中国科技论文在线
www.paper.edu 基于89C52单片机的家用通风控制系统的设计 程灿，乔莹，高婷
中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州（221008）
E-mail：chengcan2009@yahoo
摘要： 为了提高家居环境，实现房屋通风的自动化与智能化，本文介绍一种基于89C52单片机的家用通风控制系统，该系统可以实现对室内温度过低和雨天自动关窗以及对室内温度过高和晴天自动开窗等功能。系统含有键盘和LCD电路，可以对系统的过程进行控制和显示。实验结果表明系统可靠性高，成本低，有较高的使用价值。 关键词：自动化；智能化；单片机；通风；控制
中图分类号：TP368.2
1．引言
在日常生活中，单片机得到越来越广泛的应用。它体积小、重量轻、集成度高、抗干扰能力强、性价比高，尤其适合应用于小型的自动控制系统中[1]。人们生活水平在不断提高的同时，对家居环境的要求也在不断提高，而房屋通风的好坏是评价家居舒适度的重要因素之一，其中房屋通风主要是依靠窗户的开关来实现的。euht终端
目前，一些发达国家早已实现了家居窗户通风的自动化与智能化，但是在我国相对比较落后[2]。在我国市面上流行的开窗机主要有人工开窗机和电动开窗机两种，如常见的手摇式开窗机、链条式自动开窗机、平推式电动开窗机、立转式电动开窗机、中悬式电动开窗机、上悬式电动开窗机和推杆式电动开窗机等。虽然我国开窗系统已经实现了电动开关，但是人的行为在其中仍然起到主导作用。鉴于此，本文设计了一种基于89C52单片机的家用通风控制系统，该系统在电动开窗系统的基础上实现了自动化与智能化，为人们提供了一个更舒适、方便的家居环境。
2．系统工作原理
家用通风控制系统的工作原理框图如图1所示。
从该框图不难看出，系统功能由89C52单片机及其外围器件协同完成。由于在系统中所有的电压均为5V，故单片机通过7805稳压电源供电；独立键盘作为人机接口，通过单片机I/O口输入，从而实现手动控制与人工调节功能；雨传感器将检测到的电压高低电平输入到单片机I/O口而实现雨传感功能来控制开窗机指示灯的亮与灭进而控制窗户的开与关；DS18B20是一款常用的数字温度传感器，它能将检测到的温度值转化为数字量输入到单片机中，通过单片机而实现相应温度控制功能；扩展的E2PROM电路主要是完成人工设定高温预警温度值时起到掉电储存记忆功能；控制电路主要是开窗机的指示灯
导盲仪部分，由于在单片机小系统板上无法实现现实中的窗户开关功能，所以这个部分主要是通过两个继电器控制两个指示灯的亮与灭从而模拟现实中的开关状态，当红灯亮绿灯灭时，代表应该开窗，反之绿灯亮而红灯灭时则代表应该关窗，而当两者都灭时表示正常状态，应保持原来状态不变，但不会出现两者同时亮的可能；LCD模块由1602液晶实现，LCD主要是起到显示功能，把所有动作很醒目的显示在液晶屏上，使人们能比较直观的了解控制器目前的工作状态。
3．系统硬件设计
3.1 单片机模块
家用通风控制系统的单片机模块的原理图如图2所示。
图2 单片机模块的原理图
在本模块中P0口外接10K上拉电阻，作为1602液晶显示器的数据端口D0~D7；P1口P1.0~P1.4作为独立键盘B0~B4使用，P1.5为LCD数据/命令选择端LCD_RS，P1.6为LCD 使能端LCD_EN，P1.7为LCD读/写选择端LCD_RW；P2口P2.0、P2.1作为控制模块的输入端使用，P2.2口为雨感应器的数据端口，P2.3作为DS18B20数据口，P2.4、P2.5为E2PROM 芯片的数据口与时钟接口；晶振电路中选用两个30PF的负载电容和12MHZ晶振；复位电路电解电容值为10UF，外加两个1K及10K电阻。
3.2 温度传感器模块
家用通风控制系统的温度传感器模块原理图如图3所示。
图3 温度传感器模块原理图
DS18B20数字温度传感器为一线总线式数字温度传感器，共有三个管脚VCC、GND和I/O，由于在本设计中DS18B20采用外部电源供电，故VCC管脚直接接电源，GND接地，数据总线口I/O通过10k电阻接单片机P2.3口。
3.3 雨传感器模块
家用通风控制系统的雨传感器模块原理图如图4所示。
www.nh87图4 雨传感器模块原理图
雨传感器部分的电路相对较为简单，在这部分电路中所用的雨传感器实际上是一块塑料板，板上镶嵌有类似于梳状的附铜片。当感应干燥时，A组铜片1、2、3、4与B组铜片5、6、7是由塑料板隔开的，A与B两点之间的电阻为无穷大；但当有水浸湿传感器之后情况就大不一样了，由于水是良导体，故在电学上相当于A、B两组铜片直接相连了。
