【正文】 。能靈活方便的應(yīng)用在各種智能化的控制設(shè)備和儀器上，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。單片機(jī)是面向控制的，存儲(chǔ)器很多的控制場(chǎng)合一般并不需要它去完成一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算。因此單片機(jī)在生產(chǎn)工藝上進(jìn)行了簡(jiǎn)化，降低了制造成本。同時(shí)單片機(jī)都是大批量生產(chǎn)，進(jìn)一步降低了產(chǎn)品的成本?；幢睅煼洞髮W(xué) 2022 屆學(xué)士畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的模擬空調(diào)控制系統(tǒng)2 （2）多功能單片機(jī)中盡可能多地把應(yīng)用所需的存儲(chǔ)器都集成在一塊芯片內(nèi)、其 CPU 可以對(duì) I/O 口直接進(jìn)行操作，可以進(jìn)行位操作、分支轉(zhuǎn)移操作，還能方便的實(shí)現(xiàn)多級(jí)控制，是整個(gè)系統(tǒng)的效率大大的提高。（3）高性能為了提高單片機(jī)的速度和執(zhí)行效率，其中使用了 RISC、流水線、DSP 等的設(shè)計(jì)技術(shù)，使其性能明顯優(yōu)于同類(lèi)型的微處理器。（4）低功耗由于單片機(jī)需要面向便攜式和家電消費(fèi)產(chǎn)品，因此低電壓、低功耗的性質(zhì)是非常重要的，很多單片機(jī)的電壓只有 2~4V，所以為以上產(chǎn)品提供了許多便利。許多單片機(jī)可在 電壓下正常運(yùn)行，有的也能在 或 電壓下正常工作。功耗為均為 uA 級(jí)，由一粒紐扣電池供電下可長(zhǎng)期運(yùn)行。（5）抗干擾能力強(qiáng)單片機(jī)把各種功能部件集成在一塊芯片上，采用總線結(jié)構(gòu)，減少各芯片之間的連線，從而大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力，適合在惡劣環(huán)境下工作。單片機(jī)的適應(yīng)溫度范圍廣，能夠在50—100℃范圍內(nèi)正常工作，這種溫度對(duì)一般的微型計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)是不可想象的。如今單片機(jī)的應(yīng)用范圍十分廣泛，已成為工業(yè)測(cè)控各個(gè)領(lǐng)域中理想的控制用計(jì)算機(jī)，成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支 [3]。在許多過(guò)去采用模擬電路、脈沖電路、組合邏輯實(shí)現(xiàn)的部分控制電路系統(tǒng)，現(xiàn)在可用各種單片機(jī)予以取代。單片機(jī)、編程和傳統(tǒng)模擬技術(shù)的相結(jié)合，構(gòu)成了新一代的電子應(yīng)用技術(shù)?？梢哉f(shuō)，單片機(jī)將向著“更高、更快、更強(qiáng)”的方向發(fā)展。 設(shè)計(jì)任務(wù)本系統(tǒng)要求能實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度，當(dāng)前空調(diào)所處狀態(tài)，設(shè)定溫度，可以用按鍵調(diào)節(jié)設(shè)定溫度，制熱制冷狀態(tài)，強(qiáng)弱風(fēng)的選擇。系統(tǒng)開(kāi)始工作后電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。（1）開(kāi)機(jī)后液晶上顯示“畢業(yè)設(shè)計(jì)：空調(diào)控制系統(tǒng) 紀(jì)宏源” 。（2）從獨(dú)立按鍵上先按下休眠鍵進(jìn)入設(shè)定狀態(tài)。（3）選擇工作模式、風(fēng)量以及設(shè)定溫度。（4）按下休眠鍵系統(tǒng)開(kāi)始工作?；幢睅煼洞髮W(xué) 2022 屆學(xué)士畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的模擬空調(diào)控制系統(tǒng)3 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方案由于要顯示靜態(tài)和動(dòng)態(tài)圖形以及數(shù)字所以本設(shè)計(jì)采用無(wú)字庫(kù)的 LCD12864 液晶作為顯示部分，無(wú)字庫(kù)的液晶 12864 可以隨意的顯示自己想要顯示的圖形及數(shù)字靈活性大，因此在本實(shí)驗(yàn)采用 LCD12864。由本設(shè)計(jì)的要求和需要，在系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)時(shí)可劃分為幾個(gè)子模塊：控制模塊（單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路） 、顯示模塊（LCD12864） 、電源模塊、鍵盤(pán)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊。各功能模塊相互獨(dú)立，可擴(kuò)充性強(qiáng)，具有再次開(kāi)發(fā)的潛力。本設(shè)計(jì)滿足系統(tǒng)功能的要求，并且減少了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。各模塊之間的關(guān)系如圖 1 所示。圖 1 硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框架 控制模塊 單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)是一種采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理器 CPU 以及一些相關(guān)的功能器件集成在一起的硅材料的集成電路芯片，雖然體積很小，但是一個(gè)完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本次設(shè)計(jì)用的是 STC89C52 型的單片機(jī)。STC89C52 是一種帶 8K 在系統(tǒng)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器 [4]。STC89C52 在經(jīng)典的 51 內(nèi)核上做了許多改進(jìn)，使其具備了許多 51 單片機(jī)以前所不具備的功能。