基于單片機(jī)的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-11-28 13:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 控制器，可以根據(jù)室內(nèi)溫度狀況自主的選擇制冷還是制熱，從而使室內(nèi)的溫度處于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，為人們營造一個溫馨 、 舒適的居家環(huán)境。 國內(nèi)外溫度控制器發(fā)展現(xiàn)狀 溫度控制器是信息技術(shù)的最前端產(chǎn)品。 從先前的模擬溫度控制器到今天的數(shù)碼控制器。溫控器的經(jīng)歷逐步向著智能化數(shù)字化的道路。 目前，溫度傳感器被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)事業(yè)研究和 生活等方面，需求量越來越大。 一般來說，溫度控制器是一種集溫度的采集、處理、控制為一體的控溫設(shè)備。他根據(jù)外界溫度和自身預(yù)設(shè)操作的對比，來對降溫或是升溫設(shè)備進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)對溫度的控制。目前，常見的溫度控制器大致有兩種，一種是機(jī)械式的，另一種是智能式的。 空調(diào)溫度控制器最初只是一個電氣 制式 產(chǎn)品 。它 采用 的 是對溫度比較敏感的雙金屬片作為溫度采集裝置。這樣的控制器敏感度以及靈敏度勢必會很差，并且機(jī)械設(shè)備都會存在一個磨損或者一個損耗的過程，影響著設(shè)備的使用壽命。所以，目前雖說還能見到，但是使用的場所已經(jīng)越發(fā)減少了。 后 來，技術(shù)的更新?lián)Q到為溫度控制器帶來了福音，一些對溫度較敏感的半導(dǎo)體器件的出現(xiàn)讓空調(diào)溫度控制器進(jìn)入了新時代。這類器件最常見的就是熱電阻和熱敏電阻。尤其是此時人機(jī)交互界面的出現(xiàn)，為下一代的產(chǎn)品帶來了諸多的啟發(fā)。但是雖說這類控制器較前代要好一些，有一些問題還是沒有徹底的解決。例如精度低下、操作不易等等。 隨著國內(nèi)外電子技術(shù)的日益發(fā)展，國內(nèi)外普遍已經(jīng)著手于開發(fā)最新一代也就是第三代空調(diào)溫控器。運(yùn)用的更加先進(jìn)的模型使得該溫控器更加精準(zhǔn)和智能?，F(xiàn)在，市面上已經(jīng)出現(xiàn)了該類型產(chǎn)品，相信普及指日可待。 3 2 基本原理 空調(diào)溫度 控制系統(tǒng)的原理 本次設(shè)計(jì)主要器件是溫度傳感器。通過它來感知外界的真實(shí)的溫度，并把室內(nèi)的溫度信號準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)化為電信號。而后溫度在傳感器芯片中直接被 A/D 轉(zhuǎn)換，輸出至單片機(jī)的 I/O 端口。單片機(jī)記錄該端口的實(shí)際數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則對其進(jìn)行處理。當(dāng)溫度低于某一個值時，單片機(jī)控制空調(diào)電路進(jìn)行制暖，同樣的，當(dāng)溫度高于某一個值時，單片機(jī)控制空調(diào)電路進(jìn)行制冷，使得室內(nèi)的溫度維持在一個相對比較穩(wěn)定的狀態(tài)下。 由于該系統(tǒng)功能比較單一，操作比較簡單，因此由單片機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)。而以體積小、重量輕、成本低、可靠性好、 靈活度高的 89C52 單片機(jī)完全可以勝任，故而本系統(tǒng)采用此種單片機(jī)作為其控制核心。 除去單片機(jī)控制核心之外，該系統(tǒng)還有 溫度采集模塊，數(shù)據(jù)顯示模塊，設(shè)置模塊，控制模塊四個部分。 圖 系統(tǒng)的總體框圖 單片機(jī)控制核心 本系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)簡單，功能較少，因此，一般的普通單片機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)其所有功能。單片機(jī)，即單片微控制器，其實(shí)就是一個具有數(shù)據(jù)處理功能的一個微型的計(jì)算機(jī)。它具有自己的隨機(jī)存儲器（ RAM）和只讀存儲器（ ROM）。為了增加自身對數(shù)據(jù)的處理能力。還加入了中斷系統(tǒng)和定時 /計(jì)數(shù)器。也就是說，相比計(jì)算機(jī)而言，除了 I/O 設(shè)備之外的設(shè)備，單片機(jī)都有。最終構(gòu)成了一個較為完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)芯片。 4 單片機(jī)具有質(zhì)量輕、體積小、價格低、開發(fā)簡便的特點(diǎn)，因此，一經(jīng)上市就在各行各業(yè)掀起了一股自動化的風(fēng)暴。