原理图中，A组铜片与电源VCC相连，而B组铜片通过10K滑动变阻器与地GND相连。显而易见，当干燥时，输出端口YU上电压约为0V，即接地，故输出低电平；反之，当浸湿之后，A、B导通，此时输出端口显然输出高电平。正因为有了这样的高低电平变化，故单片机P2.2口的输入就能通过单片机很容易实现雨传感的功能，雨传感器模型如图5所示。雨传感器部分的电路相对较为简单，在这部分电路中所用的雨传感器实际上是一块塑料板，板上镶嵌有类似于梳状的附铜片。当感应干燥时，A组铜片1、2、3、4与B组铜片5、6、7是由塑料板隔开的，A与B两点之间的电阻为无穷大；但当有水浸湿感应器之后情况就大不一样了，由于水是良导体，故在电学上相当于A、B两组铜片直接相连了。
原理图中，A组铜片与电源VCC相连，而B组铜片通过10K滑动变阻器与地GND相连。显而易见，当干燥时，输出端口YU上电压约为0V，即接地，故输出低电平；反之，当浸湿之后，A、B导通，此时输出端口显然输出高电平。正因为有了这样的高低电平变化，故单片机P2.2口的输入就能通过单片机很容易实现雨感应的功能。
3.4 LCD模块
家用通风控制系统的LCD模块原理图如图5所示。
图5 LCD模块原理图
在LCD液晶显示电路中可以看出，1602液晶的第一管脚VSS接地GND；第二管脚VDD 接电源VCC=+5V；第三管脚为液晶显示偏压信号接口，通过10K滑动变阻器接地，用于调节液晶的显示亮度；第四管脚数据/命令选择端RS接单片机P1.5控制液晶的写入；第五管脚读写选择端R/W接单片机P1.7，在本系统中，由于只往液晶写数据显示，而不用从液晶读数据，故RS的作用时通过电平的高低变化来控制数据和指令的写入；第六管脚使能端EN接单片机P1.6口；第七到十四管脚时液晶的数据端口，借助10k上拉电阻接单片机P0口；第十五管脚背光源正极BLA通过10欧电阻接地，十六管脚背光源负极接地。
3.5 控制模块
家用通风控制系统的控制模块原理图如图6所示。
图6 控制模块原理图
控制电路部分的功能是由单片机通过两个继电器控制开窗指示灯的亮灭，暗指窗户的开关状态。系统板上红灯为关窗指示灯，无论出现的是什么状况，一旦红灯点亮就表示应该关窗；同理，绿灯为开窗指示灯，一旦绿灯点亮，则应开窗。
防辐射口罩
由于单片机I/O口的电流不足以控制9013NPN三极管的开关状态，故在两个三极管的一侧都加了3k上拉电阻，通过VCC的电压控制三极管的开关。
当P2.0、P2.1两口输出低电平时，三极管导通，此时有电流通过继电器，使继电器吸和，这样一来，继电器另一端的发光二极管便会因两端的电压足够大而点亮。同时，为避免
过大的电流烧坏发光二极管，故在二极管与地之间接上了330欧姆的限流电阻，以防止电流
过大。在三极管与继电器之间并上一个反向二极管的目的是起到稳压作用，防止反向电流击
坏继电器。
当雨传感器检测到高电平时，红灯自动点亮，表示有雨，应该立即关窗。而当温度传感
器输入单片机的温度超过设定的高温预警信号时，绿灯自动点亮，表示屋内温度过高，应立
即开窗，实现通风功能。但前提条件是目前不能下雨，而且此时没有进行手动控制，否则即
便是检测到高温也不能开窗，这就体现了单片机的优先级。
控制电路不但可以通过传感器实现自动控制功能，还可以通过键盘实现手动控制开关状
态。
亚克力纸巾盒
3.6 E2PROM模块
家用通风控制系统的E2PROM模块原理图如图7所示。
载人旅行箱图7 E2PROM模块原理图
在本系统中，E2PROM的一个功能就是人工设定高温预警值并且要能够起到记忆的效果，所谓记忆，也就是说即使是系统掉电以后再重新上电时系统中的数据就是掉电时的数据，
程序继续运行掉电之前的模式，而不用恢复到初始状态开始执行这就恰好与E2PROM芯片掉电存储功能相符，所以在系统中加上了扩展E2PROM电路。
3.7 键盘模块
家用通风控制系统的键盘模块原理图如图8所示。
图8 键盘模块原理图
由于系统所需的键盘按键数不是太多，而且单片机的管脚充分，所以本系统中采用P1
口P1.0~P1.4作为五个独立按键的输入口。图中B0、B1的功能是进行开窗机的手动控制，
当按下B0键时，P1.0口输入低电平，通过单片机控制红灯亮，即手动关窗，而B1键与之
类似，是进行手动开窗控制；B2键的功能是用于人工调节高温信号的十位，每按下一次B2
键，松手之后，高温信号十位自动加1，即高温值加10；同理B3键功能是每按键一次高温
信号个位自动加1，即高温值加1；B4键每按一次高温信号的个位自动减1，即高温值减1。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议