【正文】 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文）學士學位論文（2008屆）基于單片機的空調溫度控制器的設計姓名指導教師專業(yè)名稱電氣工程與自動化論文提交日期目 錄摘要 1前言 2第二章 設計目的及要求 3 設計目的和意義 3 設計任務與要求 3第三章 系統(tǒng)方案確定 4 4 8 10第四章 硬件電路設計 10 10 11 15 16 17 18 20 20第五章 軟件系統(tǒng)設計 20 20 21 24 25 26結 論 27參考文獻 28致 謝 29摘要本設計基于單片機AT89C52作為空調溫度控制器的檢測和控制核心，主要由電源電路、熱敏電阻式傳感器、ADC0809轉換器、鍵盤、顯示電路、輸出控制電路及其他輔助電路組成；該系統(tǒng)可以完成溫度的顯示、溫度的設定、空調的控制等多項功能。關鍵詞：單片機；ADC0809；溫度控制與檢測；LED顯示AbstractThis design based on the single chip microputer as the air conditioning temperature controller AT89C52 detection and control core, mainly by power supply circuit, Thermistor sensor, ADC0809 converter, keyboard, show circuit, output control circuit and other auxiliary circuit posed。 The system can plete the temperature display, the temperature setting, air conditioning control, etc. Function.Key words: Single chip microputer。 ADC0809。 Temperature control and testing。 LED display前言現(xiàn)代信息技術的三大基礎是信息采集控制(即溫度控制器技術)、信息傳輸(通信技術)和信息處理(計算機技術)。溫度控制器屬于信息技術的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度控制器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究和生活等領域，數(shù)量日漸上升。近百年來,溫控器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下兩個階段：(1)模擬，集成溫度控制器；(2)智能數(shù)碼溫控器。目前,國際上新型溫控器正從模擬式向數(shù)字式，由集成化向智能化，網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。溫度控制器是一種溫度控制裝置，它根據(jù)用戶所需溫度與設定溫度之差值來控制中央空調末端之水閥（風閥）及風機，從而達到改變用戶所需溫度的目的。實現(xiàn)以上目的的方法理論上有很多，但目前業(yè)界主要有機械式溫度控制器及智能電子式兩大系列。普通風機盤管空調溫控器基本上是一個獨立的閉環(huán)溫度調節(jié)系統(tǒng)，主要由溫度傳感器、雙位控制器、溫度設定機構、手動三速開關和冷熱切換裝置組成。其控制原理是空調溫控器根據(jù)溫度傳感器測得的室溫與設定值的比較結果發(fā)生雙位控制信號，控制冷熱水循環(huán)管路電動水閥（兩通閥或三通閥）的開關，即用切斷和打開盤管內(nèi)水流循環(huán)的方式，調節(jié)送風溫度（供冷量）。第一代空調溫控器主要是電氣式產(chǎn)品，空調溫控器的溫度傳感器采用雙金屬片或氣動溫包，通過“給定溫度盤”調整預緊力來設定溫度，風機三速開關和季節(jié)轉換開關為潑檔式機械開關。這類空調溫控器產(chǎn)品普遍存在“溫度設定分度值過粗”、“時間常數(shù)太大”、“機械開關易損壞”等問題。第二代空調溫控器為電子式產(chǎn)品，溫度傳感器采用熱敏電阻或熱電阻，部分產(chǎn)品的溫度設定和風速開關通過觸摸鍵和液晶顯示屏實現(xiàn)人機交互界面，冷熱切換自動完成，運算放大電路和開關電路實現(xiàn)雙位調節(jié)。這類智能空調溫控器產(chǎn)品改善了人機交互界面，解決了“溫度設定分度值過粗”等問題，但仍存在“控制精度不高”、“時間常數(shù)大”、“操作較復雜”等問題。目前國內(nèi)外生產(chǎn)廠家正在研究開發(fā)第三代智能型室溫空調溫控器，應用新型控制模型和數(shù)控芯片實現(xiàn)智能控制?，F(xiàn)在已有國內(nèi)廠家生產(chǎn)出了智能型室溫空調溫控器，并已應用于實際工程。第二章 設計目的及要求21世紀的人們生活質量不斷提高，同時也對高科技電子產(chǎn)業(yè)提出了更高的要求，為了使人們生活更人性化、智能化。我設計了這一基于單片機的空調溫度控制系統(tǒng)，人們只有生活在一定的溫度環(huán)境內(nèi)才能長期感覺舒服，才能保證不中暑不受凍，所以對室內(nèi)溫度要求要高。