基于单片机的红外遥控热水器.docx

《基于单片机的红外遥控热水器.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的红外遥控热水器.docx（48页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。

1、摘要伴随着科学技术的发展和经济的进步，人类社会的生产力得到了显著的提升，而且信息化和自动化的水平也在不断地提高。这种趋势的推动，使得各行各业的工作效率和质量都得到了改善，同时也为人们的生活带来了更多便利，人们开始追求家用电器的智能化。现今，越来越多的微型计算机被应用于我们的工作和生活环境中，它们被称为单片机并为我们提供各种服务。这些单片机具备高性能、低功耗和小体积等特点，能够实现复杂的控制和处理任务，广泛应用于各种电子设备中，如智能家居、智能穿戴、工业控制、医疗设备等领域。单片机的应用不仅提高了设备的智能化和自动化程度，也为我们的生产和生活带来了更多的便利和效益。本文介绍了一种基于单片机的红外

2、遥控热水器的自动控制系统，系统采用了STC89C51单片机作为主控模块，通过防水型DS18B20温度传感器采集实时水温，继电器控制加热棒工作，设计了几个独立按键和红外遥控模块设置水温的上下限和定时加热，当定时时间未结束加热棒始终不工作，只有定时结束后加热棒才会根据实时温度和设置的温度上下限控制加热。同时设置了水位传感器检测实时水位自动控制上水，方便使用，且具有良好的市场价格。关键词：热水器STC89C51单片机DS18B20温度传感器红外遥控水位传感器AbstractAbstractAsscienceandtechnologyadvanceandtheeconomyprogresses,the

3、productivityofhumansocietyhasbeensignificantlyimproved,andthelevelofinformationizationandautomationisconstantlyincreasing.Thistrendhasimprovedtheefficiencyandqualityofvariousindustries,andalsobroughtmoreconveniencetopeopleslives.Asaresult,peoplebegantopursuetheintelligenceofhouseholdappliances.Today

4、,moreandmoremicrocomputersarebeingappliedtoourworkandlivingenvironments,theyarecalledsinglechipmicrocomputersandprovideuswithvariousservices.Thesesingle-chipmicrocomputershavethecharacteristicsofsmallsize,lowpowerconsumption,andhighperformance.Theycanrealizecomplexcontrolandprocessingtasksandarewide

5、lyusedinvariouselectronicdevices,suchassmarthomes,smartwearables,industrialcontrol,medicalequipment,andotherfields.Theapplicationofsingle-chipmicrocomputersnotonlyimprovestheintelligenceandautomationlevelofequipmentbutalsobringsmoreconvenienceandbenefitstoourproductionandlife.Thisarticleintroducesan

6、automaticcontrolsystemforaninfraredremote-controlledwaterheaterbasedonasingle-chipmicrocomputer.ThesystemusestheSTC89C51singlechipmicrocomputerasthemaincontrolmodule,collectsreal-timewatertemperaturethroughawaterproofDS18B20temperaturesensor,controlstheheatingrodthrougharelay,andsetsseveralindepende

7、ntbuttonsandaninfraredremotecontrolmoduletosettheupperandlowerlimitsofwatertemperatureandtimedheating.Whenthetimedtimeisnotover,theheatingroddoesnotwork,andonlytheheatingrodwillcontroltheheatingbasedonthereal-timetemperatureandthesettemperaturerangeafterthetimedtimeisover.Atthesametime,awaterlevelse

8、nsorissettodetectthereal-timewaterlevelandautomaticallycontrolthewaterinlet,whichisconvenienttouseandhasagoodmarketprice.Keywords:waterheater；STC89C51single-chipmicrocomputer；DS18B20temperaturesensor；Infraredremotecontrol；waterlevelsensor目录第1章绪论-1-Ll设计背景和意义-1-1.2 国内外研究现状-1-1.3 本设计的研究内容及结构安排-2-第2章系统方

