【文章內容簡介】 83。 27 調試總結 29 結論 30 致謝 31 參考文獻 32 1 緒 論 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)境內才能長期感覺舒服，才能保證不中暑不受凍，所以對室內溫度要求要 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溫控系統(tǒng)。溫度不能很好的控制在一定的范圍內，夏天室內溫度過高，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、外空氣的交換來達到降低室內溫度，實現(xiàn)室內溫度適宜人們生活。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。鑒于目前大多數(shù)制冷設備現(xiàn)在狀況，我設計了一款基于 MCS51 單片機的空調溫度控制系統(tǒng)。 空調溫度控制系統(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。 空調的溫度控制單元應用了單片機技術，用于實現(xiàn)室內溫度的自動控制，現(xiàn)場溫度經(jīng)溫度傳感器采樣后，轉變成模擬信號，并通過TLC0832 芯片對模擬信號進行 A/D 轉換，將輸入的模擬信號轉化成為 8 位數(shù)字信號送入單片機，同時單片機將設定的溫度與測量的溫度進行比較并發(fā)出控制信號。執(zhí)行器由繼電器來擔任，由單片機發(fā)出的控制信號來控制繼電器的開與關來控制壓縮泵、電熱絲以及風扇的工作，從而實現(xiàn)溫度的自動控制。 2 1 控制器 系統(tǒng)組成及工作原理 控制系 統(tǒng)的組成 在本系統(tǒng)的電路設計方框圖如圖所示，他由四部分組成： (1) 控制部分主芯片采用單片機 AT89C52； (2) 顯示部分采用 OCMJ4X8C 液晶顯示器實現(xiàn)溫度顯示； (3) 溫度采集部分采用溫度傳感器加 A/D 轉換 器； (4) 執(zhí)行機構包括電熱絲，壓縮機，電風扇等。 單 片 機液 晶 顯 示溫 度 傳 感 器速 度 反 饋復 位 電 路風 扇 控 制熱 源 控 制遙 控 輸 入壓 縮 機 控 制 圖 11 空調溫度控制器總體設計方案 圖 各部分功能為： （ 1） 溫度傳感器：用來感知室內溫度，從而將現(xiàn)實的溫度轉化為電信號。 （ 2） 速度反饋：用來調整電機的運行速度和 化 對電機云迅速度穩(wěn)定到一個合理的區(qū)間里。 （ 3） 復位電路：對空調溫度控制器的設置進行初始化。 （ 4） 風扇控制：通過單片機將操作員的設置轉化為電信號從而對空調風扇的風速，風向進行控制。 (5) 壓縮機控制：通過對系統(tǒng)設定溫度與實際溫度的比較來判斷和控制壓縮機的工作狀態(tài)。 (6) 遙控輸入：接受遙控器的輸入指令并將這些指令送入單片機中。 (7) 液晶顯示： 將房間的各種參數(shù)以及操作人員的設定值顯示出來，從而提 3 供一個良好的人機交換界面。 控制系統(tǒng)的工作原理 空調溫度控制系統(tǒng)，主要 要完成對溫度的采 集、顯示以及設定等工作，從而實現(xiàn)對空調的控制。 本系統(tǒng)采用 熱敏電阻作為測溫 器件 ，外部溫度信號經(jīng)過熱敏電阻采樣后，再通過 TLC0832 模數(shù)轉換器 將輸入的模擬信號轉換成 8 位的數(shù)字信號， 通過并口傳送到單片機系統(tǒng) ( AT89C52) 。單片機系統(tǒng)將接收的數(shù)字信號譯碼處理，通過 OCMJ4X8C 液晶顯示器 將溫度顯示出來，同時單片機系統(tǒng)還將完成鍵盤掃描 、按鍵溫度設定 等程序的處理 ，將處理的溫度信號與系統(tǒng)設定溫度值比較，形成可以控制空調制冷、制熱與停止工作三種工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)空調的智能化。另外，鍵盤輸入方面，采用了軟件 來修正誤操作輸入 ，即輸入的溫度范圍必須在系統(tǒng)硬件所確定的范圍內，直接降低由于誤操作帶來的風險，提高了系統(tǒng)的可靠性 ，體現(xiàn)了人性化的系統(tǒng)設計原則。 執(zhí)行器由繼電器來擔任，由單片機發(fā)出的控制信號來控制繼電器的開與關來控制壓縮泵、電熱絲以及風扇的工作，從而實現(xiàn)溫度的自動控制。 4 2 芯片介紹 OCMJ4X8C OCMJ4X8C 芯片介紹 該款液晶采用臺灣矽創(chuàng)電子公司生產(chǎn)的 ST7920 中文圖形控制芯片。液晶屏幕為128X64 點。