1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 新型卫生间暖通主控电路板的设计 所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘 要 随着电子技术的迅速发展，特别是随大规模集成电路的出现，给人类生活带来很大的改变 ,尤其是应用单片机技术产品走进了千家万户， 其中温度更是工业生产中常见的被控参数 ,因此对温度控制系统进行研究是具有很广泛的意义。 本论文叙述了应用 STC12C5608AD 单片机构成的智能温度控制系统主要的功能、硬件的组成和软件的 设计。该系统的功能是通过温度传感器对温度进行采集，然后通过内置在单片机的 A/D 转换器进行模数转换，经
2、单片机处理获得控制量，通过单片机的 I/O 驱动继电器，控制暖通设备的启停，从而控制房间的温度。整个系统结构紧凑、简单可靠、操作灵活、功能强、性能价格比高。 关键词： 单片机，温度控制，继电器驱动 II The circuit board design of new type toilet HVAV ABSTRACT Along with the rapid development of electronic technology, especially with the large-scale integrated circuits, to human life has been a fun
3、damental change. Especially the products about the application of SCM technology into the thousands of families.Industrial production in the temperature is charged with common parameters, the typical temperature control system to study with a very broad meaning. This paper describes the application
4、of STC12C5608AD MCU Intelligent temperature control system consisting of main functions, the hardware and software design .This systems function is use temperature sensor gathering the temperature of room, then Conversion analog signal into digital signal with the built-in SCMs A/D converter, receiv
5、e the Control quantity after MCU processing. Through the SCMs I / O drive relays, Control HVAC equipment start and stop, So as to control the temperature of room. Overall system structure compact, simple reliable, operation nimble, function strong and cost-effective Keywords: single-chip microcomput
6、er, ， temperature control， relay driver III 目 录 摘 要 .I ABSTRACT . II 1绪 论 . 5 1.1概述 . 5 1.2课题分析和设计思路 . 5 2 系统总体设计 . 7 2.1系统的基本组成 . 7 2.2系统的基本工作原理 . 7 3 硬件构成及原理 . 8 3.1硬件总体设计 . 8 3.2单片机 . 8 3.2.1 STC12C5620AD系列单片机内部结构 . 8 3.2.2 STC12C5620系列单片机的引脚及其功能 . 9 3.2.3 STC12C5620系列单片机最小系统 . 11 3.3电源的设计 . 11 3
