【文章內(nèi)容簡介】 線遙控接口電路 系統(tǒng)中無線遙控接收模塊的輸出引腳如表 32 所示。 表 32 無線遙控接收模塊引腳圖 腳位 名稱 功能說明 1 VT 輸出狀態(tài)指示 2 D3 數(shù)據(jù)輸出 3 D2 數(shù)據(jù)輸出 4 D1 數(shù)據(jù)輸出 空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 6 5 D0 數(shù)據(jù)輸出 6 5V 電源正極 7 GND 電源負極 8 ANT 接天線端 溫度傳感器簡介及接口電路 溫度傳感器簡介 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器可以提供 912 位數(shù)字量的溫度測量，它的測溫范圍為55～＋ 125℃。 在硬件上， DS18B20 通過一個單總線接口與處理器交互信息，而且DS18B20 能直接從數(shù)據(jù)線上吸取能量，這種寄生電源的方式可以使它的應用更方便、更靈活 [5]。 DS18B20 的主要特征： (1)先進的單總線數(shù)據(jù)通信。 (2)最高 12 位分辨率，精度可達土 攝氏度。 (3)12 位分辨率時的最大工作周期為 750 毫秒。 (4)可選擇寄生工作方式。 (5)檢測溫度范圍為 – 55176。C ~+1 25176。C 系統(tǒng) 中 溫度傳感器接口電路 系統(tǒng)中 DS18B20 與單片機的接口電路如圖 39 所示，從圖中可以看到 DS18B20的只需要一個數(shù)據(jù)線就能完成數(shù)據(jù)通信工作。 DS18B20 的數(shù)據(jù)通信端口接的是單片機的 端口，這樣的單總線方式硬件連接非常方便，甚至利用它的寄生電源的功能連電源線也可以省去。簡單的硬件結(jié)構(gòu)也需要付出代價， DS18B20 需要精準的時序控制和復雜的編程才能準確采集到溫度數(shù)據(jù)。 P 2 .32 7 .0DQ2V C C3G ND1U1 DS 1 8 B 2 0 R11 0 k 空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 7 圖 39 DS18B20 模塊電路 輸出驅(qū)動電路 半導體制冷片簡介 半導體制冷片沒 有滑動部件， 這是區(qū)別于常規(guī)制冷器件的很大優(yōu)點。半導體制冷片省去了機械部件，就可以使它的體積減小，這樣它就可以 應用在一些空間受到限制的場合。而且，這種制冷器件 可靠性要求高，無 污染。其缺點是沒有常規(guī)制冷器件那樣制冷效果強大，這也讓它的應用受到了限制。 加熱絲簡介 加熱絲實際上就是一個電阻，它把電能盡可能的轉(zhuǎn)化為熱能。電熱絲的材料通常都是耐高溫的材料，例如 鐵鉻鋁、鎳鉻 材料等。本設計用的是 鎳鉻 材料，阻值約 5歐的電熱絲， 12V 時功率約為 28 瓦 [8]。 繼電器驅(qū)動電路 繼電器及其驅(qū)動電路簡介 繼電器是一種常規(guī)的電子開關(guān)，用小電流去控制大電流運作的電控制器件，故在電路中起著安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。它的工作原理是是當輸入量（激勵量）的變化達到規(guī)定要求時，就會使輸入端線圈達到一定的磁場強度從而使輸出回路的柱頭上的接頭切換，最終在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預定的階躍變化 [9]。 本系統(tǒng)中選用的是匯科（ HUI KE）繼電器 HK3FFDC5VSHG，它的輸入端驅(qū)動電壓是 5V,線圈電阻 70? ，功率 ，它的輸 出回路直流 30V 時允許通過電流為 10A。 系統(tǒng)中繼電器驅(qū)動電路 繼電器驅(qū)動電路圖如圖 310 所示。其中三個控制端分別接的是單片機的 、 和 。由于單片機驅(qū)動能力有限，有考慮到單片機的灌電流相較更大些，所以選用 PNP 型的三極管。繼電器驅(qū)動電路的工作原理是這樣的：當單片機管腳輸出高電平時， PNP 三極管就處于截止狀態(tài)，繼電器輸入端口幾乎不導通，繼電器處于斷開狀態(tài)；當單片機輸出低電平時， PNP 三極管就處于飽和狀態(tài)，繼電器輸入端就可以獲得幾乎 5V 的電壓而使繼電器導通。