基于51单片机温度控制系统报警器恒温箱蓝牙app控制设计

基于51单片机温度控制系统报警器恒温箱蓝牙APP控制设计

1. 功能介绍

本设计是一种基于51单片机的智能温控系统，集温度采集、液晶显示、继电器控制、蜂鸣器报警及蓝牙通信于一体。系统能够实现温度的自动调节、上下限报警提示，同时可通过手机APP进行远程监控和参数设置。适用于恒温箱、实验设备或家庭温控场景。

系统主要功能包括：

1. 温度实时显示：LCD1602液晶显示当前温度值，以及用户设置的温度上下限报警值。
2. 温度调节：通过按键或APP设置温度阈值。当温度超过上限时，继电器自动开启制冷装置；当温度低于下限时，继电器自动开启加热装置。
3. 报警功能：若温度在1分钟内未调节至正常范围，蜂鸣器进行声光报警提醒。
4. 远程控制：通过蓝牙模块将温度信息上传至手机APP，并可通过APP发送指令修改温度上下限，实现远程控制与监测。
5. 模式切换与安全防护：系统能够根据设定温度自动切换制冷或制热模式，并通过继电器隔离控制高功率负载，保障使用安全。

通过以上功能，本设计能够实现恒温环境的智能控制，提升操作便利性与安全性。

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2. 系统电路设计

系统主要由STC89C52单片机最小系统、温度采集模块、液晶显示模块、继电器控制模块、蜂鸣器报警模块、按键输入模块、蓝牙通信模块和电源模块组成。

2.1 单片机控制电路

核心控制芯片为STC89C52单片机，负责系统的温度采集、继电器控制、蜂鸣器报警及LCD显示控制。单片机采用标准最小系统设计，包含晶振电路、复位电路和电源滤波电路，保证系统稳定运行。
主要功能包括：

1. 接收DS18B20温度传感器采集的温度数据；
2. 根据温度值与上下限比较结果控制继电器状态；
3. 控制LCD1602实时显示温度信息及报警阈值；
4. 处理按键输入，实现上下限阈值设置；
5. 通过蓝牙模块与手机APP通信，实现数据上传与远程控制。

2.2 温度采集模块

系统采用DS18B20数字温度传感器进行温度采集，具有精度高、抗干扰能力强和数字输出接口的特点。DS18B20通过单总线接口与单片机通信，单片机读取温度值后进行判断与处理。此模块能够实现温度的实时采集，为继电器控制和报警提供数据依据。

2.3 LCD1602液晶显示模块

LCD1602模块用于实时显示当前温度值及设置的上下限阈值。显示内容包含：

1. 当前温度值（摄氏度）；
2. 上限温度和下限温度；
3. 系统状态提示（加热、制冷或报警状态）。

显示模块通过单片机的I/O口进行数据传输，支持字符和数字显示。用户通过液晶可以直观掌握温控状态。

2.4 继电器控制模块

继电器模块用于控制外接加热器和制冷装置的工作。单片机根据温度采集结果输出控制信号驱动继电器：

1. 当温度高于上限值时，继电器吸合，开启制冷设备；
2. 当温度低于下限值时，继电器吸合，开启加热设备；
3. 继电器采用光耦隔离电路，确保单片机与高功率负载安全隔离。

通过继电器的开关控制，实现温度的自动调节。

2.5 蜂鸣器报警模块

蜂鸣器模块用于温控报警提示，当温度在1分钟内未回到设定范围内时，系统触发蜂鸣器报警，同时在LCD显示报警提示信息。蜂鸣器采用单片机I/O口直接驱动，提供声光提示，确保用户及时发现异常。

2.6 按键输入模块

按键模块用于设置温度上下限，系统配备三个按键：

1. 设置键：进入温度上下限设置界面；
2. 增加键：提高当前设置的温度值；
3. 减少键：降低当前设置的温度值。

单片机通过轮询或中断方式检测按键状态，更新LCD显示并修改温控阈值。

2.7 蓝牙通信模块

系统通过HC-05或类似蓝牙模块与手机APP通信，实现温度数据上传与远程控制。主要功能包括：

1. 将当前温度值和上下限阈值发送至手机APP；
2. 接收来自APP的指令，修改温控阈值或切换控制模式；
3. 提供蓝牙状态指示，显示是否成功连接。

2.8 电源模块

系统采用直流稳压电源，为单片机、传感器、继电器和蓝牙模块提供稳定的供电。电源模块设计时考虑电流需求和滤波能力，确保系统在加热或制冷高负载状态下仍能稳定工作。

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3. 程序设计

3.1 主程序设计

主程序包括初始化和主循环，负责系统整体逻辑控制。功能主要包括：

1. 系统初始化，包括单片机端口、LCD显示初始化、DS18B20温度传感器初始化和蓝牙通信初始化；
2. 主循环中实时读取温度传感器数据；
3. 根据温度值与上下限阈值比较结果，控制继电器和蜂鸣器状态；
4. 处理按键输入，实现温度阈值的修改；
5. 将温度数据及阈值通过蓝牙模块发送至APP。

#include <reg52.h>
#include "ds18b20.h"
#include "lcd1602.h"
#include "bluetooth.h"sbit Relay_Heat = P1^0;
sbit Relay_Cool = P1^1;
sbit Buzzer = P1^2;float temp, temp_upper=30.0, temp_lower=20.0;
unsigned int alert_timer = 0;void main() {System_Init();while(1) {temp = DS18B20_Read();LCD_Display(temp, temp_upper, temp_lower);Control_Temperature(temp);Bluetooth_Send(temp, temp_upper, temp_lower);Key_Scan();}
}

3.2 温度控制程序

根据温度值与阈值比较，控制加热或制冷继电器及报警蜂鸣器。

void Control_Temperature(float t) {if(t > temp_upper) {Relay_Cool = 1;Relay_Heat = 0;alert_timer++;if(alert_timer > 60000) Buzzer = 1;  // 1分钟超时报警} else if(t < temp_lower) {Relay_Heat = 1;Relay_Cool = 0;alert_timer++;if(alert_timer > 60000) Buzzer = 1;} else {Relay_Heat = 0;Relay_Cool = 0;Buzzer = 0;alert_timer = 0;}
}

3.3 按键扫描程序

按键扫描用于温度阈值设置。

void Key_Scan() {if(SET_KEY == 0) { Enter_Set_Mode(); }if(UP_KEY == 0) { temp_upper++; temp_lower++; }if(DOWN_KEY == 0) { temp_upper--; temp_lower--; }
}

3.4 蓝牙通信程序

蓝牙模块通过串口通信将数据发送至手机APP，同时接收来自APP的指令更新阈值。

void Bluetooth_Send(float t, float upper, float lower) {UART_Send("Temp:");UART_SendFloat(t);UART_Send(" Upper:");UART_SendFloat(upper);UART_Send(" Lower:");UART_SendFloat(lower);
}

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4. 总结

本设计通过STC89C52单片机、DS18B20温度传感器、继电器、蜂鸣器、LCD1602液晶显示和蓝牙模块的有机结合，实现了恒温箱的智能温控系统。系统不仅能够实时采集温度、自动控制加热或制冷装置，还能在温度异常时提供声光报警，并通过蓝牙模块实现远程监控和控制。

该设计体现了单片机在环境控制、自动调节与远程通信方面的应用价值，为智能家居、实验恒温箱以及温控自动化提供了可靠的解决方案，同时也为学习者提供了单片机综合应用、传感器数据处理、继电器控制和无线通信的实践案例。