該芯片使用低電壓，高性能的 COMOS 8 微處理器，電源模塊控制模塊測(cè)溫模塊 顯示模塊電機(jī)模塊淮北師范大學(xué) 2022 屆學(xué)士畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的模擬空調(diào)控制系統(tǒng)4 并且芯片自帶 8K 字節(jié)的閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory） 。STC89C52 管腳說(shuō)明如圖 2 所示：圖 2 STC89C52 管腳圖VCC（40 引腳）：?jiǎn)纹瑱C(jī)電源電壓，接+5V 電壓。 GND（20 引腳）：接地。XTAL1（19 引腳）：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。接外部晶體的一端。XTAL2（18 引腳）：來(lái)自反向振蕩器的輸出。接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是反相放大器的輸出端。RST（9 引腳）： RST 引腳是單片機(jī)的復(fù)位 /備用電源輸入端，高電平有效，有效時(shí)間應(yīng)至少持續(xù) 24 個(gè)震蕩周期即 2 個(gè)機(jī)器周期才能使單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。ALE（30 引腳）：低 8 位地址鎖存使能輸出端。當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。當(dāng) CPU 訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí) ALE可向低 8 位地址鎖存器輸出鎖存控制信號(hào)；當(dāng) CPU 不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端以時(shí)鐘振蕩頻率的六分之一固定輸出正脈沖。另外，該引腳被略微拉高。如果此時(shí)置位無(wú)效則微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)下 ALE 被禁止。Error!（29 引腳）：該引腳為外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)引腳，當(dāng) CPU 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期中Error!信號(hào)兩次有效。當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的Error!信號(hào)則不會(huì)出現(xiàn)。Error!（31 引腳）：外部程序存儲(chǔ)器地址允許使能端。 P0 口（39 引腳 ~32 引腳）：P0 口是一個(gè)漏級(jí)開(kāi)路的 8 位準(zhǔn)雙向復(fù)用 I/O 端淮北師范大學(xué) 2022 屆學(xué)士畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的模擬空調(diào)控制系統(tǒng)5 口，每腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須接上拉電阻。 P1 口（1 引腳 ~8 引腳）：P1 口是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 端口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門(mén)電流。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為低八位地址接收。 P2 口（28 引腳 ~21 引腳）：P2 口為一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向復(fù)用I/O 端口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口（10 引腳 ~17 引腳）：P3 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位多功能雙向I/O 端口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流。P3 口除了作為通用 I/O 口使用外，其主要的功能是它的第二功能， P3 口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入或輸出或第二功能。P3 口第二功能如下：端 口 第 二 功 能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） 　Error!（外部中斷 0） Error!（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入）　 Error!（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）　 Error!（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 單片機(jī)外圍電路如圖 3 所示，復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。復(fù)位電路有兩種復(fù)位操作形式：上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位。而按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式 [5]。本次試驗(yàn)使用的是按鍵手動(dòng)復(fù)位。復(fù)位電路的基本功能是：由圖 3 可以看到復(fù)位電路的連接方式。復(fù)位電路的主要功能是把 PC 初始化為 0000H，在單片機(jī)開(kāi)始執(zhí)行程序時(shí)使單片機(jī)從 0000H單元開(kāi)始執(zhí)行。假如單片機(jī)不能正常的進(jìn)入系統(tǒng)執(zhí)行初始化，此時(shí)可能是程序運(yùn)行出錯(cuò)或者因?yàn)椴僮麇e(cuò)誤至使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，此時(shí)為擺脫困境，需要使用按鍵進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位重新啟動(dòng)系統(tǒng)。為消除電源開(kāi)關(guān)或者電源插頭在分合過(guò)程中引起淮北師范大學(xué) 2022 屆學(xué)士畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的模擬空調(diào)控制系統(tǒng)6 的抖動(dòng)現(xiàn)象，電源穩(wěn)定后要經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)時(shí)間后才能撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)。