内容发布更新时间 : 2024/5/18 10:24:11星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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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。

显示设备 AT89C51 马达控制 温度检测 装置 报警装置

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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：

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LCD1LM016LVSSVDDVEERSRWERS4RW5E6123C122pFR34.7kd07d18d29d310d411d512d613d714D0D1D2D3D4D5D6D7X1CRYSTALU119XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617d0d1d2d3d4d5d6d7RSRWEd0d1d2d3d4d5d6d7RP1123456789RESPACK-8C21822pFXTAL2R110k9RSTC31nF293031PSENALEEAD1LED-BLUEQ1NPN12345678R24.7k321P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51U2VCCDQGNDDS18B2033.0 +88.8 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。

C122pFX1CRYSTALU119XTAL1C21822pFXTAL2 图 2-2 时钟电路 3 河北工程大学

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。

22pFR110k9RSTC31nF293031PSENALEEA 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。

P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WR252627281011121314151617R24.7k321U2VCCDQGNDDS18B2020.0 图 2-4 DS18B20检测电路 4

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（五）LCD显示模块

用AT89C51的P0口作为数据线，用P2.0、P2.1、P2.2分别作为LCD的4、5、6。其中4是下降沿触发的片选信号，连接P2.0，5是读写信号，连接P2.1，6是寄存器选择信号，连接P2.2。图2-5为LCD的硬件连接。

LCD1LM016LVSSVDDVEERSRWERS4RW5E6123R34.7kd07d18d29d310d411d512d613d714D0D1D2D3D4D5D6D71TAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11393837363534333221222324d0d1d2d3d4d5d6d7RSRWEd0d1d2d3d4d5d6d7RP1123456789RESPACK-8TAL2STSEN 图2-5 LCD的硬件连接 （六）驱动电路 系统使用的是直流马达，包含周围磁场、电刷、整流子等元件，电刷和整流子將外部所供应的直流电源，持续地供应给转子的线圈，並适时地改变电流的方向，使转子能以同一方向持续旋转。直流马达的优点有速度调整容易，启动转矩较大等，但是电刷与整流子保养维修不易。图2-6为硬件连接图。

12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51+88.8Q1NPN 图 2-6 驱动电路

图中三极管采用的是2N3903，用于放大电流。基极接P1.5口，用于控制输出信号。集电极按电源正极，发射极接马达正极。三极管 2N3903三极管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号，当然这种转换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。三极管有一个重要参数就

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