具有语音报警功能的温控器仿真设计
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图2.2 CPLD实现的原理框图
2.3
通过方案一和方案二的比较，可以看出方案一的设计使用单片机，而直接用单片机编程，用硬件电路搭建方便，通过STC89C52单片机编写程序，来控制LED的亮灭以及与PC机通信。这样可以大大简化系统结构，降低材料的成本。而方案二采用CPLD芯片实现的电路，在智能化领域，虽说CPLD功能更强大，但价位较高，对于这样一个小系统，没有必要用价格昂贵的集成芯片，这样会增加成本。
3.1.1
本设计采用行列式键盘，如图3.1，行列式键盘用于按键数量较多的场合，它由行线和列线组成，按键位于行、列交叉点上，也称矩阵键盘，相对于独立式键盘更加节省硬件资源。
按键处理方法采用循环扫描，即直接在主程序中利用循环扫描查询和按键相连的I/O电平，然后进行相应处理。循环扫描又分为行扫描和列扫描，本设计采用的是列扫描，即行线连接的单片机I/O口作为输入口，列线连接的单片机I/O口作为输出口。具体方法如下：行初始化电平为1，列初始化电平为0。检查各行线输入电平是否为全“1”。如果不是全“1”，则有键按下。然后逐列置零电平，其余各列为高，检查行线的电平是否变为零，有，则该行列交叉的按键判断为按下。
2
2.1
设计一种基于单片机的温度测控的方法,以模拟空调的温度测控及自动开关系统，要求：
（1）能够实时地检测温度，并能在空调主机和遥控器上显示出来。
（2）可通过空调主机和遥控器的按键设定目标温度，按键可移位。
（3）设定温度状态下，应能闪烁显示。
（4）实时温度超过设定温度的某一个门限范围时，空调自动开启（用报警电路模拟即可）。
2.2
方案一：由单片机STC89C52来实现温度控制系统的设计，外围电源采用+5V电源供电，通过DS18B20温度传感器采集实时温度，由按键电路设定目标温度，LED数码管可显示正常状态下的实时温度和设定状态下的目标温度，中央处理器由STC89C52单片机来完成，可通过串口与PC机通信，并在超出门限值时报警（模拟空调的自动开关控制）。这种方案，结构简单容易掌握，各部分电路实现起来都非常容易，在传统的温度测控设计中也应用得较为广泛，技术成熟。其原理框图如图2.1：
传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。这里设计的数字温度测控系统具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，串口通信，适用范围宽等特点。
本文所研究和开发的课题是温度测控的仿真设计，目的在于模拟空调的温度测控及自动开关系统。本设计选用Intel公司生产的STC89C52芯片作为主控制器件，DS18B20温度传感器作为温度测定采集系统,通过LED数码管实现实时温度和设定温度的显示，还可通过按键设定空调的目标温度，报警系统模拟空调的自动开关控制，通过串口还能与PC机通信以模拟空调的遥控系统。通过DS18B20温度传感器直接读取被检测的温度值，并进行数据的转换，此器件的线性度较好，物理和化学性能也稳定，在0℃～100℃范围内最大线性偏差小于0.01℃。该器件采用单线接口方式，DS18B20在与单片机连接时仅需要一条接口线就可以实现单片机与DS18B20的双向通讯，便于单片机处理和控制。
本设计只使用前两列按键，即一个4行×2列的一个矩阵键盘。各个按键功能是：
（1）S2：设定状态下对选定位加1。
（2）S3：设定状态下对选定位减1。
（3）S4：S6：确定键（显示实时温度）。
1
温度测控系统是比较常见的和典型的过程系统，温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，在冶金、机械、食品、化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉，对工件的处理温度等均需要对温度严格测量控制。当今计算机控制技术在这方面的应用，已使温度测控系统达到自动化、智能化。在半导体技术的支持下，温度测控器件发展迅速。而温度传感器是各式各样的传感器中经常使用的一种，如今温度传感器的外形都非常小巧，这样更为我们的生活提供了许多功能和便利，并且也让它广泛应用于生产实践的各个领域中。21世纪以来，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、高可靠性及安全性、总线标准化、网络传感器和开发虚拟传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
