【正文】 英文字母的大小寫、常用的符號等不同的點(diǎn)陣字符圖形，能夠滿足空調(diào)溫度控制系統(tǒng)需要的人機(jī)交互界面的顯示工作。 開始 否是否初始化成功是 發(fā)跳過ROM命令 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令(0x44H)否是否轉(zhuǎn)換完成是 初始化DS18B20 讀暫存器命令(0xBEH) 讀轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù) 送單片機(jī) 返回 DS18B20的工作流程圖 。再進(jìn)行讀寫命令操作，最后才能對顯示數(shù)據(jù)操作。 中斷/定時(shí)函數(shù)表序號函數(shù)名功能1void time0(void) interrupt 1定時(shí)器函數(shù),計(jì)數(shù)2void Compare_S_N_Temper(void)外部中斷0中斷函數(shù) 。獲取按鍵鍵值并處理該按鍵對應(yīng)的功能函數(shù)。 開始main 系統(tǒng)初始化 T50℃或者T5℃ DS18B20采樣當(dāng)前溫度T40℃或者T10℃ 設(shè)置溫度是是否高于當(dāng)前溫度 蜂鈴器響否是 制熱是否低于設(shè)置溫度 制冷 送風(fēng) 主程序流程圖 初始化程序設(shè)計(jì)初始化程序主要是設(shè)置P3=0x0f，P2=0xf0，設(shè)置外部中斷0，選擇定時(shí)/計(jì)數(shù)器0。若當(dāng)前溫度小于設(shè)置溫度，制熱系統(tǒng)工作，紅燈亮。用戶可隨時(shí)通過鍵盤設(shè)置需求溫度。當(dāng)外界溫度變化時(shí)，單片機(jī)通過定時(shí)/計(jì)數(shù)器功能定時(shí)采樣溫度變化，定時(shí)比較溫度大小。接著讀取當(dāng)前室內(nèi)溫度并顯示。系統(tǒng)從復(fù)位后的初始的狀態(tài)開始運(yùn)行。最后給出總電路設(shè)計(jì)圖以及設(shè)計(jì)所需要的元件清單。其定時(shí)時(shí)間10ms， 本章總結(jié)本章從硬件設(shè)計(jì)角度介紹了單片機(jī)、電源電路、顯示電路、鍵盤電路、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路、執(zhí)行電路、溫度采集電路、蜂鈴器電路等模塊的設(shè)計(jì)，簡單介紹了設(shè)計(jì)所用到的主要芯片，并以此為核心設(shè)計(jì)相應(yīng)的擴(kuò)展電路。就可以產(chǎn)生用于控制的PWM信號。軟件延時(shí)方法就是通過反復(fù)調(diào)用一個(gè)延時(shí)子函數(shù)。 AT89C52單片機(jī)生成PWM方法 由于AT89系列單片機(jī)沒有內(nèi)置的PWM控制器，所以需要通過軟件的方法在I/O端口上模擬PWM輸出。因此PWM廣泛應(yīng)用于工程測量等領(lǐng)域。 蜂鈴器電路原理圖 PWM控制技術(shù) PWM簡介 PWM是脈沖寬度調(diào)制的簡稱。用戶也可以關(guān)閉蜂鈴器提示功能。當(dāng)設(shè)置溫度超過40℃或者低于10℃時(shí)，蜂鈴器將發(fā)出提示聲音。當(dāng)溫度降低至5℃以下時(shí)，蜂鈴器同樣能發(fā)出提醒聲音。蜂鈴器在系統(tǒng)中的作用就是發(fā)出警報(bào)聲音提示用戶，由程序設(shè)定一個(gè)空調(diào)正常工作范圍（50℃~5℃），當(dāng)室內(nèi)溫度上升至50℃以上時(shí)，而制冷系統(tǒng)暫時(shí)無法降低溫度，蜂鈴器會一直鈴響，直至溫度降低至50℃以下或者關(guān)閉蜂鈴器電源。通過點(diǎn)亮三個(gè)不同顏色的燈模擬實(shí)現(xiàn)空調(diào)對溫度的控制過程。設(shè)置溫度低于當(dāng)前溫度時(shí)，驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)工作，兩者溫度相等時(shí)，驅(qū)動(dòng)送風(fēng)系統(tǒng)工作。本設(shè)計(jì)方案通過不同顏色的LED燈的亮滅來模擬實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工作過程， 該部分是根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的指令執(zhí)行相應(yīng)操作，空調(diào)控制系統(tǒng)具有對室內(nèi)空氣制冷、送風(fēng)、加熱等功能。把制冷過程倒過來就是制熱。