9、案选择-4-2.1 硬件方案的选择-4-2.1.1 主控芯片的选择-4-2.1.2 温度传感器的选择-5-2.1.3 显示器件的选择-5-2.1.4 无线遥控的选择-6-2.2 系统总体方案-6-2.3 本章小结-7-第3章系统硬件电路设计-8-3.1 STC89C51单片机系统设计-8-3.1.1 STC89C51概述-8-3.1.2 STC89C51的最小系统-8-3.2 LCDI602液晶显示电路的设计-10-3.2.1 LCDI602液晶显示的概述-10-3.2.2 LCD1602工作原理-11-3.3 DS18B20温度传感器的设计-13-3.3.1 DS18B20温度传感器的概述-

10、13-3.3.2 DS18B20温度传感器的工作原理-13-3.4 HXI838红外一体接收头的设计-16-3.4.1 HX1838红外一体接收头的概述-16-3.4.2 HX1838解码原理-17-3.5 蜂鸣器电路的设计-18-3.6 继电器驱动电路的设计-18-3.7 独立按键电路的设计-19-3.8 水位传感器电路的设计-19-3.9 本章小结-20-第4章系统程序设计-21-4.1 软件开发环境介绍-21-4.2 系统重要程序介绍-21-4.2.1 LCDI602显示程序的设计-21-4.2.2 DS18B20温度采集程序的设计-24-4.2.3 红外解码程序的设计-27-4.2.4

11、 主程序的设计-30-4.3 系统软件的测试-33-4.4 本章小结-33-第5章系统仿真和实物测试-34-5.1 系统仿真-34-5.2 实物测试-38-5.3 本章小结-42-总结与展望-43-致谢错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。附录错误!未定义书签。附录A系统原理图错误!未定义书签。附录BPCB图错误!未定义书签。附录C元器件清单错误!未定义书签。附录D主程序代码错误!未定义书签。第1章绪论1.1 设计背景和意义随着科技的发展和进步带动人们生活水平的提高，热水器成了智能化的热点。热水器一开始用于工业，然后逐渐发展成家用电器。在过去，传统的燃气热水器是最先被开发出来的，它容易受

12、水压的限制，而且安全性也不高，因此每年都会发生燃气热水器的爆炸、中毒等事故。为改变这一缺点，人们又研制出电热水器和太阳能热水器等等未找到引用.从产品结构上来看，由于市场环境的变化，燃气热水器产品在消费者中的地位开始下滑，而电热水器则越来越受到消费者的追捧。对用户而言，燃气热水器无疑是一个不太友好的存在。从对其持观望态度的消费者比例来看，就足以见得，燃气热水器在国内市场已经失去了大批用户。自电热水器问世以来，研究电热水器的方向主要为节能、安全和自动控制，其中自动控制应用起步较晚，所以有着较大的发展前景。然而，目前市场上销售的热水器，主要是手动控制，电路复杂，且容易发生触电，造成安全隐患，而红外遥

13、控热水器系统恰好避免了这一问题。随着我国近些年家电下乡政策的发布，电热水器作为现代生活的必需品，它的的使用更加广泛。本次设计系统模拟普通热水器，设计定时功能做到节能减排的同时，实现红外遥控远程控制减少外围设备，操作简单易学，系统可靠性高，满足人们的沐浴需求,提高人们的生活质量。采用51单片机对热水器进行水温控制，水温控制在工业生产中发挥着非常重要的作用，它在家电智能化的发展中也扮演着无可取代的角色。水温太低或者太高，都会让水无法发挥出它的价值，导致水的浪费。尤其是在当今世界上，水已经变得十分紧缺的时候，我们更要把水的温度控制好，把每一份水资源都充分利用起来。温度作为一个最常用的被控量参数，我们

14、对温度的要求不断提升，从精度到与红外遥控技术结合，使得该系统具有灵活性大和控制方便等优点。单片机以其功能性强、体积小、可靠性高、成本低和开发周期短等优点，都使得本次设计更加方便。所以，智能电热水器成为家庭生活的必需品，在国内就还存在研究的意义，在市场上还有着极大的发展潜力。1.2 国内外研究现状德国西门子公司是国外起步较早的热水器公司，西门子公司的漏电保护的技术是研发的首家公司，并且领先其他公司的技术，得到了全球各地的认可。除此之外，据了解,在这种电热水器上安装了这种安全电流自我检测装置，它可以随时检测电器漏电的状况。如果发现有漏电现象，它就会在发生故障的同时及时报警。西门子公司储水式电热水器

