基于单片机的温控门窗开关设计

熊龙飞　聂宜召　张伟

摘 要：本开关是以AT89C51单片机为检测控制中心的智能开关，其特点主要有元件成本低、软件设计模块化、后续功能可扩展。从硬件的选择来看，选择应用较为普遍的AT89C51单片机、DS18B20数字式温度传感器、LED显示器、步进电机和红外遥控接收装置。在软件设计方面采用了模块化的程序设计，为以后的升级或扩展做准备。

关键词：AT89C51单片机；温度控制；LED显示器；DS18B20传感器；红外遥控

随着科学技术的发展，温度控制在工业自动化、家用电器、环境保护、安全生产和汽车工业中，都有着非常广泛的应用。单片机具有很多的优点，比如高精确度、高灵敏度、高响应速度、耗能少等特点，所以非常适合嵌入式控制。用DS18B20作为开关检测温度的传感器，它既可以测量温度又可以作为A/D转换器使用，能够直接输出数字量，并且还可以实现多点测量。用DS18B20与AT89C51构成的电路较为简单，几乎不需要其它元器件。同时其逻辑控制由软件来运行，很容易的就可以实现各种控制，不受外界环境的影响。此外，还可以用红外遥控器控制开关，这样更具人性化。

本温控窗户开关是用于对外部环境温度进行检测和控制的全自动智能调节开关，它具有安全可靠、操作方便等特点。此智能开关的生产、销售将会带来很大的经济利益和社会效益。

1 温控原理

基于单片机的温控窗户开关原理如下图1所示。

用户可以通过键盘输入设定的温度范围，温度采集由DS18B20芯片来完成，它将采集到的温度信息转化为数字信号输入到单片机中，并在LED上显示出当前的温度，同时单片机将当前温度与用户设定的温度范围进行比较，进而传输信息到输出电路。

2 系统的硬件设计

系统的硬件结构主要由温度检测电路、键盘与显示电路、红外检测电路、输出控制电路等组成。具体的电路功能如下。

⑴温度检测及控制电路部分。温度检测电路用温度传感器DS18B20来实现。该元件与单片机连接只需要一根I/O线。DS18B20的DQ引脚是数据线，与单片机的P3.0连接，该传感器的温度检测和数据传输集中在一个芯片上，提高了电路的抗干扰能力。

⑵显示部分的设计。本设计中P0口和P2口的部分位作为动态显示器的显示输出口，段码由P0口并行输出到4位LED显示器，位码有P2.0，P2.1，P2.2，P2.3轮流输出。

⑶键盘设计。本设计中由于设定温度只需要增加温度、降低温度和确定这三个键，因此采用独立式按键，开机后直接输入设定的温度即可。

⑷红外检测电路部分。本设计的红外检测电路采用一片HS0038元件，它具有很强的抗干扰性能，并且用法比较简单，OUT为数据线，将它与单片机的P3.1连接，人们可以用遥控器控制电机，这将使得开关的设计更为方便、人性化。

⑸输出控制电路部分。AT89C51对室内温度的调控是通过控制电机的正转与反转来进行的，当室内温度不在设定的温度范围内时将启动电机的转动。

3 系统软件设计

系统软件设计流程如图2

主程序主要完成对子程序的初始化，当初始化过后执行测温模块，并显示出当前的温度，同时完成与设定的温度范围的比较。如果有人为的控制信号，不管当前处于什么状态，单片机执行红外遥控发出的命令，如果没有红外信号，则根据单片机的信号执行输出电路。

4 结束语

本设计采用单片机对系统的温度进行采集、控制，具有键盘输入温度给定值、LED数码管显示温度、红外遥控控制的功能，实现自动控温。具有设计原理简单、易实现、测量精度高、硬件连接简单等特点，在实际的生产生活中有很高的应用价值。

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[4]石嘉顺.《基于单片机实现控制温度可调的温控开关》.