其可以顯示字母、數(shù)字符號、中文字型 及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能。內置 2M 中文字型 ROM（ CGROM）總共提供 8192 個中文字型（ 16X16 點陣）， 16K 半寬字型 ROM（ HCGROM）總共提供 126 個符號字型（ 16X8 點陣）， 64X16位字型產(chǎn)生 RAM（ CGRAM），另外繪圖顯示畫面提供個個 64X256 點的繪圖區(qū)域（ GDRAM），可以和文字畫面混合顯示。提供多功能指令：畫面清除（ Display clear）、光標歸位（ Return home）、顯示打開 /關閉（ Display on/off）、光標顯示 /隱藏（ Cursor on/off）、顯示字符閃爍（ Display character blink）、光標移位（ Cursor shift）、顯示移位（ Display shift）、垂直畫面旋轉（ Vertical line scroll）、反白顯示（ By_line_reverse display）、待命模式（ Standby mode）。 可以 實現(xiàn)漢字字符，英文字母，圖形顯示。除了上述的靜態(tài)顯示方式外，還可以通過編程來實現(xiàn)字符的動態(tài)顯 示及一些特效（如字符的移動，漸變，閃爍）顯示 ， 達到了與內 置 LCD 控制器相同的功能 [1]。 主要參數(shù) : (1) 工作電壓 (VDD):～ ； (2) 邏輯電平 :～ ； (3) LCD 驅動電壓 (Vo):0～ 7V ； (4) 工作溫度 (Ta):0～ 55℃ (常溫 )/20～ 75℃ (寬溫 ) 保存溫度 (Tstg):10～65℃ (常溫 )/30～ 85℃ (寬溫 ) 。 OCMJ4X8C 的工作原理 OCMJ4X8C 液晶顯示器共用 21 個引腳，這些引腳的名稱，方向及 簡單 說明如表21。 且一些重要引腳的詳細功能如下所述 ： 第 1 腳： VSS 接地 。 第 2 腳： VDD 接 5V正電源 。 5 表 21 OCMJ4X8C(128X64)引腳描述 表 引腳 名稱 方向 說明 引腳 名稱 方向 說明 1 VSS GND（ 0V） 11 DB4 I/O 數(shù)據(jù) 4 2 VDD Supply Voltage For Logic (+5V) 12 DB5 I/O 數(shù)據(jù) 5 3 NC Supply Voltage For LCD （懸空） 13 DB6 I/O 數(shù)據(jù) 6 4 RS(CS) I H: Data L: Instruction Code 14 DB7 I/O 數(shù)據(jù) 7 5 R/W(STD) I H: Read L: Write 15 PSB I H: Parallel Mode L: Serial Mode 6 E(SCLK) I Enable Signal，高電平有效 16 NC 空腳 7 DB0 I/O 數(shù)據(jù) 0 17 /RST I Reset Signal，低電平有效 8 DB1 I/O 數(shù)據(jù) 1 1 19 只留了位置并無引腳引出 9 DB2 I/O 數(shù)據(jù) 2 20 LEDA 背光源正極（ +5V） 10 DB3 I/O 數(shù)據(jù) 3 21 LEDK 背光源負極（ OV） 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對 比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 鬼影 ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度 。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 RW為高電平時可以讀 忙信號，當 RS為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E端為使能端，當 E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8位雙向數(shù)據(jù)線 。 第 15 腳： PSB 高：并行 /低：串行 。 第 16 腳： NC 無連 接 。 第 17 腳： /RST 系統(tǒng)復位 低電平有效 。 第 18 腳： NC 無連接 。 第 19 腳： LEDA背光 電源 +5V。 第 20 腳： LEDK 背光電源 0V[2] 。 