15、使用的德国新电脑温控技术，使得热水器不仅出水的温度均匀恒定，也使出水量稳定，满足人们的沐浴享受。西门子储水式电热水器使用相当厚的保温材料，这使得热水器的保温效果非常突出，从而起到节能的作用，让用户在花费较低电费的同时享受到舒适的热水服务，最大程度上满足了人们的需求。综上所述，西门子储水式电热水器由于其高性能、安全环保、性价比高等优点，值得人们的关注和使用，当前该热水器已经获得消费者一致好评，成为一款备受关注的品牌产品。反观国内，电热水器在我国发展了数十年，其发展历程也是波澜壮阔。在上个世纪八十年代末，我国第一台电热水器诞生，随着国外品牌的进入，国内大厂家也将注意力转移到了储水式电热水器上面，至

16、今我国的热水器技术水平稳居世界前列，这一切都归功于企业对技术不断革新，归功于无数技术先驱们的不懈努力好味找到引用储水式电热水器可以适应天气的变化，安装简单，充足的供水可以持续很长一段时间，还可以实现节能减排，还可以减少用户一定的经济负担。目前国内市场上的热水器也带有防触电装置，不必分室安装，调温方便，可以安装在浴室、厨房和洗手间等地方。然而太阳能热水器受天气变化影响较大，且安装、维修方面复杂繁琐，而且因温度不能达到预定期望,加热缓慢等缺点，已经逐渐被电热水器所取代。据国家发展研究中心市场经济研究所的统计资料显示，近几年，国内电热水龙头的销量以每年25%的速度增长，再过几年，年销售额将超过500

17、亿元。众所周知，由于燃气热水器存在的安全性问题以及价格昂贵，目前已逐渐退出了热水器市场，而太阳能热水器由于其安装条件的复杂性以及容易受到气候变化的影响，也难以在市场中占有更大的份额，因此，电热水器的发展潜力巨大。为了满足人们对智能家居电器的需求，利用电子技术的研究成果改善电热水器的各种性能成为了一种趋势。随着技术的不断进步,目前我国电热水器的绝缘层整体发泡技术已经成熟，已有厂商开始尝试在产品中将温控器置入内胆，这是电热水器迈向节能、免更换的重要一步。此外，还有加热管下潜式设计、节能免更换等技术的跟进*环找取用乩。1.3 本设计的研究内容及结构安排本文研究的主要内容是首先通过DS18B20传感器

18、和水位传感器分别进行温度和水位的准确采集，然后根据设置的温度上下限和采集到的温度对比，最终自动控制继电器的吸合与关断，从而控制加热棒的工作，以及检测水位高低，控制水泵的工作。本文的结构安排如下：第1章绪论，简单介绍本课题电热水器的研究背景和意义以及国内外研究现状，给出本文的研究内容和结构安排。第2章系统方案设计，本章主要是对智能热水器各个模块的不同产品对比选择，再针对各个模块进行具体的方案论证及设计，最后给出整体系统方案。第3章系统硬件设计，本章主要对各方案的用到的主要芯片和模块进行简单的功能介绍及工作原理的阐述，并且给出了本次设计的电路原理图并且对原理图进行说明。第4章系统软件设计，本章主要

19、介绍智能热水器在KeilUViSion4的程序的设计，给出了本次设计的主程序流程图以及一些模块的子程序图，并且解释主要程序。第5章系统测试仿真，本章主要在Proteus8Professional绘制并仿真电路，检验是否能够在理想状态下达到预期功能，并且检查实际电路的焊接情况和实际功能效果。最后，对本次设计的主要工作和成果作出总结与展望。第2章系统方案选择2.1 硬件方案的选择在搭建硬件电路的过程中，首先需要对所设计的方案有一个清晰的认识，明确什么是重点，什么是关键点。在对整体的思路有了一定了解之后，我们就可以对芯片和模块进行对比分析，从而找到最适合本设计的硬件，最大程度减少工作量，达到预期的效

