【正文】 ........................................... 43 參考文獻 ................................................................................................................................. 44 附 錄 ..................................................................................................................................... 46 附錄 A：電路原理圖 ...................................................................................................... 46 附錄 B：部分程序清單 .................................................................................................. 47 致 謝 ..................................................................................................................................... 62 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 1 第一章 引 言 前言 中央空調(diào)房間的溫度控制過去一直依賴溫控電動閥， 電動閥可與溫控器配套使用，實現(xiàn)對 供暖通風和空調(diào)系統(tǒng)中冷熱水的開關(guān)控制。設(shè)計一個空調(diào)機的溫度控制 系統(tǒng) ， 在 該系統(tǒng) 中，首先通過溫度傳感器對空氣進行溫度采集，將采集到的溫度信號傳輸給單片機，由單片機控制顯示器，并比較采集溫度與設(shè)定溫度是否一致，然后驅(qū)動空調(diào)機的加熱或降溫 系統(tǒng) 對空氣進行處理，從而模擬實現(xiàn)空調(diào) 溫度 控制單元的工作情況。 空調(diào)制冷時，氣體氟利昂被壓縮機加壓，成為高溫高壓氣體，進入室外機的換熱器（此時為冷凝器），冷凝液化放熱，成為液體，同時熱量向大氣釋放。液體氟利昂經(jīng)節(jié)流裝置減壓，進入室外機的換熱器（此時為蒸發(fā)器），蒸發(fā)氣化吸熱，成為氣體，同時吸取室外空氣的熱量（室外空氣變得更冷）。戈里，法國的費迪南，瑞士的拉烏爾 1881 年 7 月，美國總統(tǒng)菲爾德在華盛頓車站遇刺愛重傷，時值盛夏，悶熱 難 耐，病床上的總統(tǒng)生命垂危。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 4 1902 年，美國的發(fā)明家威利 斯 同年，威利 斯 空調(diào)的發(fā)展趨勢 市場需求是決定空調(diào)發(fā)展的主要動力，根據(jù)目前的市場需求來看，在空調(diào)技術(shù)方面有兩大主流方向：一為變頻技術(shù)，一為健康技術(shù)。 健康空調(diào)的發(fā)展歷史為：最早是吸污材料， 90 年代光觸媒、冷觸媒已經(jīng)逐漸被淘汰， 20xx 年后，除塵、除垢顯得很重要， 20xx 年進入第三階段，以殺菌、除菌為主導(dǎo)的健康空調(diào)技術(shù)替代原先技術(shù)，而成為市場主流，也使得市場上很多偽健康空調(diào)開始出現(xiàn)，各種健康技術(shù)也浮出水面，但技術(shù)水平差參不齊。 CFC制冷劑正在破壞保護人類生存的大氣臭氧層，大量耗費的能源正在使可供利用的自然資源走向枯竭，大氣、水和土壤正在受到污染，就連夏季空調(diào)排出的熱也造成“熱島”現(xiàn)象，惡化了所處的城市環(huán)境?！笆澜缇G色建筑委員會”已宣告成立，總部設(shè)在澳大利亞，為推動全世界“綠色建筑”與“綠色空調(diào)”起了重大作用。在整個設(shè)計中，涉及到溫度檢測電路、驅(qū)動控制電路、顯示電路、 鍵盤電路以及電源的設(shè)計等電路。該程序 可對輸出的信號進行運算和比較，根據(jù)運算和比較的結(jié)果，對室外風機、室外壓縮機、定時、制冷、制熱、 抽濕等功能進 行控制。但由于芯片專業(yè)程度高，價格昂貴，通常使用于高價位空調(diào)的的中央控制系統(tǒng)設(shè)計。但其中的溫度測量電路、譯碼電路復(fù)雜，容易產(chǎn)生誤差和由電路復(fù)雜而導(dǎo)致的設(shè)備使用壽命低等一系列問題。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 9 第三章 硬件設(shè)計 硬件各單元方案設(shè)計與選擇 溫度傳感部分 要求對溫度和與溫度有關(guān)的參 量進行檢測，應(yīng)該考慮用熱電阻傳感器?？