晶振在電路中的作用主要是提供頻率穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，晶振有不同的赫茲如：、 12MHz 和 24MHz，圖 3 啟振電路中 C2=C3=30pF，晶振 X1 的振蕩頻率為 24MHz，復(fù)位電路中 C1=10uF，R6=R7=10k。 顯示模塊LCD12864 是 12864 個(gè)點(diǎn)陣的圖形液晶顯示模塊 [6]。該顯示模塊分為兩種一種是帶字庫(kù)的一種是不帶字庫(kù)的，并且有串行口連接和并行口連接兩種方式，在用串口方式連接時(shí)可以節(jié)省單片機(jī)的端口資源，但是傳輸速率較慢。并行口方式所占用的接口資源多但是傳輸速率較快。由于此次設(shè)計(jì)中單片機(jī)的接口剩余較多且要實(shí)時(shí)刷新 DS18B20 所以采用并行口連接方式。實(shí)驗(yàn)中使用的是無(wú)字庫(kù)型液晶，它可以顯示在一定精度范圍內(nèi)的任意字體的漢字或者靜態(tài)、動(dòng)態(tài)圖片以及數(shù)字等。LCD12864 管腳及其與單片機(jī)連接方式如圖 4 所示，管腳功能 [7]如表 5所示：表 5 LCD12864 管腳功能名稱(chēng) 參數(shù) 說(shuō)明VDD +5V 模塊電源 +5V DCVSS GND 0V 模塊電源 地V0 0V ~ 10V 外部液晶偏置電壓（負(fù)壓）輸入端DB0 H/L 數(shù)據(jù)線 0 （H 表示高電平， L 表示低電平）DB1 H/L 數(shù)據(jù)線 1DB2 H/L 數(shù)據(jù)線 2圖 3 單片機(jī)外圍電路淮北師范大學(xué) 2022 屆學(xué)士畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的模擬空調(diào)控制系統(tǒng)7 DB3 H/L 數(shù)據(jù)線 3DB4 H/L 數(shù)據(jù)線 4DB5 H/L 數(shù)據(jù)線 5DB6 H/L 數(shù)據(jù)線 6DB7 H/L 數(shù)據(jù)線 7Error! H/L 左半屏使能 （低電平有效）Error! H/L 右半屏使能 （低電平有效）RST H/L LCM 復(fù)位 （低電平有效）RW H/L H：LCM 讀數(shù)據(jù) L：LCM 寫(xiě)數(shù)據(jù)RS H/L H：數(shù)據(jù) L：指令E H/L LCM 使能Vout +5V LED 背光電源 +5V DC單片機(jī) ~ 分別連接到 LCD 的 E、RW、RS、 Error!、Error! 端口，液晶的數(shù)據(jù)口與單片機(jī) P0 口依次相連，使得單片機(jī)處理出來(lái)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭壕э@示?；幢睅煼洞髮W(xué) 2022 屆學(xué)士畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的模擬空調(diào)控制系統(tǒng)8 圖 4 LCD12864 與單片機(jī)連接圖 鍵盤(pán)模塊鍵盤(pán)可以分為矩陣鍵盤(pán)和簡(jiǎn)單鍵盤(pán) [7]，首先矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤(pán)顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些。其次實(shí)驗(yàn)中所用按鍵個(gè)數(shù)不是很多，所以可以使用簡(jiǎn)單鍵盤(pán)。當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，所有的輸入端都是高電平，代表無(wú)鍵按下。一旦有鍵按下，則輸入端電平就會(huì)被拉低，所以，通過(guò)讀取輸入端的電平就可得知是否有鍵按下了。實(shí)驗(yàn)中， 口用來(lái)控制休眠按鍵，當(dāng)按鍵按下后，進(jìn)入設(shè)定模式。 口在進(jìn)入設(shè)定狀態(tài)后用來(lái)增加設(shè)定溫度。 口則是用來(lái)減少溫度。 口用來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小，風(fēng)量分為三個(gè)等級(jí)：強(qiáng)、中、弱風(fēng)。當(dāng)?shù)谝淮伟聪掳存I，此時(shí)為弱風(fēng)，兩次為中風(fēng)，三次為強(qiáng)風(fēng)，當(dāng)按到第四次時(shí)又為弱風(fēng)，以此方式進(jìn)行循環(huán)。 口是空調(diào)制冷、制熱模式的選擇，和風(fēng)量選擇一樣可以進(jìn)行循環(huán)操作。圖 5 鍵盤(pán)各口與單片機(jī)引腳連接圖如圖 5 所示，鍵盤(pán)與單片機(jī) P1 各口相連，從而使鍵盤(pán)所接收到的信息以高低電平的形式傳入單片機(jī)內(nèi)部處理。 測(cè)溫模塊DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器是 Dallas 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。它的溫度檢測(cè)與傳輸全集成于一個(gè)芯片上，從而抗干擾能力強(qiáng)，其一個(gè)工作周期分為兩個(gè)部分，即溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理。該芯片具有體積小、硬件開(kāi)消小、抗干擾能力強(qiáng)、精度高、附加功能強(qiáng)著稱(chēng)，是當(dāng)今溫度傳感器中的主流。DS18B20 的管腳和它的主要特征有 [8]：（1） 、VDD 電源電壓（2） 、GND 電壓地（3） 、DQ 單數(shù)據(jù)總線淮北師范大學(xué) 2022 屆學(xué)士畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的模擬空調(diào)控制系統(tǒng)9 （4） 、全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出、（5） 、最高 12 位分辨率精度可達(dá)177?！妫?） 、先進(jìn)的總線數(shù)據(jù)通信（7） 、12 位分辨率時(shí)最大的工作周期是 750ms（8） 、可選擇寄生工作方式（9） 、檢測(cè)溫度范圍為－55 ℃~＋125 ℃（－67 F~＋257 F ）（10） 、內(nèi)置 EEPROM，限溫報(bào)警功能（11） 、64 位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，