20、果。2.1.1 主控芯片的选择对比分析STC89C51、MSP430PleI6F877A三种型号的单片机，根据硬件成本、编程难易等参考因素选出一款适合于本次设计的单片机。STC89C51是宏晶公司推出的一款基于8051内核的单片机芯片，是STC51系列的一员。STC89C51采用CMoS工艺制造，包括强大的指令集、丰富的外设接口、大容量的Hash程序存储器、EEPROM数据存储器、可编程定时器/计数器、A/D转换器、UART串行通信接口等。此外，STC89C51还具有低功耗、高性能、可扩展性好、易于编程等特点，广泛应用于各种嵌入式系统中，特别是在智能家居、智能交通、工业自动化、医疗设备等领域得

21、到了广泛的应用，对于本次设计是一个非常不错的选择。MSP430是德州仪器（TD公司推出的一种超低功耗的16位单片机。它采用了精简指令集（RlSC）架构，具有典型特点，如功耗低、数据处理与运算功能强大和集成度高”!未找四用.但是该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中，开发工具具有一定的学习门槛，难度较大，集成的外设较少，在某些应用的环境下需要使用外部芯片才能实现特定功能，且价格超出预算，所以在一些简单设计中不宜使用。PlCI6F877A是一款由MiCrOChiP公司开发的8位微控制器，它采用了RISC架构，具有集成了丰富的外设、存储器容量较大、强大的中断处理能力、易于使用等特点。PI

22、C系列单片机的硬件系统设计简洁，指令系统设计精简侑划未找到引用但是由于其较多的外设和较大的存储器容量，PIC16F877A的体积较大，这可能会对某些特定的应用场景产生影响，相对于一些低功耗微控制器来说，PIC16F877A的功耗较高，虽然PIC16F877A具有丰富的开发工具支持，但这些工具的价格相对较高，可能会对一些预算有限的设计产生影响。综合上述对三种单片机的描述，考虑到程序学习和编写难度以及价格成本，最终决定采用宏晶科技公司的STC89C51单片机作为主控芯片。2.1.2 温度传感器的选择对比分析热敏电阻、AD590、DS18B20三种温度传感器，根据硬件成本、测量精度和范围、信号转化等

23、参考因素选出一款适合于本次设计的温度传感器。热敏电阻的优点是价格便宜、稳定性好，不易受外界干扰，但是缺点也十分明显，热敏电阻的阻值与温度关系曲线不是线性关系，实际应用中，需要用数学方法建立阻值与温度的关系It如未找到引用二对此，就要多次实验测量、计数，在通过数学建模的方式得出规律，还要设计A/D转换电路，实现模拟量到数字量得到转换。基于上述得方法，不仅复杂麻烦，硬件成本提高，且测量计数和建模、数模转换都会产生误差，从而影响实际温度得采集，所以不采用热敏电阻。AD590温度传感器的输出电流会随温度的变化而变化，在0时输出电流约273A,输出电流与温度呈线性关系，每增加IK(1)电流增加lAo并且

24、工作电压为430V,不能小于4V,小于4V出现非线性未找到引用在电流、电压都不能准确的、有规律变化情况下，就要至少设计两个A/D转换电路，多次转换之后，误差增大，成本也提高不少，所以不采用AD590。DS18B2O温度传感器为数字传感器，一般为一个温度传感器和一个数字转换芯片组成，只需要一条数据线进行数据传输，与单片机连接时只需占用一个I/O口*R!未找到引用能够直接转换温度成为数字信号进行读取，可以去除A/D模块，降低硬件成本，简化系统电路。DS18B2O又防水、防腐蚀、抗震动性能，且采用不锈钢封装，在浸没水中也不会轻易产生铁锈，测量范围为55C+125C,分辨率可选，响应也快可以满足室内温

25、度采集的需要。综上对比三种温度传感器的描述，因DS18B20温度传感器有防水、测量范围广和精度高以及信号转换简便的特点，所以选为本次设计的温度采集芯片。2.1.3 显示器件的选择对比LED数码管、LCD1602、LCD12864三种显示模块，根据硬件成本、显示内容丰富度等参考因素选出一种合适的显示屏。LED数码管价格便宜，可以显示数字和字母，但是像“C”这样的字符不能显示,有共阴和共阳极之分，也有七段和八段之分未找.用”，要显示一个xxx.xx”的温度，需要4个七段，1个八段，共需35个LED灯和1个小数点LED灯，焊接的工作量就增大了，并且占用的I/O也很多，这就需要驱动芯片来驱动LED数码