蓾M足 40℃～ 90℃測量范圍， 具有靈敏度高，電阻值高，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，化學(xué)穩(wěn)定性好，使用壽命長等優(yōu)點 ； 但 其互換性較差， 而且線性度 也 很差，不能直接用于 A/D 轉(zhuǎn)換，應(yīng)該用硬件或 軟件對其進行線性化補償。 但其 電阻與溫度為非線性關(guān)系，且 成本太貴，不適合做普通設(shè)計。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 DS18B20 使電壓特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟的測溫系統(tǒng) ，并且應(yīng)用電路電但便于設(shè)計。共陰極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地， 當 某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應(yīng)的段被顯示。這樣的話，如果顯示器的個數(shù)較多，那使用的 I/O 接口就更多，因此在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都不用靜態(tài)顯示。由于各位的段選線并聯(lián)，段碼的輸出對各位來說都是相同的，因此，同一時刻，如果各 位選線都處于選通狀態(tài)的話，那 LED 顯示器將顯示相同的字符。 加熱降溫驅(qū) 動控制電路 采用開關(guān)量控制，如繼電器、雙向可控硅、光耦等，控溫快速，但是雙向可控硅驅(qū)動電路比較麻煩，調(diào)試也麻煩， 若用現(xiàn)成的固態(tài)繼電器 價格十分昂貴。 這種晶閘管與二極管不同的是 ，當其兩端加上正向電壓而控制極不加電壓時，晶閘管并不導(dǎo)通，其正向電流很小，處于正向阻斷狀態(tài)；當 其兩端 加上正向電壓、且控制極上（與陰極間）也加上一正向電壓時，晶閘管便進入導(dǎo)通狀態(tài)，這時管壓降很?。?1V 左右）。 采用光耦合 雙向可控硅驅(qū)動電路，這種器件是一種單片機輸出與雙向可控硅之間較理想的接口器件，它由輸入和輸出兩部分組成，輸入部分是一個砷化鎵發(fā)光二極管，該二極管在 5mA～ 15mA 正向電流作用下發(fā)出足夠強度的紅外光，觸發(fā)輸出部分。由于電流環(huán)電路是低阻 抗電路，對噪音的敏感度低，因此提高通訊系統(tǒng)的抗干擾能力 ， 常用于有噪音干擾的環(huán)境里傳輸信號。 獨立式按鍵接口是各種按鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。獨立式按鍵電路按鍵直接與單片機的 I/O 口線相接，通過讀 I/O 口，判定各 I/O 口線的電平狀態(tài)，即可識別出按下的鍵盤。平時無按鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)，當有按鍵按下時，行線電平狀態(tài)將由與此電平相連的列線電平 決定。 對于矩陣式鍵盤，按鍵的位置由行號和列號唯一決定，所以分別對行號和列號進行二進制編碼，然后將兩值合成一個字節(jié)，高 4位是行號，低 4位是列號。 本設(shè)計以 DS18B20 為傳感器， AT89C51 單片機為控制核心組成的溫度巡回檢測系統(tǒng)，在圖 31中， DS18B20 的供電方式為外部電源，其 I/O 數(shù)據(jù)線與 相連。為保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi) 提供足夠的電流，我們用一個 電阻 R30和 89C51的一個 I/O口（ ）來完成對 DS18B20 總線的上拉。一般來說 CPU 對 DS18B20 的訪問流程是：先對 DS18B20 初始化，再進行ROM 操作命令，最后才能對存儲器 和 數(shù)據(jù)操作。 P2 口的 接限流電阻作為段選內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 15 控制， P2 口的 經(jīng)三極管驅(qū)動后作為位 選控制，在 10ms 定時中斷服務(wù)程序中分別對顯示的各 位進行動態(tài)掃描顯示。 P2口的四條數(shù)據(jù)線 至 分別與 CD4511 譯碼器的 ABCD 口相接， P2 口的 至 分別通過電阻 R6至 R9 與 Q1至 Q4 的基極相連接。由于每一個 LED 均由獨立的 I/O 口控制，因此優(yōu)點是軟件 編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58 ＝ 40 根 I/O 端口來驅(qū)動，要知道一個 AT89C51 單片 機可用的 I/O 端口才 32 個 ，實際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 由于所有的 LED 模塊共用了驅(qū)動端，因此 LED 的驅(qū)動不再像靜態(tài)法一樣為每個 LED所獨享，因此其驅(qū)動的設(shè)計方法也與靜 態(tài)法完全不同，需要采用分時掃描方法來實現(xiàn)對所有 LED 的顯示驅(qū)動，其原理如下： A0 設(shè)置為高電平，也即允許第一組 LED顯示，同時將 A2,A3,A4 設(shè)置為低電平，也即關(guān)閉該陰極所對應(yīng)的 LED 組顯示； P2 