6 OCMJ4X8C 的 數(shù)據(jù) 顯示原理 顯示數(shù)據(jù) RAM 提供 64x2 個字節(jié)的空間 ,最多可以控制 4 行 16 字 (64 個字 )的中文字型顯示 ,當寫入顯示資料 RAM 時 ,可以分別顯示 CGROM,HCGROM 與 CGRAM 的字型 。本系列模塊可以顯示三種字型 ,分別是半寬的 HCGROM 字型 ,CGRAM 字型及中文CGROM 字型 ,三種字型的選擇 ,由在 DDRAM 中寫入的編碼選擇 ,在 0000H～ 0006H 的編碼中將選擇 CGRAM 的自定字型 ,02H～ 7FH 的編碼中將選擇半寬英數(shù)字的字型 ,至于A1 以上的編碼將自動的結合下一個字節(jié) ,組成兩個字節(jié)的編碼達成中文字型的編碼BIG5(A140～ D75F) GB(A1A0～ F7FF),詳細各種字型編碼如下 : (1) 顯示半寬字型 :將 8 位資料寫入 DDRAM 中 ,范圍為 02H～ 7FH 的編碼 。 (2) 顯示 CGRAM 字型 :將 16 位資料寫入 DDRAM 中 ,總共有 0000H, 0002H, 0004H,0006H 四種編碼 。 (3) 顯示中文字形 :將 16 位資料寫入 DDRAM 中 ,范圍為 A140H～ D75FH 的編 碼(BIG5)A1A0H～ F7FFH 的編碼 (GB).將 16 位資料寫入 DDRAM 方式為透過連續(xù)寫入兩個字節(jié)的資料來完成 ,先寫入高字節(jié) (D15～ D8)再寫入低字節(jié) (D7～ D0) [3]。 OCMJ4X8C 的繪圖顯示原理 繪圖顯示 RAM 提供 64x32 個字節(jié)的記憶空間 (由擴充指令設定繪圖 RAM 地址 ),最多可以控制 256x64 點的二維繪圖緩沖空間 ,在更改 繪圖 RAM 時 ,由擴充指令設定GDRAM 地址先設垂直地址再設水平地址 (連續(xù)寫入兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)來完成垂直與水平的坐標地址 ),再寫入兩個 8 位的資料到繪圖 RAM,而地址計數(shù)器 (AC)會自動加一 ,整個寫入繪圖 RAM 的步驟如下 : (1) 先將垂直的字節(jié)坐標 (Y)寫入繪圖 RAM 地址 。 (2) 再將水平的字節(jié)坐標 (X)寫入繪圖 RAM 地址 。 (3) 將 D15～ D8 寫入到 RAM 中 (寫入第一個 Bytes)。 AT89C52單片機介紹 AT89C52 的主要結構 AT89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 系統(tǒng)可編程 Flash存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 7 在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89C52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、 超有效的解決方案。 AT89C52 的功能特性 AT89C52 具有以下標準功能： 8K 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2個數(shù) 據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外， AT89C52可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， CPU 停止工作， 允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM 內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止 [4]。 (1) MCS51 單片機產(chǎn)品兼容； (2) 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器； (3) 1000 次擦寫周期； (4) 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz； (5) 三級加密程序存儲器； (6) 32 個可編程 I/O 口線； (7) 三個 16 位定時器 /計數(shù)器； (8) 八個中斷源； (9) 全雙工 UART 串行通道； (10) 低功耗空閑和掉電模式； (11) 掉電后中斷可喚醒； (12) 定時器； (13) 雙數(shù)據(jù)指針 。 AT89C52 的引腳結構 AT89C52 單片機的引腳結構如圖 21，它們的功能描述如下：