26、管从而减少I/O口的占用，但是本身单片机I/O口流出电流比较小，驱动不了LED数码管，还需接三极管放大电流，电路比较复杂，硬件成本提高，所以不采用LED数码管。LCDI602是一种字符型液晶显示模块，可以显示2行字符，每行显示16个字符，通常用于电子产品的显示界面。其因功耗低、体积小、轻巧超薄、显示内容丰富在低功耗应用系统中得到了广泛的使用，显示内容可以是字母、数字以及自定义字符，当中每个字符由5*7的点阵组成，使用+5V电源供电，既可采用串行数据传输也可采用并行数据传输，串行输入只需要一个do口，价格便宜，性价比高*怵找涧用LCDl2864液晶显示屏是一种12864点阵点阵液晶显示模块，通常

27、用于电子产品的显示界面。其因功耗低、体积小、重量小，被广泛应用于电子产品中，LCDI2864液晶显示器能显示8X4行16*16点阵的汉字和图形的显示*球例引用.,但是通常使用并行接口与控制器连接，需要使用多个I/O口，比较复杂，且价格较高，所以不采用LCD12864O综合上述三种显示屏描述，LCD1602显示内容丰富，成本较低，更适合本次设计。2.1.4 无线遥控的选择对比红外一体接收头HX1838和PT2262无线遥控，根据硬件成本和操作简单等参考因素选出一款适合于本次设计的无线遥控。该接收头体积小、寿命长、密封性好高灵敏度，可以接收较远的红外信号*物未找到引用oHX1838的工作电压范围为

28、2.7V-5.5V,非常适合于嵌入式系统或电子产品的设计，可以对接收到的红外信号进行解码，输出相应的数字信号，方便后续处理。HX1838只需要接收头和少量的外围元件就可以完成红外遥控信号的接收和解码，电路简单易于设计。基于上述优点，让其在智能家用电器中广泛应用。PT2262和PT2272是一对数据编码、解码的红外遥控发射/接收芯片。PT2262正常工作电压为9V12V,已经超出单片机的供电电压，其发射单元和载波振荡器集于一身,价格稍贵，并且在实际电路中，PT2262和PT2272在使用中要求地址端的硬件连接完全相同哦!未找到引用综上两种无线遥控对比，红外遥控硬件电路简单，更适合本次设计。2.2

29、 系统总体方案经过上述对各个模块的简单介绍，本次设计选择STC89C51作为主控模块，用红外遥控和独立按键设置温度限值，水位传感器和DS18B20温度传感器同时分别采集实时水位和温度，在对比设定的温度限值，温度高于上限值蜂鸣器报警，低于下限值继电器吸合，开始加热，此时，水位至少要高于低水位传感器。实时水位低于低水位传感器时,水泵工作，开始自动上水，直至水位到达高水位传感器才停止。同时，设定了定时功能,同样由红外遥控和独立按键控制，在定时时间内，水温低于温度下限值时，继电器不立即吸合，等到定时时间结束，继电器才吸合，加热棒工作。实时温度、水温高低、温度限值和定时时间都在LCD1602显示屏上显示

30、。本设计的具体的系统方案如下图2-1所ZjSo图2-1系统结构图2.3 本章小结本章主要讲述了对芯片和模块的对比和选择，基于操作轻松、编程简单、维修便捷和成本较低的原则，芯片选择了STC89C51单片机；基于成本较低、内置数模转换的原则，温度传感器选择了DS18B20；基于显示字符丰富，连接简单和成本较低的原则；显示器选择了LCD1602,基于连接简单的原则，无线遥控选择了红外遥控。最后对整体的系统方案进行了设计，模拟热水器的水箱设计了高低水位传感器，并且根据水位信息控制水泵的工作。最后对各个模块实现的功能做了预期的效果，如DS18B20正确采集温度，LCD1602正确显示信息，水位传感器正确