對于不同地區(qū)空調要求不同，有的需要升溫，有的需要降溫。一般都要維持在21~26176。C。目前，雖然我國大量生產(chǎn)空調制冷產(chǎn)品，但由于我國人口眾多，需求量過盛，在我國的北方地區(qū)，還有好多家庭還沒有安裝有效地室內(nèi)溫控系統(tǒng)。溫度不能很好的控制在一定的范圍內(nèi)，夏天室內(nèi)溫度過高，冬天溫度過低，這些均對人們正常生活帶來不利的影響，溫度、濕度均達不到人們的要求。以前溫度控制主要利用機械通風設備進行室內(nèi)、外空氣的交換來達到降低室內(nèi)溫度，實現(xiàn)室內(nèi)溫度適宜人們生活。以前通風設備的開啟和關停，均是由人手動控制的，即由人們定時查看室內(nèi)外的溫度、濕度情況，按要求開關通風設備，這樣人們的勞動強度大，可靠性差，而且消耗人們體力，勞累成本過高。為此，需要有一種符合機械溫控要求的低成本的控制器，在溫差和濕度超過用戶設定值范圍時，啟動制冷通風設備，否則自動關閉制冷通風設備。空調的工作原理：空調器的制冷系統(tǒng)由蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和毛細管四個主要部件組成。按照制冷循環(huán)工作的順序，依次用管道連接成一個整體。系統(tǒng)工作時、蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑吸收室內(nèi)空氣的熱量而蒸發(fā)成為壓力和溫度均較低的蒸氣，被壓縮機吸入并壓縮后，制冷劑的壓力和溫度均升高，然后排入冷凝器。制冷劑蒸氣在冷凝器內(nèi)通過放熱給室外空氣而冷凝成為壓力較高的液體。制冷劑液體通過毛細空的節(jié)流，壓力和溫度均降低，再進入蒸發(fā)器蒸發(fā)，如此周而復始地循環(huán)工作，從而達到降低室內(nèi)溫度的目的。單片機的簡單介紹：單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊接口、定時器，實時時鐘等外圍設備。而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡、復雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。單片機內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可......用它來做一些控制電器一類不是很復雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！......它主要是作為控制部分的核心部件。 它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區(qū)別。 單片機是靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序實現(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！系統(tǒng)要求利用單片機設計一空調溫度控制器，能夠實時檢測并顯示室溫，能夠利用鍵盤設定溫度，并且和室溫進行比較，當室溫低于設定溫度時，系統(tǒng)能夠驅動加熱系統(tǒng)工作，當室溫高于設定溫度時，系統(tǒng)能夠驅動制冷系統(tǒng)工作，當兩者溫度相等時，不做動作。第三章 系統(tǒng)方案的確定 溫度傳感器的分類與選擇原則 溫度傳感器的分類溫度是日常生活中經(jīng)常遇到的一個物理量，它也是科研和生產(chǎn)中最常見、最基本的產(chǎn)量之一。在很多場合都需要對溫度進行測控，而溫度測控離不開溫度傳感器，因此，掌握正確的測溫方法及溫度傳感器的使用方法極為重要。a) 常用的測溫方法：物體受熱后溫度就要升高，任何兩個溫度不同的物體相接觸都必然產(chǎn)生熱交換，直到兩者的溫度達到平衡為止。據(jù)此，可以選擇某種溫度傳感器與被測物體接觸進行溫度測量，這種方法稱為接觸式測溫。接觸式測溫常用于較低溫度的測量。此外，物體受熱后溫度升高的同時還伴有熱輻射，因此，可利用溫度傳感器接收被測物體在不同溫度下輻射能量的不同來測量溫度，這種測溫方法稱為非接觸式測溫。非接觸式測溫常用于高溫測量。b) 溫度傳感器產(chǎn)品分類：目前，溫度傳感器沒有統(tǒng)一的分類方法。按輸出量分類有模擬式溫度傳感器和數(shù)字式溫度傳感器。按測溫方式分類有接觸式溫度傳感器和非接觸式溫度傳感器。按類型分類有分立式溫度傳感器（含敏感元件）、模擬集成式溫度傳感器和智能溫度傳感器（即數(shù)字溫度傳感器）。模擬式溫度傳感器輸出的是隨溫度變化的模擬量信號。其特點是輸出響應速度較快和MPU（微處理器）接口較復雜。數(shù)字式溫度傳感器輸出的是隨溫度變化的數(shù)字量，同模擬輸出相比，它輸出響應較慢，但容易與MPU接口。下面對工程中常用的溫度傳感器做簡單介紹。(1).熱敏電阻式溫度傳感器電阻式溫度傳感器分為熱電阻式溫度傳感器和熱敏電阻溫度傳感器，他們的特點是自身的電阻值隨溫度而變化。熱敏電阻式利用半導體材料制成的敏感組件，通常所用的熱敏電阻溫度傳感器都是具有負溫度系數(shù)的熱敏電阻，它的電阻率受溫度的影響很大，而且隨溫度的升高而減少，簡稱NTC。