【正文】 1 摘 要 本 文設計了一個典型的智能電子系統(tǒng)，即單片機控制空調(diào)溫度系統(tǒng)。首先介紹了單片機在各個領(lǐng)域的應用及發(fā)展，將傳統(tǒng)溫度控制和使用單片機控制溫度進行了比較，然后根據(jù)設計要求 以 AD590 為采集器、 89S51 為處理器 ，以空調(diào)機為執(zhí)行器件，通過單片機匯編語言實現(xiàn)對室內(nèi)溫度的控制來完成設計任務所提出的溫度控制要求 。 本論文在溫度控制系統(tǒng)的硬件設計進行了簡單的介紹的基礎上，重點對其軟件單元設計部分進行了詳細的分析：通過使用匯編語言對 A/D轉(zhuǎn)換電路、顯示電路等進行實時控制。 關(guān)鍵詞 ：單片機 空調(diào)機 溫度采集 A/D 轉(zhuǎn)換 匯編。 2 Abstract In this paper, a typical design of intelligent electronic systems, that is, singlechip temperature control airconditioning system. Singlechip first introduced in various fields of application and development of traditional singlechip temperature control and the use of temperature control were pared, and then to AD590 in accordance with design ideas for the collector, 89S51 for the processor to the device for the implementation of air conditioners through the singlechip assembly language to achieve control of room temperature to plete the design task by the temperature control requirements. In this paper, the temperature control system hardware design brief. Software design with emphasis on some of its detailed analysis carried out: through the use of assembly language , to achieve A / D conversion ,realtime control circuit and so on. Key Words ： Singlechip,airconditioning,temperature acquisition A / D conversion,pilation. 3 目 錄 摘 要 ………………………… ………………………………………………… ...Ⅰ Abstract……………………………… ..…………………...………………… ......Ⅱ 目 錄 …………………………………………………………………………… ...Ⅲ 第 1 章 緒論 …………………………………………………………… ...............1 單片機的應用 …………………………………………………… ............1 溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展及意義 ……………………………………… ........1 課題的背景 …………… ……………………………………… ................2 本次設計的要求 …………………………………………………… ........2 第 2 章 特殊器件介紹 …………………………………………………… ...........6 溫度傳感器 AD590…………………………………………………… .....6 AT89S51 單片機 …………………………………………………… .......10 光電耦合器 MOC3040…………………………………………………… 12 第 3 章 硬件單元 ……………………………………………………… ..............13 硬件各單元方案設計與選擇 ……………………………………… .........13 單元電路設計 …………………………………………………… ............16 第 4 章 軟件設計方案 ……………………………………………… ..………… 19 系統(tǒng)軟件設計說明 …………………………………………………… ....19 主程序流程 …………………………………………………… ................19 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 …………………………………………………… .........20 顯示子程序 …………………………………………………… ................22 鍵盤子程序 …………………………………………………… ................23 延時子程序 …………………………………………………… ................25 第 5 章 總結(jié) …………………………………………………………………… ..27 致謝 ………………………………………… ……………………… ....……… ........28 參考文獻 ………………………………………………………… ....................…… 29 附錄 …………………………………………………………………………… ........30 4 第一章 緒論 單片機的應用 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。 基于 單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點 ， 目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域 沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)， 空調(diào)機 、錄 像機、攝 像 機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。 溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展與意義 溫度控制系統(tǒng)是人類供熱， 降溫 的主要設備的驅(qū)動來源，它的出現(xiàn)迄今已有兩百余年的歷史，期間，從低級到高級，從簡單到復雜，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對溫度控制精度要求的 不斷提高，溫度控制系統(tǒng)的控制技術(shù)得到不斷迅速發(fā)展。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，智能溫度控制系統(tǒng)日益廣泛的用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，成為發(fā)展國民經(jīng)濟的重要熱工設備之一。