7、.3.1变压器 . 12 3.3.2整流桥堆 . 12 3.3.3稳压电路 . 13 3.4温度采集 . 14 3.4.1温度传感器 . 14 3.4.2单片机内置的 A/D转换器 . 15 3.5继电 器驱动 . 19 3.5.1继电器原理 . 19 3.5.2 继电器驱动电路 . 19 4系统软件设计 . 21 4.1软件功能 . 21 4.2编程软件 . 21 4.2.1创建项目 . 21 4.2.2调试程序 . 21 4.3主程序 . 22 4.4温度控制程序 . 23 结 论 . 24 参考文献 . 25 IV 致 谢 . 25 附录 . 26 附录 . 38 新型卫生间暖通主控电路
8、板的设计 5 1 绪 论 1.1 概述 单片微型机简称单片机，它是在一片芯片上集成了中央处理部件，存储器、定时器 /计数器和各种输入输出设备等接口部件。单片机是微机发展的一个重要的分支，自问世以来，性能不断地改善和提高，加上单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗小、使用方便、性能可靠、价格便宜等优点，故在工业控制、数据采集和处理、通信系统、家用电器等领域的应用日益广泛。 随着时代的发展和生活水平的提高人们对生活的质量要求也越来越高。新型卫生间暖通设备的应 用正是基于此而应运而生的。温度是一个非常重要的物理量，它与人们的生活密切相关 。 随着科学技术的发展和现代工业技术的需要，几乎在所
9、有的生产过程中都离不开温度的测量和控制。在工业生产过程中，很多时候都需要对温度进行严格的监控，否则就可能影响生产安全、产品质量、产品产量等一系列因素。因此对温度进行检测和控制就变得越来越重要。温度控制电路广泛应用于社会生活的各个领域如家电、汽车、材料、电力电子等。而单片机具有灵活、控制功能强大、抗干扰能力强等优点，使得它在得到了广泛的应用，而测温仪器中显得尤为重要。单片机在温度控制中 的应用使得人们对温度的掌控越来越容易，越来越精确。 1.2 课题分析和设计思路 本课题主要研究利用单片机设计暖通设备的启动、停止控制和恒温控制，研究内容包括：双电源设计、继电器驱动设计、温度采样设计等。 本单片机
10、温度控制系统的目标是，系统要求控制卫生间温度在一定的范围内，为了适应于日常的使用，本系统采用 220V 交流电压，通过由四个二级管组成的桥堆整流，再通过一个大电容，滤除低次谐波，一个小电容滤除高次谐波，最后通过 7805 和 7812 稳压得到所需要使用的 12V 和 5V 的直流稳压电源。5V 电源主要为单片机和显示温度 的数码管供电，而 12V 电源主要是为继电器等电源供电。为了保证电源的正常供应，在电源部分的最后加了一个 LED 灯进行显示电源能否正常的供应。其工作原理是这样的：稳度采样电路对卫生间的温度进行定时采样 ,电压信号输入单片机经单片机内部 A/D 转换后得到相应的数字量 ，单
11、片机根据得到的数字量 去控制暖通设备的启动和停止 ,从而实现对温度的控制。 当前， 国内外的温度控制系统、计算机控制等控制手段很多。 单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着 CMOS 化、低功耗、小体积、新型卫生间暖通主控电路板的设计 6 大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面 发展。 国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。 近年来快速发展的 PID 温度控制，模糊控制以及神经网络和遗传算法在温控系统中也得到广泛地应用。 我们可以根据工艺温度的不同要求，选用合适的测温元件和测温方法， 根据具体的应用场合、不同的加热对象和所要求的控制
12、曲线和控制精度，选择不同的控制方法， 完成最合适的设计方案。 新型卫生间暖通主控电路板的设计 7 2 系统总体设计 2.1 系统的基本组成 该卫生间暖通主控电路板主要由三部分组成：双电源，继电器驱动，温度采样 。系统有 220V 的交流电源供电，通过变压器将 220V 的交流电转化为 12V的交流电。该电路板的核心器件是 STC12C5608AD 单片机，温度采用系统由温度传感器和内置在单片机内部的 A/D 转换器组成。单片机通过比较采样得到的温度与预设的温度来控制继电器，从而控制通风机和加热器的工作，最终控制卫生间的温度。 单片机温度控制系统框图如 下 图 2-1所 示： 温度采集单 片 机
13、 暖通设备房间温度继电器图 2-1 单片机温度控制系统 框图 2.2 系统的基本工作原理 系统由普通的 220V 交流电源给系统供电经过变压器的降压成为 12V 的交流电压，经过整流桥堆，交流电变 为直流电，再通过一个大电容，滤除低次谐波，一个小电容滤除高次谐波，最后通过 7805 和 7812 稳压得到所需要使用的12V 和 5V 的直流稳压电源。 12V 的电压源给继电器供电， 5V 的电压源给单片机和数码管供电。热敏电阻的阻值会随着温度的变化而变化，从而可以得到电流信号输入单片机，经过单片机内部的 A/D 转换器，得到此时的温度， 在单片机的控制下，当 温度高于 40 度 PTC 停止工