目前單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)在各個行業(yè)都有一定的涉及，在簡單工業(yè)控制，自動化設(shè)備，計(jì)算機(jī)應(yīng)用等方面發(fā)揮著非常重要的作用。 溫度采集模塊 溫度是最常遇到的物理量之一，很多行業(yè)對于溫度有著很苛刻的要求。因此，科研和生產(chǎn)中很多情況下，都會對溫度進(jìn)行采集、測量和控制。而要想做到這些，絕對離不開溫度傳感器 的幫助。因此，在不同的場合和要求下，應(yīng)該盡可能仔細(xì)的選擇不同的溫度傳感器以滿足生產(chǎn)、生活、科研的需要。 測量溫度的方法有兩種。一種需要和被測事物相接觸，使得傳感器達(dá)到和被測物體一樣的溫度，稱這種方法為接觸式溫度測量。這種方式只是適合于測量較低溫度的情況。 另一種方法不需要與被測事物相接觸，而是利用被測物體的熱輻射進(jìn)行測量，通過熱輻射的強(qiáng)度來測量溫度。由于不需要接觸，因此不怕因?yàn)楦邷貙ζ骷a(chǎn)生損傷，因此多用于高溫測量。 溫度傳感器根據(jù)輸出量的不同，可以分為模擬和數(shù)字兩種；按照測量溫度的方式可以分為接觸式和非接 觸式；按照類型又可以分為模擬集成式、分立式和智能數(shù)字溫度傳感器。在工程中，常常使用以下幾種傳感器來進(jìn)行測溫。 熱敏 電阻 是一類由半導(dǎo)體材料制成的一類敏感器件，分為正溫度系數(shù)熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。正溫度系數(shù)熱敏電阻是指溫度越高電阻值越大的熱敏電阻；負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是指溫度升高時電阻值變小的熱敏電阻。而我們通常所使用的一般都是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。其靈敏度交正溫度系數(shù)熱敏電阻更高，同時體積很小，比較耐用。但由于它的非線性比較嚴(yán)重，而且互換性能不夠好，因此，適用于對精度要求比較低的環(huán)境 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。 它的主要特點(diǎn)是性能穩(wěn)定，測量精確度高。 熱電阻溫度傳 感器 大都是由純金屬材料制成，常用的金屬材料有鉑、銅、鎳。 熱電偶溫度傳感器是電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工業(yè)自動化中最常用的元器件之一。因?yàn)闇囟葌鞲衅骱捅粶y對象直接接觸測量精度高，其測量溫度范圍在 — 50 到 1600℃ 均可連 5 續(xù)測量。而且，熱電偶溫度傳感器產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)標(biāo)注化、系統(tǒng)化生產(chǎn)，使用時便于選擇，以方便用計(jì)算機(jī)進(jìn)行線性補(bǔ)償。 因此，熱電偶仍在測溫領(lǐng)域內(nèi)被廣泛使用。熱電偶的理論基礎(chǔ)建立在熱電效應(yīng)上。 模擬集成傳感器 是采用半導(dǎo)體硅集成制作而成的，問世于 20 世紀(jì) 80 年代。它是將溫度傳感器集成在一個硅片上，用來完成溫度的測量并以模擬形式輸出信號。它的主要特點(diǎn)有僅測量溫度、傳輸距離遠(yuǎn)、測溫誤差小、響應(yīng)速度快、體積小、功率小、價格便宜；適合于遠(yuǎn)距離測溫，控溫，外圍電路簡單；不需要進(jìn)行非線性校驗(yàn)。比較典型的產(chǎn)品有 LM31 AD590、 TMP17 等。 智能溫度傳感器 問世于 20 世紀(jì)末。也叫做數(shù)字溫度傳感器。它主要應(yīng)用于溫度控制、溫度測量及特殊溫度測控等領(lǐng)域。它是 計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和自動測試技術(shù)三種技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品 ， 目前國際上已經(jīng)有多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。 智能溫度傳感器 有以下三個特點(diǎn)：一、能夠輸出溫度數(shù)據(jù)和溫度控制量；二、能夠用最簡單的方式構(gòu)成多功能智能溫度測控系統(tǒng)；三，是基于硬件基礎(chǔ)上通過軟件實(shí)現(xiàn)測試功能的。軟件的開發(fā)水平也決定它的智能化程度。 智能溫度傳感器內(nèi)部主要包含有溫度傳感器、寄存器、 A/D 傳感器及接口電路。一些產(chǎn)品還帶有中央控制器、隨機(jī)存儲器、只讀存儲器和多路控制器。 數(shù)據(jù)顯示模塊 該模塊的主要作用是顯示當(dāng)前的溫度，在該模塊中，由于所需的僅僅是一些數(shù)字量。因此，選用成本低控制簡單的數(shù)碼管來構(gòu)成溫度顯示電路。 作為常用的顯示器件，數(shù)碼管一般分為兩種。一種是為共陽數(shù)碼管，另一種為共陰數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管的陽極為公共極，共陰數(shù)碼管的陰極為公共
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