在現(xiàn)代化的建設中，能源的需求非常大，然而我國的能源利用率極低，所以實現(xiàn)溫度控制的智能化，有著極為重要的實際意義。 對于溫度控制系統(tǒng)而言，溫度 t 是通過控制加熱裝置的供電電壓 u來控制的。工藝要求溫度應控制在溫度給定值 tg 附近，考慮到溫度有非線性、時變性以及室溫、工作條件等的不良擾動因素，且溫度控制通常要求具有快速、無超調(diào)的響應特性，用常規(guī)的 PID 調(diào)節(jié)器 很難滿足這些要求 ，而單片機具有集成度高，通用性好，功能強，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強和使用方便等獨特優(yōu)點，使用單片機控制溫度，從而使溫度控制變得簡便，精確。 5 課題的背景 隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應用，近年來單片機發(fā)展十分迅速，一個以微機應用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機的應用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機械、食品、石油等各個行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費時費力，而且精度差，單片機的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。溫度是生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè) 等，對象中的一個重要的被控參數(shù)。然而所采用的測溫元件和測量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。因此對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制方法也不相同。本系統(tǒng)所采用的是單片機和溫度傳感器所組成，要求溫度在 10℃～＋ 45℃變化，但能自動控制。本設計使用單片機作為核心進行控制。單片機具有集成度高，通用性好，功能強，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強和使用方便等獨特優(yōu)點，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。本系統(tǒng)所使用的單片機89S51 使溫度控制大為簡便。 本次設計的要求 設計一 個空調(diào)機的溫度控制單元。用單片機技術(shù)及相應仿真平臺進行開發(fā)，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對溫度進行采集并作 A/D 轉(zhuǎn)換，再傳輸給單片機。以空調(diào)機為執(zhí)行器件，通過單片機程序來完成對室內(nèi)溫度的控制。 設計主要要求如下： （ 1） 溫度設定范圍在 10C0 ~45C0 ，最小區(qū)分溫度為 1C0 ，標定溫差 1C0 。 （ 2） 用二位十進數(shù)碼顯示當前溫度。 （ 3） 能根據(jù)設定的溫度實現(xiàn)西東加熱或降溫處理。 （ 4） 設計出控制系統(tǒng)電路單元。 6 InIqK ITV BE ?第二章 基礎器件介紹 溫度傳感器 AD590 AD590 是 AD 公司里利用 PN結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。實際上，中國也開發(fā)出了同類型的產(chǎn)品 在被測溫度一定時，相當于一個恒流源。該器件具有良好的線性和互換型，測量精度高并具有消除電源波動的特性。即使電源在 5V~10V之間變化，其電流只是在 1 毫安以下微小變化。 集成溫度傳感器實質(zhì)上是一種半導體集成電路，它是利用晶體管的 be結(jié)壓降的不飽和值 VBE與熱力學溫度 T和通過發(fā)射極電流 I的下述關(guān)系實現(xiàn)對溫度的檢測如公式 (） : （ ） 式中： K 為波爾茲常數(shù)， q 為電子電荷絕對值 。 集成溫度傳感器具有線性好，精度適中，靈敏度高，體積小，使用方便等優(yōu)點，得到廣泛應用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出與電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為 10mV/K，溫度 0C0 時輸出為 0，溫度 25C0 時輸出電壓 。電流輸出型的靈敏度一般為 1μA/K。 AD590 是電流 型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值。根據(jù)特性分檔， AD590 的后綴以 I、 J、 K、 L、 M 表示。 AD590L、 AD590M 一般用于精密溫度測量電路，其電路外形如圖 所示，它采用金屬殼 3 腳封裝，其中 1 腳為電源正端 V+； 2 腳為電流輸出端 L0： 3 腳為管殼，一般不用。集成溫度傳感器的電路符號如圖 有圖所示。 圖 AD590 外封裝及電路符號 AD590 是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片機集成兩端感溫電流源。 7 KATI /1?? ?I?T4T3T2T1URE4URE3T4T3T4T3URE?RIn nRUI RE /))(/(1 ??RL AD590 的主要特性 流過器件的電流（ μA）等于器件所 處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù)，即公式（ ）： （ ） 式中 是流過器件（ AD590）的電流，單位為 μA； T 是熱力學溫度，單位為 K AD590 的測溫范圍為 55C0 ~ +150C0 AD590 的電源電壓范圍為 4V~ 4V~6V 范圍變化，電流 Iι變化 1μA，相當于溫度變化 1K。 AD590 可以承受 44V正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。 輸出電阻為 710MΩ 精度高。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五檔，其中 M 檔的精度最高 55C0 ~ +150C0 范圍內(nèi)，非線性誤差為 ? 。 AD590 的工作原理 在被測溫度一定時， AD590 相當于一個恒流源，把它和 5V30V 的直流電源相連，并在輸出端串接一個 1KΩ的恒指電阻，那么，此電阻上流過的電流將和被測溫度成正比，此時地阿奴亮度將會有 1mV/K 的電壓信號。它是利用 PN 結(jié)特性集成的傳感器的感溫部分的核心電路。其中有兩只三極管 、 起恒流源的作用，可用于是左右兩支路的集電極電流 11 和 12 相等；另兩只三極管 、 是感溫用的晶體管，兩個管的材質(zhì)和和工藝完全相同，但 實質(zhì)上是由 n 個晶體管并聯(lián)而成，因而其結(jié)面積是 的 n 倍。 和 的發(fā)射結(jié)電壓