14、作，温度高于 25 度时 PTC 低档工作，低于 16 度时 PTC 高档工作 从而可以控制卫生间的温度在。 新型卫生间暖通主控电路板的设计 8 3 硬件构成及原理 3.1 硬件总体设计 系统的结构框图 如图 3-1 所示 : 560 8单片机温度采集温度显示 继电器继电器继电器继电器 加热片加热片风扇风扇电 源图 3-1 系统的结构框图 该系统主要有三部分组成：双电源供电部分，温度信号采集部分，继电器驱动部分。 3.2 单片机 单片机是单片微型计算机 SCM(single chip micro-computer)的译名简称，它由运算器、控制器、存储器（ ROM 及 RAM）和 I/O 接口组
15、成 1。为了节省硬件，以及从经济和性能上考虑本设计采用 STC12C5608AD 单片机。STC12C5608AD 是 STC125620AD 系列单片机的一种， STC125620AD 系列单片机是宏晶科技生产的单时钟 /机器周期（ 1T）的单片机，是高速 /低功耗 /超强抗干扰的新一代 8051 单片机，指令代码完全兼容传统 8051，但速度快 8-12 倍。内部集成 MAX810 专用复位电路， 4 路 PWM， 8 路高速 10 位 A/D 转换 2。 3.2.1 STC12C5620AD 系列单片机内部结构 STC125620AD 单片机中包含中央处理器（ CPU）、程序存储器（ F
16、lash）、数据存储器（ SRAM）、定时 /计数器、 UART 串口、 I/O 接口、高速 A/D 转换、SPI 接口、 PCA、看门狗及片内 R/C 振荡器和外部晶体震荡电路等模块。STC12C5620 系列单片 机几乎包含了数据采集和控制中所需要的所有单元模块2。 新型卫生间暖通主控电路板的设计 9 其内部结构框图如图 3-2 所示 : AU X- R A M512 字节RA M512 字节RA M 地址寄存器TM P 2 TM P 1AL UPS W WDT堆栈指针定时器 0/1串口LV D /L V R程序存储器（ Flas h ）ISP/IA P地址生成器程序计数器（ PC ）PC
17、 A （ 4 路）SPI 接口Cont ro lUn itPort1 锁存器Port1 驱动器Port 0 ，2,3锁存器Port 0 ，2,3驱动器A D CXT A L 1XT A L 2B 寄存器A C CA C C8P1.0 1. 7P1.0 1. 7 P0,P2,P3RE S E T图 3-2 STC12C5620AD 系列单片机内部结构框图 3.2.2 STC12C5620 系列单片机的引脚及其功能 STC12C5608AD 单片机引脚图如图 3-3 所示 : 1234567891011121314 1516171819202122232425262728P2 .6P2 .7P3
18、.7/P CA 0 /P W M 0P1 .0/A DC 0/ C L K O U T 0P1 .1/A DC 1/ C L K O U T 1P1 .2 /A DC 2P1 .3 /A DC 3P1 .4 /P1 .5 /M OS I/A D C 5P1 .6 /M IS O/ AD C 6P1 .7/S CL K /A D C 7P2 .0/P CA 2 /P W M 2P2 .1VC CGN DP2 .5PW M 3/P CA 3 /P 2 .4PW M 1/P CA 1 /P 3 .5EC T/ T0 /P 3 .4/P 3. 3XT AL 1XT AL 2TX D/ P3 .1RX
19、D/ P 3 .0RS TP2 .3P2 .2SOP-28/SK-28（窄体）SS /A DC 4IN T 1IN T 0 /P 3. 2图 3-3 STC12C5608AD 单片机引脚图 STC12C5608AD 单片机 SOP-28 贴片封装形式。 电源引脚 Vcc 和 Vss Vcc（ 28 脚） ： 电源端，为 +5V。 Vss（ 14 脚） ： 接地端。 XTAL1（ 7 脚） ： 内部时钟电路反相放大器 输入端，接外部晶振的一端，当直接使用外部时钟源时，此引脚是外部时钟源的输入端。 XTAL2（ 6 脚 ） ： 内部时钟电路反相放大器输出端，接外部晶振和微调电容的另一端，当直接使用外部时钟源时，此引脚可悬空，要检查振荡电路是否工
