简介 5
（五）蜂鸣器电路 6
三、硬件系统设计 7
（一）婴儿房温度控制器系统的硬件结构框图设计 7
（二）STC89C51单片机最小系统设计 7
⒈晶振电路设计 7
⒉复位电路设计 8
（三）显示器电路设计 8
（四）婴儿房温度检测电路设计 9
（五）婴儿房报警电路设计 9
（六）按键电路 10
四、软件系统设计 11
（一）婴儿房温度控制器系统的软件工作流程设计 11
（二）显示器工作流程设计 11
（三）温度传感器工作流程设计 12
⒈复位操作 12
⒉读数据操作 13
⒊写数据操作 13
五、硬件调试 15
总 结 18
致谢 20
参考文献 21
附录一 总原理图 22
附录二 源程序代码 23
附录三 毕业设计实物
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
成果展示 32
附录四 元器件清单 33
一、 引言
（一）婴儿房温度控制器系统的发展背景
婴儿房温度控制器系统就是指一种内部嵌入单片机等微处理器作为主控芯片，在单片机片外搭配温度传感器、温控器、高精度液晶屏、按键、报警器以及某些无线收发模块，这些系统所表现出的特点往往是以单片机作为核心部分，在软件上以SPI、IIC或者串口等一些典型接口进行相互之间数据收发。本课题将要设计的这种婴儿房温度控制器系统主要为了完成对婴儿房内温度的快速精确检测，并根据当前室内温度与室外温度之间的差别而快速进行温度的控制策略，使得婴儿能够体验到舒适的生活空间，能够实现这种功能的系统或者机械结构在很早以前就已经出现了，较早期的婴儿房温度控制器系统在组成上以机械结构占据主要部分，在功能的实现上也主要是以机械结构来实现的，随着电子技术逐渐发展后，设计者将一些简易的电子功能融入到传统婴儿房温度控制器系统中，虽然这些功能在实现难度上非常容易，但是诸如温度高精度检测、温度快速稳定以及PID算法等功能的加入，使得传统婴儿房温度控制器系统更加具有实用性，使用者在用这种传统婴儿房温度控制器系统时能够得到更高的使用体验感，因此设计者们意识到这一趋势之后，不断将当时较为先进的电子技术和成熟控制技术嵌入到传统婴儿房温度控制器系统内部。在二十世纪后半页半导体技术和单片机技术实现大发展后，传统婴儿房温度控制器系统迎来了发展的新契机，单片机丰富的控制方式和成熟的控制性能得到了设计师的一致好评，这一时机的婴儿房温度控制器系统设计人员纷纷将单片机控制系统进行嵌入，通过将温度传感器、继电器以及GSM等模块的搭配，实现了婴儿房内环境参数的无线收发等新型智能功能。上世纪七十年代后期集成传感器技术的成熟为新型婴儿房温度控制器系统的发展注入了新鲜的血液，这些外型小巧、测量灵敏的传感器探头往往能够按照被测对象的变化而按规律输出相应能够被测量到的电压/电流信号，通过单片机等微处理器与集成传感器的搭配，是实现高性能婴儿房温度控制器系统的最佳搭配。
（二）婴儿房温度控制器系统的国内外发展现状
婴儿房温度控制器系统在我国的研究起步期相对较晚，其开始时间大约可以追溯到二十世纪初，当时单片机控制系统在国内飞速普及后，使得国内一些技术从业人员开始将目光对准了将单片机系统嵌入到婴儿房温度控制器系统内部，国内的相关技术人员不断从国外一些先进的成熟系统中进行学习，在此基础上能够实现一些简单的开环控制系统，但是对于婴儿房温度控制器系统的复杂控制，相对于当时国外一些发达国家还有一定的差距。目前国内外对于婴儿房温度控制器系统的研究仍旧处于一种热情的状态，由于微处理器技术不断发展，这在很大程度上不断促进婴儿房温度控制器系统向前发展，得益于微处理器的处理速度、处理性能、生产成本以及稳定性的逐渐提升，使得婴儿房温度控制器系统也在不断提高其性价比。
（三）本课题的主要研究内容
本文主要内容?本课题主要以婴儿房温度控制器系统作为研究对象，设计了一款采用51单片机作为主控芯片的自动控制系统，设计的电路模块主要包括51单片机最小系统电路、液晶屏电路、按键电路、温度传感器等电路的设计。?论文的撰写采用了层次分明的模块化设计，撰写内容分为引言章节、元器件选择章节、硬件设计章节以及软件设计章节。
下列为本课题将要实现的功能和指标：
通过STC89C51单片机来作为婴儿房温度控制器系统的主控芯片，设计复位电路以及晶振电路，将这三者实现连接，实现51单片机最小系统电路的构建；
设计DS18B20温度传感器电路，通过单片机构建单总线对该传感器进行驱动，从而快速获取婴儿房内的实时温度值；
设计LCD1602液晶屏电路，实现对婴儿房内的温度参数进行高精度显示；
设计加热器启闭电路，通过继电器实现对加热器的控制；
设计蜂鸣器报警电路，当婴儿房内温度高于设定温度时立即进行报警。
二、方案的论证与设计
（一）主控器件的选择
主控器件的选择对于设计一款自动控制系统来说是最关键的一部分，该器件的控制性能、处理速度以及内部资源模块将在很大程度上决定了控制系统的软硬件结构以及开发成本，另外不同类型的主控器件要求开发者具备不同的开发功底，下面就对单片机以及FPGA这两款性能卓越的微处理器进行介绍和分析，从中选择出一款具体型号的芯片来作为本控制系统的控制芯片。
如果采用单片机芯片来作为主控器件，那么首选当然是大学期间熟知的AT89C51/STC89C51等基础51芯片，这些被冠以相类似型号却出自不同厂家的51单片机在内部结构上大同小异，全部都采用了MCS51的CPU来作为运算部分，因此这些51单片机都具有8位数据处理能力。51单片机的开发成本在目前的微处理器届来说相对是属于最低的一个款式，无论是单片机还是FPGA，开发成本主要包含芯片自身成本、烧写仿真器购买成本、电路构建以及PCB绘制成本、开发环境成本以及开发者自身掌握的知识成本等，在这几个方面，都能够在本次毕业设计中降到最低程度。在51单片机的处理性能方面，相对于FPGA来说处于劣势状态，51单片机目前最高的时钟频率能够达到40M，并且其内部具有机器周期的概念，即为了提高51单片机的工作稳定性能，必须将时钟频率除以12，才能在此速度下执行指令，因此对于数据的处理能力来说相对较慢。在内置功能模块方面，它内部集成了常用的定时器、串口以及中断等功能，并且具有32个相互独立的GPIO管脚可供用户使用。
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