口 輸出 A0 組對應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)，如字符點陣數(shù)據(jù)、 7 段碼對應(yīng)的數(shù)字的數(shù)據(jù)等，該數(shù)據(jù)可以通過 ROM 表的形式預(yù)先定義； T，該時間即為所設(shè)定的定時器的中斷時間； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 17 A0 口設(shè)置為低電平，關(guān)閉 A0組的 LED 顯示； A1 設(shè)置為高電平，其他幾個設(shè)置為低電平，開啟 A1組對應(yīng)的 LED 顯示； P0 口輸出 A1 組對應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)； ，直到所有組被掃描一遍，然后又從 A0 組開始下一個循環(huán)，如此周而復(fù)始，實現(xiàn)所有 LED 的動態(tài)顯示。 根據(jù)此式算出的掃描頻率 f 實際 是 LED 驅(qū)動掃描的最小頻率，若低于此頻率，則 有可能導(dǎo)致 LED 的閃爍 ； f 也不可能越高越好，掃描的頻率太高，每組 LED的點亮時間就越短，因此有可能導(dǎo)致 LED 的亮度不夠或顯示效果不理想等一些問題。但 P2 口輸出的 數(shù)據(jù)是 BCD 碼，各存儲器 存儲的數(shù)據(jù) 是二進制，也就是和要顯示出的字符表達的含義是不一致的。 驅(qū)動控制電路 Q8N P NQ6N P NQ7N P NQ5N P NIC 10O P T O T R I A CIC 11O P T O T R I A CIC 12O P T O T R I A CIC 13O P T O T R I A CK L 1K L 2K3K41234J3D1D IO D ED2D IO D ED3D IO D ED4D IO D ER 192KR 205 1KR 212 00R 222KR 235 1KR 242 00R 252KR 265 1KR 272 00R 282KR 295 1KR 182 00V C CV C CV C CV C CV C C 2 20 VV C CV C CV C C室內(nèi)風機加熱爐壓縮機四通閥 圖 驅(qū)動控制電路 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 19 在空調(diào)器電控中，主芯片將各種輸入信號進行計算后，控制其他電路驅(qū)動負載工作，完成空調(diào)的預(yù)定功能。一方面光 電 耦合器可以起到隔離兩個系統(tǒng)地 線的作用， 使 兩個系統(tǒng)的電源相互獨立，消除地電位不同所產(chǎn)生的影響 ； 另一方面，光電耦合 器 的發(fā)光二極管是電流驅(qū)動器件，可以形成電流環(huán)路的傳遞形式。按下某鍵時，對應(yīng)的功能鍵釋放得到執(zhí)行，如操作者沒釋放按鍵，則對應(yīng)的功能會反復(fù)執(zhí)行，好 像 連續(xù)執(zhí)行， 在 這里我們采用軟件延時 250mS，當按鍵釋放則執(zhí)行下一條對應(yīng)程序。 。而鍵盤的工作方式則根據(jù)儀表系統(tǒng)中 CPU任務(wù)的份量來確定。按鍵位于行列的交叉點上節(jié)約 I/O 口。其 直流穩(wěn)壓電源的組成框圖 如下： 圖 直流穩(wěn)壓電源的組成框圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 22 ：將 220V,50HZ 的交流電壓轉(zhuǎn)換成 5V 直流電壓。 本設(shè)計的電源電路設(shè)計圖如下： E12 20 uF /25 VE24 70 uF /16 VV in1GND2V ou t3IC 21 78 05 C V12J1C O N 2C11 04C21 04V C C1234D1B R I D G E 1 圖 電源電路 外部晶振電路 外部晶振電路由 2個 33pF 的電容和一個 12MHz 的晶體振蕩器構(gòu)成。 在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外接晶體振蕩器，就構(gòu)成了內(nèi)部震蕩方式 ，內(nèi)部震蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實用電路中使用較多。一般情況下，無論是機械振動的振幅，還是交變電場的振幅都非常小。通常 OSC 的輸出時鐘頻率 fosc 為 ～ 16 MHz，典型值為 12 MHz 或者 MHz。同時 AT89C51可降至 0HZ 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 25 ： 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 32 個 可編程 I/O 線 低功耗的閑置和掉電模式 在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高。 P2 口 ：內(nèi)部 帶有弱 上拉的 準 雙向 I/O 口， 作輸入引腳使用前，先向 P2 口 鎖存器 寫入 1， 使 P2 口引腳被上拉至高