31、检测水位，红外遥控能正确设置温度上下限和定时时间，水泵能自动上水等。第3章系统硬件电路设计3.1 STC89C51单片机系统设计3.1.1 STC89C51概述STC89C51是MCS-51体系结构，具有8位CPU和最高33MHz的工作频率。STC89C51的存储器包括64KB的FIaSh存储器和IKB的RAM存储器，40个引脚，32位I/O口，串口通信，SPl总线，PWM输出等功能。它具有低功耗、高性能、易于学习和使用等特点，广泛应用于工控、汽车电子和家电控制等领域。3.1.2 STC89C51的最小系统首先，任何一个电子产品都需要有合适的电源。STC89C51的工作电压在4V5.5V,若用

32、三节干电池供电，电压在4.5V左右，虽然能让单片机工作，但是干电池的电压不如直流电源的稳定性好，就要增加电容器进行电源稳定和滤波，这样就略显麻烦，所以采用直流电源数据线供电。DC-002是一种电源插座，也称为直流电源插座。将其与数据线连接，以提供电力供应。DC-Oo2插座通常具有两个引脚，其中一个是中心引脚（正极），另一个是外部引脚（负极）。单片机第40号引脚VCC接+5V电压，第20号引脚GND接地。电源接口电路如图3-1所示。PlDC-002L-Loswl双掷开关图3-1电源电路其次，晶振主要作用是提供一个稳定的时钟信号，使得单片机能够按照预定的时序工作。当单片机上电之后，晶体振荡器会开始

33、工作，产生一个稳定的频率信号，这个频率信号会被单片机内部的时钟电路所接收，并且用于同步单片机内部的各种操作，使得这些操作能够按照预定的时序进行。由于单片机内部本身有振荡电路，XTALl和XTAL2分别为外部振荡器输入、输出引脚，用于连接外部振荡器，所以外部连接一个晶振和两个电容并联的电路，构成并联谐振电路，提供稳定的振荡电压。本次设计采用12MHZ晶振，经过12分频后一个指令周期刚好Ius,这样的设计可以帮助那些需要进行计时的程序，在计算时间时更加准确和方便。同时，如果需要扩充或改写程序，也能更加轻松地进行操作。因此，这种方案具有良好的可拓展性和灵活性，可以为后续的开发和应用提供更多的可能性。

34、而选择电容时，一般晶振频率越高，电容值越小，电容值对频率大小起到微调作用耒找则用12MHz的晶振频率采用30PF的电容较为常见。晶振电路如图32所示。图3-2晶振电路最后，复位电路是一种用于控制电路启动和停止的电路，它的作用是在电路启动时将所有部件初始化，并在电路出现异常时将其强制停止。复位信号发生器一般采用RC电路，RC电路由一个电阻R和一个电容C组成，当单片机上电时电容C开始充电，当充电电压达到一定程度时，单片机复位引脚达到高电平（复位状态）。当电路上电或复位信号输入时，复位信号发生器会输出一段时间的低电平复位信号，使电路中的所有器件回到初始状态。复位信号检测器用于检测电路中的复位信号，通

35、常采用门电路或者比较器电路实现。当复位信号消失，复位信号检测器会输出一个高电平信号，表示电路已经完成复位，可以开始正常工作了。对于复位电路设计，上电瞬间，复位按键未被按下,电容两端电压不能突变，10K电阻与RST引脚串联，电压全部加在电阻上，RST输入的电平为高，单片机实现上电复位。IOK电阻是用来限制复位信号的电流大小的，当复位电路发出复位信号时，通过这个IOK电阻，复位信号的电流被限制在一个较小的范围内，这样就可以保证复位信号的电平稳定。当单片机正常工作时，10UF电容开始充电，电阻上电压全部转移到电容上，按下复位按键，电阻和电容同时被短路，RST输出为高电平，实现手动复位。IOuF电容的

36、容值较大，可以在较短的时间内存储大量电荷，从而能够有效地过滤掉较高频率的噪声信号，保证复位信号的稳定性。单片机运行时，在RST引脚上引脚上加上持续时间大于两个2个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作*怵找到复位电路如图3-3所示。复.按键3OIIOK2IOUFvcc图3-3复位电路STC89C51单片机完整的最小系统包括单片机本身、电源、复位电路和晶振电路,如图3-4所示。单片机最小系统图 3-4 STC89C51Col 2 34 5 67 P E-N 7 6 5 4 3 2 10MPQPQPQ2PQPQPQPQPQ3ALE一PSENP2,P2P2P2P2P2P2P2PLOPLlPL2P13

