单片机室内温度自动控制系统的设计
目录
引言 1
一． 功能及设计要求 2
（一）.功能 2
（二）.设计要求 2
二． 工作原理 3
三． 元器件简介 4
（一）.温度传感器DS18B20介绍 4
（二）.四位数码管SM410564介绍 5
（三）.单片机AT89C51介绍 7
（四） .ZIGBEE无线接发模块 9
四． 系统模块电路设计 12
（一） .电源输入单元 12
（二） .单片机最小系统 12
（三） .DS18B20温度传感器单元 13
（四） .温度显示单元 13
（五） .温度控制单元及报警 14
（六） .调节单元 15
（七） .无线遥控单元 16
五． 系统程序设计 18
（一）.程序结构分析 18
（二） .主程序分析 18
（三） .子程序分析 19
六． 仿真与调试 23
（一） .温度显示 23
（二） .温度上下限调节 24
（三） .温度的升温与降温 26
（四） .温度的报警 27
总结 28
致 谢 29
附录一：电路原理图 31
附录二：主程序代码 32
附录三：遥控设备程序 40
引言
在这个科学技术起着主导地位的时代里，产品性能不提高，就会被新型的产品给淘汰。通过这次的毕业设计，不仅可以学好专业知识，还可以提高动手实践能力。
在平常生活中，温度控制一直在不少不同的地方被用的,如 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
家电、电子、工场生产等 ,而传统的温度控制固然简单实用 ,但是它的缺点也是很大的，此系统的继电器可能会因为动作频繁而造成触点接触不良而影响到后面的电器的正常工作。而使用数字温度传感器DS18B20的话，因为内部的A/D转换器，使得电路结构比较简单，从而极大地减少了由于温度信号的转换而导致温度误差较大的情况，使得测量更加精确。
DS18B20只需用一个I/O口就可以与单片机进行信号通信，这样大大减少了接线的麻烦，也减少了单片机引脚的使用，使单片机可以实现更多的功能。另外，由于DS18B20芯片的小型化，可以把它做成探头型传感器，探入到室内的每个地方，甚至是狭小的地方，这样大大地增加了实用性，我们还可以串接多个DS18B20对室内的多个地方进行温度检测。
本论文综合应用温度传感器、继电器、单片机控制、无线遥控的多种知识，以AT89C51为检测和控制的核心，以温度传感器DS18B20为检测室内温度的媒介，并将接受到的信号经过AT89C51的处理，再通过对室内自动升温与降温来控制温度,并可以通过无线遥控对设备的高低温报警温度进行调节。?
本论文准备设计一种能够实时显示温度、智能分析外部温度的高低而对室内自动升温与降温的室内温度自动控制且可以对设备的高低温报警温度进行调节无线遥控的系统。
一．功能及设计要求
（一）.功能
该设备主要有以下功能：
1.显示室内的温度；
2.当室内温度低于单片机设定的下限值，加热器启动，直到温度到设定的范围内；
3.当室内温度高于单片机设定的上限值，压缩制冷器启动，直到温度到设定的范围内；
4.当室内温度不在单片机设定的范围时，蜂鸣器报警；
5.可以根据自己的喜好来设定温度的上下限值；
6.可以对设备的高低温报警温度进行调节和无线遥控地调节。
（二）.设计要求
设计要求如下：
1.温度误差在±0.5℃之间；
2.无线控制端具有温度显示和报警及调节的功能；
3.可进行10M左右的无线控制；
4.初始上限温度为30度，初始下限温度为20度；
二．工作原理
温度传感器 DS18B20 从室内的不同地方获取温度，之后将采集的温度输入到单片机中，再经由内部处理后，得到一个平均值，再与当前设定的温度范围进行对比，并经由升温及降温设备对当前温度进行调整。当室内温度值不处于设定的范围内时，设备会发出蜂鸣声。
再通过Zigbee模块将主电路板的信号传输到遥控板上，从而使得遥控板也显示当前室内温度，并且故障时也报警；通过Zigbee模块将遥控板的调节温度上下限信号传输到主电路板上，主电路板得到信号后，通过单片机进行处理。
具体工作原理图如图1：
图1工作原理框图
三．元器件简介
（一）.温度传感器DS18B20介绍
1.DS18B20简介