之所以在繼電器的輸 入端加上一個反向的二極管，這是由于當繼電器由導通變?yōu)閿嚅_的過程中，輸入端線圈會因為自感作用引起自感效應對繼電器造成 破壞，當加上一個反向二極管后就可以給這個線圈一個放電 回路而消空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 8 除自感的不良影響 [10]。 大功率電路模塊介紹 設計用到的制冷片以及散熱系統(tǒng)實物圖與 加熱絲實物圖如圖 311 所示。 圖 311 半導體制冷片與加熱絲實物圖 制冷片工作電壓１ 2 伏時功率約５ 6 瓦，加熱絲１ 2 伏工作時功率約２ 8 瓦，本設計選用電壓１ 2 伏，最大輸出電流６安的開關(guān)電源。 系統(tǒng)整體原理圖 系統(tǒng)整體原理圖見 附錄 1。 空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 9 4 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)程序設計構(gòu)思 系統(tǒng)主程序主要是用來不斷更在顯示器上更新出設定模式、設定溫度和實際溫度。中斷 0 的服務程序是用來實現(xiàn)鍵盤功能的程序，這些功能包括狀態(tài)切換、模式切換、溫度值調(diào)整，也包含了狀態(tài)切換時的部分初始化程序。外部中斷 1 的服務程序是無線遙控功能實現(xiàn)程序，與鍵盤功能程序類似。定時器 0 的中斷服務程序?qū)崿F(xiàn)輸出控制功能，即啟動或者停止加熱制冷操作 [12]。 主程序設計 主程序流程圖 主程序流程圖如圖 41 所示。 主程序介紹 主程序開始后，先進行系統(tǒng)初始化，包括 LCD1602 的初始化和單片機中斷系統(tǒng)的初始化。初始化工作包括 LCD1602 設置成兩行顯示模式，單片機的兩個外部中斷都使能，定時器 0 中斷也使能。初始化結(jié)束后，就進入了死循環(huán)。這個循環(huán)程序不斷判斷系統(tǒng)的狀態(tài)，如果是待機狀態(tài)就進行待機初始化，最后讓單片機進入掉電模式。如果是正常工作狀態(tài)，還需要判斷 en_display_normal 標志位分成不同的兩支程序。 按鍵程序設計 按鍵程序流程圖 按鍵程序流程圖如圖 42 所示。 空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 10 中 斷 入 口關(guān) 閉 外 部 中 斷 及 延 時判 斷 是 否 有 按 鍵 按 下讀 取 按 鍵 值是 否 為 待 機 狀 態(tài)中 斷 結(jié) 束中 斷 標 志 位 清 0中 斷 打 開NY是 否 是 o n _ o f f 按 下開 機 初 始 化YYNN是 否 為 o n _ o f f 鍵 按 下設 置 狀 態(tài) 為 待 機 模 式 切 換 設 定 溫 度 加 一是 否 為 m o d e 鍵 按 下是 否 為 p l u s 鍵 按 下是 否 為 m i n u s 鍵 按 下NNNN設 定 溫 度 減 一YYYY 圖 42 按鍵程序流程圖 按鍵程序簡介 按鍵程序是安排在外部中斷 0 的服務程序中。當任意的一個按鍵按下，都會觸發(fā)外部中斷 0。當進入外部中斷 0 程序后，首先執(zhí)行延時程序，然后再次判斷是否有按鍵按下，以達到按鍵消抖的目的。如果確實有按鍵按下，就通過讀取 P1 端口的低四位獲取按鍵值。根據(jù)不同的工作狀態(tài)又將程序分為兩支。當處于待機狀態(tài)時，判斷是否是開 /關(guān)機鍵（ ON_OFF 鍵）按下，如果是就開機初始化，如果不是就繼續(xù)待機 [14]。當處于正常工作狀態(tài)，然后根據(jù)不同的按鍵值 選擇不同的操作程序。如果是 ON_OFF鍵按下就關(guān)機，如果是 MODE 鍵按下就切換狀態(tài)，如果是 PLUS 鍵按下就增加設定溫度值，如果是 MINUS 鍵按下就減小設定溫度值。需要說明的是中斷服務程序的結(jié)尾部分，有一句語句是中斷標志位清 0，這是為了避免因為案件抖動出現(xiàn)按一次進入兩次中斷。 空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 11 溫度采集與顯示程序設計 溫度采集與顯示程序流程圖 溫度采集與顯示程序流程圖如圖 43 所示。 