37、PL4PL5PL6PL7RSTPiOPUP2Pi3P14P3L5Pi6P3L7XTAL2XIALlGsD筌 38 5Z 36 35 X 33 卫 31 30 29 26 至 24 23 6213.2 LCD1602液晶显示电路的设计3.2.1 LCD1602液晶显示的概述LCDI602是一款基于液晶显示技术的字符型显示模块，它具有16列2行的显示区域，每个区域可以显示一个5x8点阵的字符，总共能够显示32个字符。LCD1602的显示效果清晰、稳定，且功耗低，非常适合用于嵌入式系统、单片机等小型电子设备中哦,未找到引用。LCD1602由液晶显示屏、驱动芯片、背光源等组成。其中，液晶显示屏是LCD

38、I602的核心部件，它采用STN液晶材料，具有高对比度、低功耗、长寿命等特点。驱动芯片包括控制器和驱动器两部分，控制器负责接收外部信号并对液晶显示屏进行控制，驱动器则根据控制器的指令来驱动液晶显示屏的每个像素点.叫来找到引用LCD1602的使用非常方便，只需要将其与单片机或其他设备进行连接，通过向LCDl602发送指令或数据来控制显示内容。同时，LCD1602还具有背光源，在暗环境下可以通过控制背光源的开关来提高显示效果。LCD1602液晶实物图如图3-5所示。图3-5LCDI602液晶实物图3.2.2 LCD1602工作原理LCDI602一共具有11条指令怵期1引用“，如表31所示。当需要显

39、示预定义的字符时，可以直接调用LCD1602内置的字符库，而如果需要显示自定义字符，则需要将自定义字符写入CGRAM中。通过这种方式，单片机可以直接调用CGRAM中的自定义字符，并显示出ASCn码表中的所有字符。自定义字符最多可以显示8个僮*味找到引用，要合理使用。单片机向LCD发送显示指令，告诉LCD需要进行哪种显示模式、光标模式等操作。指令的发送需要通过控制器将指令码写入LCD的指令寄存器中，将准备好的字符或图形数据写入DDRAM中。发送数据需要通过控制器将数据码写入LCD的数据寄存器中。将DDRAM中存储的数据显示在LCD上。显示数据的过程中，LCD会将数据转换为液晶分子的方向，从而显示

40、出来。同时，LCD的背光也会被打开或关闭，以便显示更清晰。表31LCDI602指令表指令功能清DDRAM和AC值归位AC=O,光标、画面同HoME输入方式设置设置光标、画面移动方式显示开关控制设置.显示、光标及闪烁开、关光标、画面位移光标画面移动、不影响DDRAM功能设置工作方式设置（初始化指令）CGRAM地址设置设置CGRAM地址DDRAM地址设置设置DDRAM地址读BF及ACfi读忙标志BF值和地址计算器AC值写数据i入DDRAM或CGRAM中读数据从DDRAM或CGRAM数据读出控制LCD1602需要学会读状态、写指令、读数据、写数据操作，R/W为读写控制端,RS为寄存器端。通过控制RS

41、线的高低电平，可以实现在LCD1602中写入数据或者指令，从而达到各种不同的显示和控制效果。E端口是LCD模块的使能端口，它与LCD模块的读写操作相关。当E端口从低电平变为高电平时，LCD模块将会根据RS端口的电平状态来确定接下来将要读取或写入的是数据还是指令。然后，在E端口下降沿时，LCD模块将会读取DBO-DB7端口上的数据或指令，并进行相应的处理操作。当E再次变为低电平时，说明LCD模块完成了一次读取或写入操作。需要注意的是，LCD模块与单片机之间的通信需要遵循一定的时序和信号规则，否则会导致LCD显示出错或者无法正常工作。在实际开发应用中，需要对LCD模块进行详细的了解，并结合具体应用

