自动温控系统的声光的报警模块设计.doc

题目：自动温控系统的声光的报警模块设计一、摘要工业和生活中，一些元器件只能工作于一定的温度条件下，如果工作温度高于或者低于某个温度值，器件的性能就达不到最好，尤其是对于一些精密的仪器，会有很大的影响，如果用温度控制报警器加以监控，就可以知道这些原件的工作是否正常，及时对工作异常的原件加以调整。本模块为自动温控系统的声光报警模块，众所周知，人体有感知温度并做出反应的能力，本模块正是要模仿人体的这一功能，对温度传感器采集到的温度做出不同的响应，我们着重讨论该模块的方案选择、可行性分析、成本预算、体积、功耗及对环境的要求与影响、适用情况分析等。二、设计思路我们用一个智能温度传感器DS18b20采集外部温度，将采集到的温度信号转换为相应的电信号，然后将这个电信号传送到单片机stc89c51，通过一些外部设备，设置对应不同的温度范围发出不同程度的警报，控制LED和蜂鸣器，并做出相应的升、降温处理，报警同时可显示当前温度。 40T60时，进行一级高温报警，点亮一个红色LED灯，蜂鸣器发出2000HZ的声音（并启动一级降温，例如：使用一个风扇）； 60T80时，进行三级高温报警，点亮三个红色LED灯，蜂鸣器发出3000HZ的声音（并启动三级降温，例如：使用三个风扇）； -40T0时，进行一级低温报警，点亮一个蓝色LED，蜂鸣器发出1500HZ的声音，（并启动一级升温，例如：打开一个电炉丝）； T-40时，进行二级低温报警，点亮两个蓝色LED，蜂鸣器发出1000HZ的声音（并启动二级升温，例如：打开两个电炉丝）；当温度回到正常范围时，关闭所有声光报警设备。3、 可行性分析技术可行性：资料显示，DS18b20温度芯片测量温度范围在-55125，符合工作温度的要求，且其内部有温度上下限告警设置，完全满足设计需求。Stc89c51单片机是高速/低功耗的新一代8051 单片机，可以在线编程，工作电压5.5V3.3V，完全可以胜任本模块的设计。无源蜂鸣器，可以根据输入的方波的频率的不同发出不同频率的声音，频率范围1K5KHZ，满足所需频率范围，市面上大多数5mm直插式LED灯珠价格较低，有红黄蓝绿等颜色，满足设计需求。经济可行性：本模块采用的器件均为市面上应用最广泛的新一代电子器件，且价格普遍较低，原材料成本不超过8元，而市面上的声光报警器成品均价在23元左右；若要投入工厂生产，按照每个工人每小时10元的工资，平均一个成品的人力成本不超过一元，根据查询有关资料，机器磨损、场地、长途运输等费用是一个长期的费用，生产越多，单个器件的耗费会越少，估算若是大批量购买，元器件的价格可能会更低，因此一个声光报警器成本不超过10元，利润可达50%以上。市场需求量也在随着工业自动化的发展而增大。四、成本预算元器件数量单价总价Ds18b2013.77元3.77元STC89C5113.30元3.30元蜂鸣器10.35元0.35元LED灯50.03元0.15元合计7.57元五、体积、功耗及对环境的要求 1）Ds18b20体积小、硬件开销低、静态功耗3uA、工作电压3V5.5V、测温范围-55+125、抗干扰能力强。 2）STc89c51体积小、功耗低、功能强大、工作电压3.4V5.5V，工作频率035MHZ、可反复擦除编程，可循环利用。 3）通用无源电磁式蜂鸣器价格低、体积小，高度约为8mm、声音频率可控。 4）5mm直插式发光二极管灯珠体积小、重量轻、耗电相当低，直流驱动，超低功耗（单管0.03W0.06W）、使用寿命长，在恰当的电压电流下可达6万到10万小时、由无毒材料制成，坚固耐用，可回收利用。6、 方案间的对比 1、芯片的对比 1)我们这里采用了STC89c51，而不是传统的AT89c51，因为前者可以在线编程、而后者只能通过编程器烧录；前者6T模式，速度较快，后者12T模式；前者工作电压范围较宽；前者用户程序存储空间4K64K，远大于后者；前者集成了512或1280M的用户RAM，而后者没有；前者有3个16位定时器，后者是2个；二者价格均在3元左右，综上所述，我们最终选择STC89c51 2)在蜂鸣器的选择上，我们选择无源电磁式蜂鸣器而不是有源蜂鸣器，因为设计思路中要求根据不同的报警级别发出不同频率的声音，来表示其紧急程度，无源蜂鸣器根据驱动频率的不同可发出1KHZ到5KHZ的声音，而有源蜂鸣器自带震荡电路，不能发出不同频率的声音，因而这里选择无源蜂鸣器。但因无源蜂鸣器内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫，用起来不如有源蜂鸣器方便，但其价格比有源蜂鸣器便宜的多。 3）这里我们选择的是市面上较为多见的无机发光二极管LED而不是有机发光二极管OLED，首先OLED产业还处于产业化初期，国内产业链尚不完善，且价格昂贵，所以目前选择价格较为低廉的LED。虽然OLED比LED有许多的先进性，但就本模块的应用来看，LED完全能胜任本模块的设计。 2、方案的优缺点优点：本方案在传统声光报警器的基础上做了一些改进，首先，增加了分级报警，根据情况的紧急程度报警级别也会有所不同，从而内部或外部可以根据报警级别的不同做出相应的反应，这样可以节约很多资源；其次，我们增加了低温报警系统，对其功能做了一些小小的扩展，使其适用面更广。缺点：首先，本方案使用的是无源蜂鸣器，若只加一个直流电源不会发声；其次，灯的亮度较低，不够醒目，且不会随着报警级别的不同发出不同颜色的光。7、 适用情况分析 本模块适用于小型电子器件的对精确度要求不太高的声光