本设备使用的是单线数字温度传感器DS18B20，它的优点在于微型化、功耗低、性能高、防干扰能力强等，它的微型化主要体现在它可以当作探头到比较狭窄的地方进行温度测试，而它的抗干扰能力强是因为其内部的A/D转换器极大地优化了温度信号的转换，这样可以使得温度的偏差不会太大，使得测量温度更加准确。并且不要任何另外的处理，就可将由温度转化成的串行数字信号交给单片机进行处理。并且可以将最多8个DS18B20芯片接到单片机的同一个I/O口上。DS18B20能够提供9到12位温度读数，它无需其他外部设备即可构成温度检测系统。
2.DS18B20的引脚、封装和结构
DS18B20的封装一般有3脚的PR-35封装和8脚的SOIC封装，如图2所示：
图2 DS18B20引脚排列
而我使用的是3脚的PR-35封装的这款，因为这款比较利于我这个设备的使用。
在图中，我们可以看出DS18B20的1脚为GND，及地；而2脚接单片机的I/O口；3脚为VDD,即电源供电。
DS18B20主要性能如下：
1) 低功耗；
2) 微型化；
3) 无需其他外部设备；
4) 提供9到12位温度读数；
5) 只需单片机的一个串口就能够与单片机通讯，并且接最多8个DS18B20；
6) 可将所有的DS18B20的供电接在同一个电源上，电压在3.0～5.5V之间；
7) 当电源正负接反时，温度传感器不会因此烧毁，只是不能正常工作而已；
3.DS18B20内部结构图
图3所示为DS18B20的内部框图；
图3 DS18B20的内部框图
4.DS18B20的工作原理
图4所示为DS18B20的温度测量电路如：
图6四位数码管的外观
图7四位数码管的引脚
（三）.单片机AT89C51介绍
1.AT89C51的基本性能
1) 时钟频率范围为：0---24MHZ；
6) P3(10-17)为8位P3I/O口，它的功能为通用I/O口第二功能，下面为AT89C51 P3口的第二功能；
P3口引脚第二功能
引言 1
一． 功能及设计要求 2
（一）.功能 2
（二）.设计要求 2
二． 工作原理 3
三． 元器件简介 4
（一）.温度传感器DS18B20介绍 4
（二）.四位数码管SM410564介绍 5
（三）.单片机AT89C51介绍 7
（四） .ZIGBEE无线接发模块 9
四． 系统模块电路设计 12
（一） .电源输入单元 12
（二） .单片机最小系统 12
（三） .DS18B20温度传感器单元 13
（四） .温度显示单元 13
（五） .温度控制单元及报警 14
（六） .调节单元 15
（七） .无线遥控单元 16
五． 系统程序设计 18
（一）.程序结构分析 18
（二） .主程序分析 18
（三） .子程序分析 19
六． 仿真与调试 23
（一） .温度显示 23
（二） .温度上下限调节 24
（三） .温度的升温与降温 26
（四） .温度的报警 27
总结 28
致 谢 29
附录一：电路原理图 31
附录二：主程序代码 32
附录三：遥控设备程序 40
引言
在这个科学技术起着主导地位的时代里，产品性能不提高，就会被新型的产品给淘汰。通过这次的毕业设计，不仅可以学好专业知识，还可以提高动手实践能力。
在平常生活中，温度控制一直在不少不同的地方被用的,如 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
家电、电子、工场生产等 ,而传统的温度控制固然简单实用 ,但是它的缺点也是很大的，此系统的继电器可能会因为动作频繁而造成触点接触不良而影响到后面的电器的正常工作。而使用数字温度传感器DS18B20的话，因为内部的A/D转换器，使得电路结构比较简单，从而极大地减少了由于温度信号的转换而导致温度误差较大的情况，使得测量更加精确。
DS18B20只需用一个I/O口就可以与单片机进行信号通信，这样大大减少了接线的麻烦，也减少了单片机引脚的使用，使单片机可以实现更多的功能。另外，由于DS18B20芯片的小型化，可以把它做成探头型传感器，探入到室内的每个地方，甚至是狭小的地方，这样大大地增加了实用性，我们还可以串接多个DS18B20对室内的多个地方进行温度检测。
本论文综合应用温度传感器、继电器、单片机控制、无线遥控的多种知识，以AT89C51为检测和控制的核心，以温度传感器DS18B20为检测室内温度的媒介，并将接受到的信号经过AT89C51的处理，再通过对室内自动升温与降温来控制温度,并可以通过无线遥控对设备的高低温报警温度进行调节。?
