智能空调系统设计

ShandongUniversityofScienceandTechnology电子技术综合实践报告题目名称：智能空调控制系统姓名：xxx专业：电子信息科学与技术班级：2012级2班学号：201201050503同组人：xx指导教师：xxx电子通信与物理学院2015年7月24日电子技术综合实践报告指导教师评语电子技术综合实践报告摘要本系统以STC89C51为核心，采用温度采集模块、继电器模块、显示模块、存储模块、响铃模块、指示灯模块、键盘输入模块、实时时钟模块，实现了基于空调温度控制系统。本设计采用STC89C51单片机作为主控制芯片，控制各项功能。采用温度传感器DS18B20来采集室内温度，当采集温度超出温度阈值发出警告，并通过继电器控制220V的大电压，使空调工作。采用DS1302构成实时时钟模块，设定初始时间后，可进行计时。然后采用两块共阴极4位七段数码管构成显示模块，可将时间、温度等数据显示出来，又用了4个普通的非自锁按键，可自由切换显示的数据。采用的存储器是AT24C02，用来存放当前正在执行的数据和程序，具有掉电保护功能。关键词：STC89C51、温度采集、数据显示、温度调控电子技术综合实践报告目录前言.....................................................................................................5第一章设计要求...............................................................................6第二章系统的组成及工作原理2.1、系统的组成........................................................................62.2、系统的工作原理................................................................62.3、系统各模块功能的实现......................................................72.3.1、按键切换功能及显示功能.........................................72.3.2、按键调节功能...........................................................82.3.3、指示灯指示及响铃功能...........................................82.3.4、存储功能...................................................................82.3.5、空调自动启动和关闭功能.......................................8第三章电路设计...............................................................................93.1、单片机最小系统................................................................103.2、显示模块设计...................................................................113.3、温度采集模块设计.............................................................123.4、实时时钟模块设计.............................................................133.5、继电器模块设计................................................................153.6、响铃模块设计....................................................................153.7、键盘输入输出模块设计....................................................163.8、存储模块设计....................................................................173.9、指示灯模块设计................................................................183.10、系统原理图......................................................................19第四章系统仿真与调试分析.........................................................204.1、系统仿真模型....................................................................204.2、仿真结果............................................................................204.2.1、室内温度在阈值范围之内及之外仿真结果...........204.2.2、按键S1切换显示内容仿真结果............................214.2.3、按键S2、S3、S4切换调节阈值仿真结果...........244.2.4、掉电存储功能仿真结果...........................................26总结...................................................................................................26参考文献...........................................................................................27电子技术综合实践报告前言随着社会的发展、科技的进步、以及测温仪器在各个领域的应用，温度控制系统已广泛应用于人们生活的各个方面。温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，如电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一，各行各业对温度控制的要求都越来越高，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生，酒店、厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子，温度控制将更好的服务于社会。中国家庭的室内环境就是冬天的温度太冷，夏天的温度过热，这些给人们的正常生活带来诸多的不便，所以人们对一个舒适的家庭环境是非常向往的。以前室内的温度控制主要是利用机械通风设备来进行室内与室外空气的交换来达到控制室内温度。对于通风设备的开启和关停，全部都是由人来进行手动控制的，由人们定时查看室内室外的温度情况，按照要求来开关通风设备。人们劳动强度大，可靠性较差，而且极易消耗人们的体力，造成成本过高。所以，需要有一种符合温控要求的、低成本的控制系统，在温度超过用户设定值时，启动控制系统，使室内温度控制在一定范围内。现今，空调等家用电器随着生产技术的发展或生活水平的提高越来越普及，一个简单、稳定的智能空调温度控制系统能更好的试用市场。电子技术综合实践报告第一章设计要求1、显示出时间，实时温度；2、能实现温度的设定，当温度超出限制时，发出警告，温度调整范围为1℃；3、当温度超出限制，进行温度调控；第二章系统的组成及工作原理2.1、系统的组成本系统以STC89C51为核心，采用温度采集模块、继电器模块、显示模块、存储模块、响铃模块、指示灯模块、键盘输入模块、实时时钟模块，实现了基于空调温度控制系统。2.2、系统的工作原理本设计中的智能空调系统可以通过按键设置空调自动升温或降温的阈值，当设置下阈值时蓝色指示灯亮，当设置上阈值时，黄色指示灯亮，并通过数码管显示出设定的阈值。传感器DS18B20采集室内温度与设定阈值温度进行对比，当温度在阈值之内时，绿色指示灯亮，且蜂鸣器不工作；当温度超过或低于所设定阈值时，红色指示灯亮，且蜂鸣器工作，通过单片机控制继电器启动空调对室内进行升温或降温。同时系统可以将设置的阈值保存到EEPROM中，断电后不会消失，直至通过按键去改变，实现了智能空调的掉电存储功能。此外，该系统还能显示当前的年月日、时分秒以及星期。根据系统的设计内容，得出如图2-1所示的系统框图。电子技术综合实践报告图2-1智能空调系统框图2.3、系统各功能模块的实现2.3.1、按键切换功能及显示功能刚开始上电时，数码管显示器上显示实时时间和当前温度值。此系统运用实时时钟DS1302产生时间，采用的是二十四小时制，采用温度传感器DS18B20采集室内温度，在一通电的情况下，会显示08-0025。当第一次按下按键S1的时候会显示年月日15-7-18，当第二单片机最小系统键盘输入模块实时时钟模块响铃模块显示模块温度采集模块掉电存储模块指示灯模块继电器模块电子技术综合实践报告次按下按键S1的时候会显示时间周和时间秒-6-00，第三次按下按键S1的时候会显示温度下限阈值和上限阈值-18--32-，第四次按下按键S1时就回到初始显示界面即显示时间和温度。2.3.2、按键调节功能当按键S1第三次按下且数码管显示温度阈值的时候，此时就可以通过按键S3和按键S4调节温度下限阈值，当按下按键S2时，然后通过按键S3和按键S4可以调节温度上限阈值。2.3.3、指示灯指示及响铃功能当室内温度在所设定的阈值内时，绿色指示灯亮；当温度超过上阈值时，红色指示灯亮，并且蜂鸣器工作；当调节温度下阈值时，蓝色指示灯亮；当调节温度上阈值时，黄色指示灯亮。2.3.4、存储功能单片机可以把用户设置的温度阈值保存在存储模块中，当掉电重启之后，系统会按照用户之前设置的阈值工作。2.3.5、空调自动启动和关闭功能当室内温度超过所设温度上阈值或低于温度下阈值时，单片机通过控制继电器开启空调进行升温或制冷工作；当室内温度在所设定的阈值时，单片机通过继电器关闭空调。电子技术综合实践报告第三章电路设计3.1、单片机最小系统根据所学知识，单片机最小系统由主控制芯片，复位电路，振荡电路组成。本设计采用STC89C51单片机作为主控制芯片，STC89C51是一种带4KB闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory），低电压、高性能的CMOS8位微处理器，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit）,单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中ATMEL的STC89C51是一种高效微控制器。本设计中按键S1为复位按键，采用高电平复位。按键S1、电容C3与电阻R1组成上电复位电路。采用12MHz的晶振和电容C1、电容C2组成振荡电路。由此设计出单片机最小系统，如图3-1所示：电子技术综合实践报告图3-1单片机最小系统在PCB设计中经常在印制板的各关键部位配置适当的去耦电容，以减少对信号的干扰以及信号之间的相互干扰，因此设计如图2-2所示去耦电容电路。图3-2去耦