其優(yōu)點是靈敏度高，體積小，壽命長，工作穩(wěn)定，易于實現(xiàn)遠距離；缺點是互換性差，非線性嚴重。 (2).熱電阻式溫度傳感器利用熱電阻溫度系數(shù)隨溫度變化的特性而制成的溫度傳感器。稱為熱電阻溫度傳感器。對于大多數(shù)金屬導體，其電阻值都具有隨溫度升高而增大的特性。由于純金屬的溫度系數(shù)比合金的高，因此均采用純金屬作為熱電阻組件。常用的金屬導體材料有鉑、銅、鐵和鎳。(3).熱電偶式溫度傳感器熱電偶是一種傳統(tǒng)的溫度傳感器，其測溫范圍一般為50到+1600℃，最高可達+2800℃，并且有較高的測量精度。另外，熱電偶產(chǎn)品已實現(xiàn)標準化、系列化，使用時易于選擇，可方便地用計算機做線性補償，因此，至今在測溫領域內(nèi)仍被廣泛使用。它的理論基礎是建立在熱電效應上，將熱能轉化為電能。(4).模擬集成溫度傳感器集成傳感器是采用硅半導體集成工藝而制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世紀80年代問世的。它是將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出功能的專用IC，它屬于最簡單的一種集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一（僅測量溫度）、測溫誤差小、價格低、響應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗，適合遠距離測溫、控溫，不需要進行非線性校準。外圍電路簡單，它是目前在國內(nèi)外應用較為普遍的一種集成傳感器。(5).智能溫度傳感器智能溫度傳感器（亦稱數(shù)字溫度傳感器）是在20世紀90年代中期問世的。智能溫度傳感器是微電子技術、計算機技術和自動測試技術的結晶，它也是集成溫度傳感器領域中最具活力和發(fā)展前途的一種新產(chǎn)品。目前，行許多著名的集成電路生產(chǎn)已開發(fā)出上百種智能溫度傳感器產(chǎn)品。智能溫度傳感器具有以下三個顯著特點：第一，能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關的溫度控制量，適配各種微控制器（MCU）；第二，能以最簡方式構成高性價比、多功能的智能化溫度測控系統(tǒng)；第三，它是在硬件的基礎上通過軟件來實現(xiàn)測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D傳感器、存儲器（或寄存器）和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路控制器、中央控制器（CPU）、隨機存取儲存器（RAM）和只讀存儲器（ROM）。 溫度傳感器的選擇原則在介紹溫度傳感器的選擇原則之前，首先介紹在測控系統(tǒng)中選擇傳感器的總原則，本原則適用于各種傳感器的選擇?，F(xiàn)代傳感器在原理和結構上千差萬別，如何根據(jù)具體的測控目的、測控對象以及測控環(huán)境合理地選擇傳感器，是單片機測控系統(tǒng)首先要解決的溫度。當傳感器選定之后，與之相配套的測控電路也就可以確定了。測控結果的成敗，在很大程度取決于傳感器的選擇是否合理。作為單片機測控系統(tǒng)前向通道的關鍵部件，在選擇傳感器時應考慮一下幾個方面：（1）根據(jù)測控對象與測控環(huán)境確定傳感器的類型即使是測量同一物理量，也有多種傳感器可供選擇，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量對象的特點和傳感器的使用條件綜合考慮一下一些具體問題。所以考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。l 傳感器的量程；l 被測位置對傳感器體積的要求；l 測量方式為接觸式還是非接觸式；l 傳感器信號的引出是有線還是無線；l 是購買傳感器還是自行研制傳感器以及價格因素等。在綜合考慮上述所有因素之后就能確定選擇何種類型的傳感器，再考慮傳感器的具體性能指標。（2）靈敏度的選擇一般情況下，在傳感器的線性范圍內(nèi)，傳感器的越是靈敏越好。（3）頻率響應特性傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，傳感器的頻率響應好，可測的信號頻率范圍就寬，傳感器的輸出信號必須在允許的頻率范圍內(nèi)保持不失真，實際上傳感器的響應總有一定得延遲，希望延遲時間越來越好。（4）線性范圍傳感器的線形范圍是指輸出信號與輸入量成正比的范圍。從理論上講，在此范圍內(nèi)靈敏度應保持定值。傳感器的線性范圍越寬，其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當傳感器的種類確定之后首先要看其量程是否滿足要求。（5）穩(wěn)定性傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結構外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強的環(huán)境適應能力。（