42、场景进行相应的编程和调试。具体的操作对应的引脚电平如表3-2所示。表32LCDI602操作指令对应的引脚电平读指令写指令读数据写数据输入RS=L,RW=H,E=HRS=L,RW=L,D0D7=指令码，E=高脉冲RS=H,RW=H,E=HRS=H,RW=L,DO-D7=数据，E=高脉冲输出D0-D7=指令无D0-D7=数据无LCD1602读操作时序如图3-6,写操作时序如图3-7所示。图3-6LCD1602读操作时序图图3-7LCD1602写操作时序图将DO-D7与单片机的PO端连，序号依次对应。VL端接上一个IOK的电位器，采用电压控制，在不同的场合下，调整LCD的亮度使得能够屏幕清晰。RS端

43、接P1.4,R/W端接P1.5,E端接Pl.6。具体LCD1602电路图如图38所示。图3-8LCD1602电路图3.3 DS18B20温度传感器的设计3.3.1 DS18B20温度传感器的概述DS18B20温度传感器是一种数字温度传感器，由美国达拉斯半导体公司生产。它可以通过单总线接口与微处理器相连，只需占用单片机的一个I/O管脚，实现高精度的温度测量和数据传输。可实现数据线供电，供电电压为3.05.5V,温度以12或9位二进制数字表示，温度范围-55C+125CDS18B20温度传感器采用了独特的数字温度传感技术，具有精度高、抗干扰能力强、体积小、功耗低等特点“怵找涧用此外，DS18B20

44、还具有防水、防尘、耐高温等优点。因此，DS18B20温度传感器在电子设备、工业自动化、医疗器械、汽车电子等领域得到了广泛应用。3.3.2 DS18B20温度传感器的工作原理DS18B20的工作原理是基于热敏电阻的温度转换技术和单线总线通信技术，通过将温度转换成数字信号并通过单线总线传输，实现温度数据的获取。根据DS18B20的通讯协议，简单复位是将数据引脚拉低，保持至少480us,然后拉高数据引脚，等待15-6OUS即可完成。复杂复位是在简单复位的基础上，需要向DS18B20传感器发送一个复位指令,指令中包含了读取DS18B20传感器ROM存储器中的地址信息和温度转换参数等。下面表32为ROM

45、指令表，表33为RAM指令表。表3-3DS18B20ROM指令表指令约定代码功能读ROM33H谈DS1820温度传感器ROM中的编码（即64位地址）符合ROM55H发出此命令之后，接着发出64位ROM编码，访问单总线上与该编码相对应的DS1820使之作出响应，为下一步对该DS1820的读写作准备。搜索ROMOFOH用于确定挂接在同一总线上DS1820的个数和识别64位ROM地址。为操作各器件作好准备。跳过ROMOCCH忽略64位ROM地址，直接向DS1820发送温度变换命令。适用于单片工作。告警搜索命令OECH执行后只有温度超过设定值上限或下限的片子才做出响应。表3-4DS18B20RAM指令

46、表指令约定代码功能温度变换44H启动DS1820进行温度转换，12位转换时最长为75OmS（9位为93.75ms）。结果存入内部9字节RAM中。读暂存器OBEH读内部RAM中9字节的内容写暂存器4EH发出向内部RAM的3、4字节写上、下限温度数据命令，紧跟该命令之后，是传送两字节的数据。复制暂存器48H将RAM中第3、4字节的内容复制到EEPRoM中。重调EEPROM0B8H将EEPROM中内容恢复到RAM中的第2、3字节。读供电方式0B4H读DS1820的供电模式。寄生供电时DS1820发送“0”，外接电源供电D接820发送TDS18B20温度传感器单总线控制时序图如图3-9所示。线型表示：

47、DS18B20拉低主器件拉低电阻拉高图3-9DSI8B20单总线控制时序图温度转换完成后的温度值以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在单片机的内存中。前5位为符号位，后11位为数值位。当符号位为。时，表示测得的温度值为正值，可以直接将数值位转换的数值乘以0.0625得到实际数据值；当符号位为1时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，将测得的温度值取反加1,再乘以0.0625得到实际数据值速找到引用表3-4是一部分温度值对应的二进制温度数据。表3-5DS18B20输出的温度值温度值二进制输出十六进制输出+125C000001111101000007D0h+85C00000101010100000550h+25.062500000001100100010191h+10.125C000000001010001000A2h+0.5C00000000000010000008h0*C00000000000000000000h-0.5CHllIlllIlll1000FFF8h-10.125*CIlllHll0101HlOFF5