5基于单片机的空调温度控制器设计

接口技术课程设计报告基于单片机的空调温度控制器设计摘要设计了基于AT89C52的高精度家用空调温度控制系统，系统硬件主要由电源电路、温度采集电路（DS18B20）、键盘、显示电路、输出控制电路及其他辅助电路组成；软件采用8051C语言编程；该系统可以完成温度的显示、温度的设定、空调的控制等多项功能。关键词：单片机；DS18B20；温度检测；显示目录1设计目的及要求....................................................................................................................11.1设计目的和意义..............................................................................................................................11.2设计任务与要求..............................................................................................................................12硬件电路设计........................................................................................................................22.1总体方案设计..................................................................................................................................22.2功能模块电路设计..........................................................................................................................32.2.1单片机的选型.......................................................................................................................32.2.2振荡电路设计.......................................................................................................................52.2.3复位电路设计.......................................................................................................................52.2.4键盘接口电路设计...............................................................................................................62.2.5温度测量电路设计...............................................................................................................62.2.6系统显示电路设计...............................................................................................................72.2.7输出控制电路设计...............................................................................................................82.3总电路设计......................................................................................................................................82.4系统所用元器件..............................................................................................................................93软件系统设计......................................................................................................................103.1软件系统总体方案设计................................................................................................................103.2软件流程图设计............................................................................................................................104系统调试..............................................................................................................................115总结......................................................................................................................................135.1本系统存在的问题及改进措施....................................................................................................13参考文献..................................................................................................................................14附录1：系统的源程序清单...................................................................................................15附录2：系统的PCB图.........................................................................................................3911设计目的及要求1.1设计目的和意义21世纪的人们生活质量不断提高，同时也对高科技电子产业提出了更高的要求，为了使人们生活更人性化、智能化。我设计了这一基于单片机的空调温度控制系统，人们只有生活在一定的温度环境内才能长期感觉舒服，才能保证不中暑不受冻，所以对室内温度要求要高。对于不同地区空调要求不同，有的需要升温，有的需要降温。一般都要维持在21~26°C。目前，虽然我国大量生产空调制冷产品，但由于我国人口众多，需求量过盛，在我国的北方地区，还有好多家庭还没有安装有效地室内温控系统。温度不能很好的控制在一定的范围内，夏天室内温度过高，冬天温度过低，这些均对人们正常生活带来不利的影响，温度、湿度均达不到人们的要求。以前温度控制主要利用机械通风设备进行室内、外空气的交换来达到降低室内温度，实现室内温度适宜人们生活。以前通风设备的开启和关停，均是由人手动控制的，即由人们定时查看室内外的温度、湿度情况，按要求开关通风设备，这样人们的劳动强度大，可靠性差，而且消耗人们体力，劳累成本过高。为此，需要有一种符合机械温控要求的低成本的控制器，在温差和湿度超过用户设定值范围时，启动制冷通风设备，否则自动关闭制冷通风设备。鉴于目前大多数制冷设备现在状况，我设计了一款基于MCS51单片机的空调温度控制系统。1.2设计任务与要求系统要求利用单片机设计一空调温度控制器，能够实时检测并显示室温，能够利用键盘设定温度，并且和室温进行比较，当室温低于设定温度时，系统能够驱动加热系统工作，当室温高于设定温度时，系统能够驱动制冷系统工作，当两者温度相等时，不做动作。22硬件电路设计2.1总体方案设计空调温度控制系统，主要要完成对温度的采集、显示以及设定等工作，从而实现对空调的控制。传统采用铂电阻充当测温器件的方案，虽然其中段测量线性度好，精度较高，但是测量电路的设计难度高，且测量电路系统庞大，难于调试，而且成本相对较高。鉴于上述原因，本系统采用DS18B20充当测温器件。外部温度信号经DS18B20将输入的模拟信号转换成8位的数字信号，通过并口传送到单片机系统(AT89C52)。单片机系统将接收的数字信号译码处理，通过LCD1602将温度显示出来，同时单片机系统还将完成键盘扫描、按键温度设定、超温报警等程序的处理，将处理的温度信号与系统设定温度值比较，形成可以控制空调制冷、制热与停止工作三种工作状态，从而实现空调的智能化。另外，键盘输入方面，采用了软件来修正误操作输入，即输入的温度范围必须在系统硬件所确定的范围内，直接降低由于误操作带来的风险，提高了系统的可靠性，体现了人性化的系统设计原则。系统的整体框图如图1所示：图1系统整体框图32.2功能模块电路设计2.2.1单片机的选型由于本系统只需要单片机完成矩阵键盘检测以及处理DS18B20送来的温度数据并送LCD1602进行显示对于I/O资源以及处理速度无特殊要求，故选择ATMEL公司生产的AT89C52单片机，AT89C52增加了在线调试功能，即程序可以通过JTAG接口下载，调试和固化，因而该芯片的开发不再需要昂贵的硬件仿真器，可实现实时仿真，所有的资源都可以为用户所使用，可以在线编程或在系统编程，更进一步地说，在线编程或在系统编程是开发的系统具有了通过网络进行升级、维护的潜在功能。AT89C52的性能及特点[1]：与MCS-51系列单片机兼容。片内有8K可在线重复编程的快速内存可擦写存储器（FlashMemory）。存储器可循环写入/擦写10000次以上。存储器数据保存时间为10年以上。宽工作电压范围：Vcc可为2.7V-6.5V。全静态工作：可从0Hz-24MHz。程序存储器具有三级加密保护。256字节的内部RAM。32条可编程I/O口线。三个16位定时器/计数器。中断结构具有5级（6级）中断源和两个优下级。可编程全双工串行通讯。空闲维持低功耗和掉电状态保护存储数据。AT89C52引脚图如图2所示。4图2AT89C52引脚图VCC:+5V电源输入GND：接地P0口是一个双向8位三态I/O口，每个口可独