壓縮機(jī)首先將制冷劑壓縮為汽態(tài)劑，然后送入冷凝器中散熱，汽態(tài)制冷劑液化成液態(tài)劑，液態(tài)劑進(jìn)入蒸發(fā)器，再次變?yōu)槠麘B(tài)，這個(gè)過程吸收室內(nèi)大量的熱能，空調(diào)內(nèi)置風(fēng)扇把室內(nèi)空氣從蒸發(fā)器中吹出，所以空調(diào)吹出的是冷風(fēng)。 LCM1602液晶模塊連接電路圖 模擬執(zhí)行電路設(shè)計(jì) 空調(diào)上電工作后。8位數(shù)據(jù)線通過10K排阻與單片機(jī)的P0端口并行連接。 LM018L實(shí)物圖。LCM1602和單片機(jī)采用8位連接或者四位并行連接方式。 LCM1602顯示器采用作為HD44780控制器，它的指令集比較簡單，而切指令集的功能齊全。本次設(shè)計(jì)采用了簧片繼電器作為驅(qū)動(dòng)控制電路的開關(guān)，用三極管放大控制電流。繼電器具有體積小、開關(guān)速度快、輸入控制電流小等優(yōu)點(diǎn)。所以在實(shí)際應(yīng)用中固態(tài)繼電器逐漸替代電磁式繼電器了。 以上繼電器一般都采用電磁吸合的方式，在開關(guān)閉合的瞬間會產(chǎn)生火花。是一個(gè)典型的小電流控制大電流運(yùn)作的開關(guān)。當(dāng)線圈電流斷開時(shí)，磁場力消失，在簧片拉力作用下銜鐵和鐵芯斷開。 驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)計(jì) 自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常用到繼電器作為開關(guān)，繼電器一般由鐵芯、簧片和線圈等組成，當(dāng)繼電器兩端加上電壓通電時(shí)。 溫度采樣電路圖 采用外部供電方式，VCC腳接5V電源，DQ數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的P1^7腳相連。GND：接地引腳。 其引腳功能如下：VDD：外部電源引腳。 DS18B20在不同分辨率下的溫度變化量分辨率9位10位11位12位溫度變化量℃℃℃℃ DS18B20接到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始采樣溫度并把溫度結(jié)果在內(nèi)部進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)暫存在溫度寄存器中。 DS18B2的特點(diǎn)DS18B20的核心芯片是一個(gè)數(shù)字式溫度傳感器，該芯片的分辨率可以設(shè)置為9位、10位、11位、12位。其引腳少、接口簡單、無需外接元件，測量溫度的精度比較高。它由ROM序列號、溫度傳感器和報(bào)警觸發(fā)器三個(gè)主要部件組成。本次設(shè)計(jì)采用的DS18B20屬于接觸式溫度傳感器。這類傳感器在一些特殊場合的應(yīng)用不可替代。非接觸式溫度傳感器是通過采樣熱能輻射來測量溫度的。但需要時(shí)間才能達(dá)到熱平衡，有一個(gè)延時(shí)過程。接觸式溫度傳感器需要與被測對象進(jìn)行接觸，通過熱量傳遞達(dá)到熱平衡，從而測得被測對象的溫度。按鍵操作簡單明了，設(shè)置方法多樣。前一種方法適合對小數(shù)點(diǎn)前面的數(shù)字進(jìn)行設(shè)置，后一種方法適合對小數(shù)點(diǎn)后面的數(shù)字進(jìn)行調(diào)整，適合做溫度的微調(diào)。另一種辦法是按Up或者Down鍵使數(shù)字加減。溫度設(shè)置有兩個(gè)按鍵方法，~。按鍵功能說明：本次設(shè)計(jì)工使用16個(gè)按鍵。鍵盤的行線分別引出接在一個(gè)四輸入端的與門，與門輸出端接外部中斷INT0。 中斷方式的矩陣鍵盤接口電路其中4x4矩陣鍵盤的列線與單片機(jī)P2口的低四位相連，作輸入端。用來控制系統(tǒng)工作。用來設(shè)置溫度。采用4x4矩陣鍵盤連線。執(zhí)行中斷服務(wù)程序，求出鍵碼。（a）去抖動(dòng)電路（b）鍵閉合斷開時(shí)的電壓波動(dòng) RS觸發(fā)器消抖電路 本次設(shè)計(jì)采用中斷掃描控制方法，其工作原理是：當(dāng)有按鍵按下時(shí)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(四輸入端的與門有0時(shí))，此時(shí)INT0=0，若沒有按鍵則INT0=1。也可以用單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成去抖動(dòng)按鍵電路。用簡單的RS觸發(fā)器或RC積分濾波電路構(gòu)成去抖動(dòng)按鍵電路，（a）所示。本設(shè)計(jì)采用軟件延時(shí)10ms避開了t1抖動(dòng)時(shí)間段，在t2時(shí)間段讀入按鍵信息，這樣就能夠消除抖動(dòng)的影響。