3.1
经过以上所述的设计内容及要求的分析，可以将主要电路分为以下几部分：温度采集模块，按键模块，LED显示模块，报警模块，串口通信系统。
单片机初始化之后，将不停地扫描这些模块。温度采集模块会实时地采集当前温度，按键模块判断是否有按键按下，并实现对应的功能，显示模块能显示正常状态下的实时温度和设定状态下的目标温度，报警模块实现越限报警功能，串口通信发送模块将采集到的实时温度值发送给上位机显示出来，串口通信接收模块能接收上位机发送下来的设定温度值。
图2.1单片机原理实现框图
方案二是基于CPLD温度采集系统，通过CPLD构成的控制器输出一个脉冲给MAX232内部A/D转换器的CLK端，使其开始A/D转换，同时将CPLD内部地址发生器产生的地址信号经地址选择器(在CPLD内部)直接送到存储器，A/D转换器所采集到的数据经数据总线直接输入到存储器中保存，如此便完成一个采样周期，重复上述步骤，直到完成预定数量的数据采集。首先以外置的双极型二极管去感知外部的温度变化并且转化为电流信号；然后将电流信号传送给温度传感器进行ADC转换；最后通过CPLD完成数据的串并转化，并将数据发送到LED。方案二原理框图如图2.2所示。
2.4
设计直接用单片机编程，用硬件电路搭建方便，通过STC89C52单片机编写程序，来控制LED的亮灭以及与PC机通信。这样可以大大简化系统结构，降低材料的成本。提高系统的先进性和可靠性，能实现控制器的系统编程。所以从节约成本和功能方面综合考虑，本次设计我们采用了方案一。
3
本节主要介绍系统各单元模块的具体功能、电路结构、工作原理、以及各个单元模块之间的联接关系；同时本节也会对相关电路中的参数计算、元器件选择、以及核心器件进行必要说明。
2.3
通过方案一和方案二的比较，可以看出方案一的设计使用单片机，而直接用单片机编程，用硬件电路搭建方便，通过STC89C52单片机编写程序，来控制LED的亮灭以及与PC机通信。这样可以大大简化系统结构，降低材料的成本。而方案二采用CPLD芯片实现的电路，在智能化领域，虽说CPLD功能更强大，但价位较高，对于这样一个小系统，没有必要用价格昂贵的集成芯片，这样会增加成本。
3.1.1
本设计采用行列式键盘，如图3.1，行列式键盘用于按键数量较多的场合，它由行线和列线组成，按键位于行、列交叉点上，也称矩阵键盘，相对于独立式键盘更加节省硬件资源。
按键处理方法采用循环扫描，即直接在主程序中利用循环扫描查询和按键相连的I/O电平，然后进行相应处理。循环扫描又分为行扫描和列扫描，本设计采用的是列扫描，即行线连接的单片机I/O口作为输入口，列线连接的单片机I/O口作为输出口。具体方法如下：行初始化电平为1，列初始化电平为0。检查各行线输入电平是否为全“1”。如果不是全“1”，则有键按下。然后逐列置零电平，其余各列为高，检查行线的电平是否变为零，有，则该行列交叉的按键判断为按下。
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2.1
设计一种基于单片机的温度测控的方法,以模拟空调的温度测控及自动开关系统，要求：
（1）能够实时地检测温度，并能在空调主机和遥控器上显示出来。
（2）可通过空调主机和遥控器的按键设定目标温度，按键可移位。
（3）设定温度状态下，应能闪烁显示。
（4）实时温度超过设定温度的某一个门限范围时，空调自动开启（用报警电路模拟即可）。
2.2
方案一：由单片机STC89C52来实现温度控制系统的设计，外围电源采用+5V电源供电，通过DS18B20温度传感器采集实时温度，由按键电路设定目标温度，LED数码管可显示正常状态下的实时温度和设定状态下的目标温度，中央处理器由STC89C52单片机来完成，可通过串口与PC机通信，并在超出门限值时报警（模拟空调的自动开关控制）。这种方案，结构简单容易掌握，各部分电路实现起来都非常容易，在传统的温度测控设计中也应用得较为广泛，技术成熟。其原理框图如图2.1：
