水族箱温度控制系统

水族箱温度控制系统

（一）系统的概述

本系统以AT89C51单片机为控制核心的测控仪，主要是为了对水族箱内的温度控制而设计的。该测控仪具有检测精度高、使用简单、成本较低和工作稳定可靠等特点，所以具有一定的应用前景。

（二）系统的要求

本系统通过单片机AT89C51控制,用18B20数字温度计采集温度。通过LCD 显示屏显示当前温度，当温度高于20℃，马达将带动风扇的转动，实现自动控制水族箱里的温度.并且随着温度每升高2℃，马达的转动速率提高一倍。当检测到的温度高于25℃时，发出报警信号。本设计将实现水族箱温度的自动化控制。

用protues软件绘制电路原理图，再根据电路原理图捍接电路板。捍接的电路板实现温度的自动化控制。

（三）系统的主要模块

１．本系统的主要组成部分

本系统为一个全自动温度检测与控制系统，由以下几个部分组成：AT89C51单片机，温度检测，显示电路，马达，及报警装置等组成。组成图如图1-1。

温度检测装置AT89C51

显示设备

马达控制

报警装置

图 1-1 温度自动控制主要组成部分

由图1-1所示，本系统的核心部分是AT89C51，此芯片是该电路的枢纽。由它先控制着温度的检测，用检测到的温度实现马达的自动控制，以及显示。若检测到的温度高于设定的值，则发出报警信号。

２. 各部分的功能

（１）AT89C51单片机：它是系统的中央处理器，担负着系统的控制和运算。

（２）温度检测装置：18B20数字温度计对水族箱内温度进行采集，将温度转换成数字。

（３）显示设备：主要是用于显示检测到的水族箱温度。

（４）马达：主要用于带动风扇的转动。

（５）报警装置：产生报警信号。

二、系统的硬件组成电路设计

系统的硬件组成部分包括：主控制器AT89C51单片机、温度传感器DS18B20、显示电路LED、马达、报警装置等构成。AT89C51连接各模块的主控制端口，初步选定将要运用到的电子元器件，再用Protues绘制原理图，再根据原理图捍接电路板。

（一）系统总硬件设计

首先对硬件系统18B20定义端口为P2.0,P2.1,P2.2和P0口控制LCD的显示，定义端口P1.5为马达控制端口，P1.7为发光二极管控制端口。首先对温度采集，将采集到的温度转换数字，采集到的温度由LCD显示屏显示。再将采集到的温度所属软件设置的哪个范围，而控制P1.5的电平输出。电路原理图如2-1所示：

E

R W RS d7d6d6d5d5d4d4d3d3d2d2d1d1d0d0d7

R S E d 0d 1d 2d 3d 4d 5d 6d 7R W XTAL2

18

XTAL1

19

ALE 30EA

31

PSEN 29RST

9

P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78

P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD

17

P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1

AT89C51

C1

22pF

C2

22pF

X1

CRYSTAL

R1

10k

33.0

DQ 2VCC 3GND 1

U2

DS18B20

R2

4.7k

23456789

1RP1

RESPACK-8

D 7

14

D 613D 512D 411D 310D 29D 18D 07

E 6

R W 5R S 4V S S 1V D D 2V E E

3

LCD1

LM016L

R3

4.7k

+88.8

Q1

NPN

C3

1nF

D1

LED-BLUE

2-1 电路原理图

电路原理图用Protues 软件绘制而成。用Protues 软件绘制电路原理图方便，快捷。Protues 软件有丰富的元件库，智能的器件搜索，智能化的连线，可输出高质量的图纸。电路原理图清晰明了。

（二）时钟电路

AT89C51芯片内部有一个高增益反向放大器，用于构成震荡器。反向放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2。在TXAL1和XTAL2两端跨接由石英晶体及两个电容构成的自激震荡器，如图2-2所示。电容器C1和C2取22pF ，选用不同的电容量对震荡频率有微调作用。但石英晶体本身的标定频率才是单片机震荡频率的决定因素。

XTAL2

18

XTAL1

19

U1

C1

22pF

C2

22pF

X1

CRYSTAL

图 2-2 时钟电路

时钟电路中，两个电容都选择22pF 的电容，电容各一端接与晶振相连，各一端接地。选择的晶振是频率为12MHZ 。此模块就是产生象时钟一样准确的振荡电路。

（三） AT89C51的复位电路

AT89C51单片机通常采用上电自动复位和开关手动复位两种方式。本系统采用上电复位电路，如图2-3所示，所谓上电复位，是指单片机只要一上电，便自动地进入复位状态。在通电瞬间，电容C 通过电阻R 充电，RST 端出现正脉冲，用以复位。

ALE 30EA

31

PSEN 29

RST

9

22pF

R1

10k

C3

1nF

图 2-3 复位电路

复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。RC 复位电路可以实现上述基本功能，但解决不了电源毛刺和电源缓慢下降等问题，而其调整 RC 常数改变延时会令驱动能力变差。

（四）单总线数字温度传感器DS18B20检测电路

DQ 为数据输入/输出引脚，连接P3.3。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源，GND 为地信号；VCC 为电源信号。图2-4为DS18B20检测电路。

P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T01417

P3.6/WR

16P3.5/T115P2.7/A1528P2.3/A11

P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A142720.0

DQ 2VCC 3GND 1

U2

DS18B20

R2

4.7k

图 2-4 DS18B20检测电路