本论文准备设计一种能够实时显示温度、智能分析外部温度的高低而对室内自动升温与降温的室内温度自动控制且可以对设备的高低温报警温度进行调节无线遥控的系统。
一．功能及设计要求
（一）.功能
该设备主要有以下功能：
1.显示室内的温度；
2.当室内温度低于单片机设定的下限值，加热器启动，直到温度到设定的范围内；
3.当室内温度高于单片机设定的上限值，压缩制冷器启动，直到温度到设定的范围内；
4.当室内温度不在单片机设定的范围时，蜂鸣器报警；
5.可以根据自己的喜好来设定温度的上下限值；
6.可以对设备的高低温报警温度进行调节和无线遥控地调节。
（二）.设计要求
设计要求如下：
1.温度误差在±0.5℃之间；
2.无线控制端具有温度显示和报警及调节的功能；
3.可进行10M左右的无线控制；
4.初始上限温度为30度，初始下限温度为20度；
二．工作原理
温度传感器 DS18B20 从室内的不同地方获取温度，之后将采集的温度输入到单片机中，再经由内部处理后，得到一个平均值，再与当前设定的温度范围进行对比，并经由升温及降温设备对当前温度进行调整。当室内温度值不处于设定的范围内时，设备会发出蜂鸣声。
再通过Zigbee模块将主电路板的信号传输到遥控板上，从而使得遥控板也显示当前室内温度，并且故障时也报警；通过Zigbee模块将遥控板的调节温度上下限信号传输到主电路板上，主电路板得到信号后，通过单片机进行处理。
具体工作原理图如图1：
图1工作原理框图
三．元器件简介
（一）.温度传感器DS18B20介绍
1.DS18B20简介
本设备使用的是单线数字温度传感器DS18B20，它的优点在于微型化、功耗低、性能高、防干扰能力强等，它的微型化主要体现在它可以当作探头到比较狭窄的地方进行温度测试，而它的抗干扰能力强是因为其内部的A/D转换器极大地优化了温度信号的转换，这样可以使得温度的偏差不会太大，使得测量温度更加准确。并且不要任何另外的处理，就可将由温度转化成的串行数字信号交给单片机进行处理。并且可以将最多8个DS18B20芯片接到单片机的同一个I/O口上。DS18B20能够提供9到12位温度读数，它无需其他外部设备即可构成温度检测系统。
2.DS18B20的引脚、封装和结构
DS18B20的封装一般有3脚的PR-35封装和8脚的SOIC封装，如图2所示：
图2 DS18B20引脚排列
而我使用的是3脚的PR-35封装的这款，因为这款比较利于我这个设备的使用。
在图中，我们可以看出DS18B20的1脚为GND，及地；而2脚接单片机的I/O口；3脚为VDD,即电源供电。
DS18B20主要性能如下：
1) 低功耗；
2) 微型化；
3) 无需其他外部设备；
4) 提供9到12位温度读数；
5) 只需单片机的一个串口就能够与单片机通讯，并且接最多8个DS18B20；
6) 可将所有的DS18B20的供电接在同一个电源上，电压在3.0～5.5V之间；
7) 当电源正负接反时，温度传感器不会因此烧毁，只是不能正常工作而已；
3.DS18B20内部结构图
图3所示为DS18B20的内部框图；
图3 DS18B20的内部框图
4.DS18B20的工作原理
图4所示为DS18B20的温度测量电路如：
图6四位数码管的外观
图7四位数码管的引脚
（三）.单片机AT89C51介绍
1.AT89C51的基本性能
1) 时钟频率范围为：0---24MHZ；
6) P3(10-17)为8位P3I/O口，它的功能为通用I/O口第二功能，下面为AT89C51 P3口的第二功能；
P3口引脚第二功能
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