d i s p l a y _ t e m p （ ）開 始調(diào) 用 函 數(shù)R e a d T e m p （ ）獲 取 當 前 實 際 溫 度設 置 顯 示 位 置顯 示 溫 度 值計 算 十 進 制 溫 度十 位 和 個 位函 數(shù) 結(jié) 束顯 示 溫 度 符 號R e a d T e m p （ ）開 始初 始 化 D S 1 8 B 2 0讀 取 溫 度 的 高 八位 和 低 八 位啟 動 溫 度 轉(zhuǎn) 化判 斷 溫 度 的 正 負負 標 志 取 一整 合 高 八 位 與 低 八 位求 取 負 溫 度 的 原 碼求 十 進 制 的 實 際 溫 度函 數(shù) 結(jié) 束負正 標 志 取 一整 合 高 八 位 與 低 八 位求 十 進 制 的 實 際 溫 度正 圖 43 溫度采集與顯示程序流程圖 溫度采集與顯示程 序簡介 溫度采集是通過調(diào)用函數(shù) ReadTemp()實現(xiàn)的，溫度顯示是通過調(diào)用函數(shù)disply_temp()實現(xiàn)的。 ReadTemp()函數(shù)首先初始化 DS18B20，然后啟動溫度轉(zhuǎn)化，接下來讀取溫度，得到兩個字節(jié)的記錄溫度的二進制數(shù)。緊接著，判斷溫度的正負。如果溫度為負，還需要求取溫度的原碼并去掉最高位的符號位，轉(zhuǎn)化為十進制的實際溫度。倘若溫度為正，可以直接去轉(zhuǎn)化為十進制的溫度數(shù)據(jù)。利用 sign_flag 記錄實際溫度的符號值 [15]。 控制執(zhí)行程序設計 控制執(zhí)行程序流程圖 空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 12 控制執(zhí)行程序流程 圖如圖 44 所示。 中 斷 入 口中 斷 次 數(shù) 清 0判 斷 時 間 是 否 到 （ 6 5 5 3 6 * 2 ） u s判 斷 模 式 是 否 為 加 熱判 斷 是 否 正 在 加 熱 判 斷 是 否 正 在 制 冷YYN實 際 溫 度 是 否 高 于 等 于 設 定 溫 度Y關(guān) 閉 加 熱中 斷 結(jié) 束YN實 際 溫 度 是 否 小 于 （ 設 定溫 度 — 2 ）N開 啟 加 熱YN關(guān) 閉 制 冷 關(guān) 閉 加 熱實 際 溫 度 是 否 高 于 （ 設 定溫 度 + 2 ）實 際 溫 度 是 否 小 于 等 于 設 定溫 度關(guān) 閉 制 冷開 啟 制 冷NYYY NN中 斷 次 數(shù) 加 一N 圖 44 控制 執(zhí)行 程序流程圖 控制 執(zhí)行 程序簡介 控制 執(zhí)行 程序是放在定時器 0 的中斷服務程序中。在初始化程序中，將定時 /計數(shù)器 0 設置成定時模式 1，也就是 16 位定時器。系統(tǒng)選用的是 12M 的晶振，這樣定時器從 0 計數(shù)到溢出，中斷一次的定時時間就是 65536us。輸出控制是這樣設想的，每隔一定的時間就來執(zhí)行一遍，這個時間就是執(zhí)行周期。本設計把這個執(zhí)行周期設置成（ 65536*2） us，即大概 ，實踐中可以滿足設計要求。 系統(tǒng)設計程序 系統(tǒng)設計程序包含 5 個源程序文件，分別是 、 、 ；還包括 7個頭文件，分別是 、 、 、 、 和 。 是系統(tǒng)的主要工作文件， 包含了系統(tǒng)調(diào)用的功能函數(shù)， 是 LCD1602 有關(guān)的程序， 是 DS18B20 有關(guān) 的程 序 ， 包 含了 兩 個常 用的 延 時函 數(shù) 。 包含了工程中用到的部分全局變量，還有一些常數(shù)， 、空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 13 、 、 分別是對應 C 語言文件的頭文件， 、 是系統(tǒng)頭文件。由于文件比較多，所以只列 一個文件的程序，程序見附錄 2。 空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 14 5 系統(tǒng)制作與調(diào)試 系統(tǒng)的焊接與制作 根據(jù)設計的要求，對所需的元器件的型號和數(shù)量進行了確定，得出了如下的元器件清單如表 51 所示。 表 51 元器件清單表 AT89S52 1 片 繼電器 3 個