传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。这里设计的数字温度测控系统具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，串口通信，适用范围宽等特点。
本文所研究和开发的课题是温度测控的仿真设计，目的在于模拟空调的温度测控及自动开关系统。本设计选用Intel公司生产的STC89C52芯片作为主控制器件，DS18B20温度传感器作为温度测定采集系统,通过LED数码管实现实时温度和设定温度的显示，还可通过按键设定空调的目标温度，报警系统模拟空调的自动开关控制，通过串口还能与PC机通信以模拟空调的遥控系统。通过DS18B20温度传感器直接读取被检测的温度值，并进行数据的转换，此器件的线性度较好，物理和化学性能也稳定，在0℃～100℃范围内最大线性偏差小于0.01℃。该器件采用单线接口方式，DS18B20在与单片机连接时仅需要一条接口线就可以实现单片机与DS18B20的双向通讯，便于单片机处理和控制。
本设计只使用前两列按键，即一个4行×2列的一个矩阵键盘。各个按键功能是：
（1）S2：设定状态下对选定位加1。
（2）S3：设定状态下对选定位减1。
（3）S4：S6：确定键（显示实时温度）。
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温度测控系统是比较常见的和典型的过程系统，温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，在冶金、机械、食品、化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉，对工件的处理温度等均需要对温度严格测量控制。当今计算机控制技术在这方面的应用，已使温度测控系统达到自动化、智能化。在半导体技术的支持下，温度测控器件发展迅速。而温度传感器是各式各样的传感器中经常使用的一种，如今温度传感器的外形都非常小巧，这样更为我们的生活提供了许多功能和便利，并且也让它广泛应用于生产实践的各个领域中。21世纪以来，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、高可靠性及安全性、总线标准化、网络传感器和开发虚拟传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
3.1
经过以上所述的设计内容及要求的分析，可以将主要电路分为以下几部分：温度采集模块，按键模块，LED显示模块，报警模块，串口通信系统。
单片机初始化之后，将不停地扫描这些模块。温度采集模块会实时地采集当前温度，按键模块判断是否有按键按下，并实现对应的功能，显示模块能显示正常状态下的实时温度和设定状态下的目标温度，报警模块实现越限报警功能，串口通信发送模块将采集到的实时温度值发送给上位机显示出来，串口通信接收模块能接收上位机发送下来的设定温度值。
图2.1单片机原理实现框图
方案二是基于CPLD温度采集系统，通过CPLD构成的控制器输出一个脉冲给MAX232内部A/D转换器的CLK端，使其开始A/D转换，同时将CPLD内部地址发生器产生的地址信号经地址选择器(在CPLD内部)直接送到存储器，A/D转换器所采集到的数据经数据总线直接输入到存储器中保存，如此便完成一个采样周期，重复上述步骤，直到完成预定数量的数据采集。首先以外置的双极型二极管去感知外部的温度变化并且转化为电流信号；然后将电流信号传送给温度传感器进行ADC转换；最后通过CPLD完成数据的串并转化，并将数据发送到LED。方案二原理框图如图2.2所示。
2.4
设计直接用单片机编程，用硬件电路搭建方便，通过STC89C52单片机编写程序，来控制LED的亮灭以及与PC机通信。这样可以大大简化系统结构，降低材料的成本。提高系统的先进性和可靠性，能实现控制器的系统编程。所以从节约成本和功能方面综合考虑，本次设计我们采用了方案一。
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本节主要介绍系统各单元模块的具体功能、电路结构、工作原理、以及各个单元模块之间的联接关系；同时本节也会对相关电路中的参数计算、元器件选择、以及核心器件进行必要说明。