通常有硬件消抖法和軟件消抖法。市場上的鍵盤一般都是機(jī)械按鍵，這類按鍵有機(jī)械彈性，按鍵閉合和斷開時(shí)都會有抖動(dòng)發(fā)生。本設(shè)計(jì)直接采用5V直流電壓供電，實(shí)際電路中電源部分不做上述設(shè)計(jì) 電源部分電路圖 矩陣鍵盤電路設(shè)計(jì)鍵盤就是幾個(gè)或多個(gè)按鈕的集合，在沒有鍵按下時(shí)都是斷開的。所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)把220V交流電壓轉(zhuǎn)換成5V的直流電壓，為控制系統(tǒng)提供工作電壓。 單片機(jī)相關(guān)周期。電容的功能是對頻率起微調(diào)作用，晶振取12MHz。單片機(jī)內(nèi)部的反向放大器通過XTAL1和XTAL2引腳與外部的晶振以及2個(gè)電容構(gòu)成單片機(jī)的并聯(lián)諧振電路。IE=00H表示各中斷被關(guān)閉，IP=00H表示中斷源處于低優(yōu)先級，PCON=00H表示串行通信的波特率不變。PSW=00H表示CPU的工作寄存器選為0組。本設(shè)計(jì)電路采用上電復(fù)位。利用電解電容的充電就能夠?qū)崿F(xiàn)上電復(fù)位。單片機(jī)有按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩種方式，時(shí)鐘電路工作以后施加持續(xù)10ms以上的高電平就可以實(shí)現(xiàn)上電和按鍵復(fù)位。 單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位后。本設(shè)計(jì)沒有使用該引腳。本設(shè)計(jì)沒有使用該引腳。當(dāng)ALE為1時(shí)，先訪問內(nèi)部ROM，再訪問外部ROM。本控制系統(tǒng)沒有使用該引腳。P3^2腳用作為外部中斷功能。(4) P3端口既能準(zhǔn)雙向8位I/O接口使用，也具有做是具有分時(shí)復(fù)用功能。(3) P2端口使用時(shí)一般作為準(zhǔn)雙向高8位地址總線接口使用。(2) P1端口是一個(gè)8位準(zhǔn)雙向I/O端口，該端口沒有高阻態(tài)，不能鎖存，一般用作數(shù)據(jù)的輸入或者輸出。也可分時(shí)復(fù)用，可作為雙向數(shù)據(jù)總線用，也可以做為低8為地址總線。(3) XTALXTAL2：晶體振蕩電路反向輸入輸出端。 AT89C52芯片封裝引腳圖 (1) VCC：接+5V電源。其主要功能特性如下： ● 32個(gè)輸入/輸出引腳；● 2個(gè)電源引腳；● 6個(gè)控制引腳；● 2個(gè)XTAL引腳；● 21個(gè)特殊功能寄存器；● 8KB的可擦寫Flash程序儲存器，可擦一千次左右； ● 128B數(shù)據(jù)儲存器和128B特殊功能寄存器；● 時(shí)鐘頻率為0~24MHz；● ~；● 兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)集；● 有多種封裝形式；● 斷電數(shù)據(jù)保護(hù)；● 有定時(shí)器；● 程序存儲器能夠多級加密保護(hù)，能保存幾年以上。不需要很多外部資源去開發(fā)該芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)仿真。兼容標(biāo)準(zhǔn)的MSC51指令系統(tǒng)。 單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹 AT89C52單片機(jī)介紹 AT89C52是ATMEL公司生產(chǎn)的一個(gè)8位單片機(jī)。單片機(jī)比較兩個(gè)溫度值并輸出控制信號，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路工作。單片機(jī)的工作電壓是5V，系統(tǒng)上電后單片機(jī)通過DS18B20溫度傳感器獲得當(dāng)前溫度，單片機(jī)接收DS18B20傳回的數(shù)據(jù)，利用并行通信原理把數(shù)據(jù)發(fā)送給LCM1602顯示器顯示。系統(tǒng)原理圖見附錄1。3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)在模擬空調(diào)溫度控制系統(tǒng)中，AT89C52單片機(jī)作為核心處理器，DS18B20溫度傳感器負(fù)責(zé)室內(nèi)溫度采集，LCM1602液晶顯示器顯示溫度參數(shù)，由繼電器和光耦開關(guān)控制LED燈的亮滅來模擬制冷制熱等功能，鍵盤設(shè)置用戶需求溫度。也啟動(dòng)執(zhí)行電路工作。單片機(jī)定時(shí)從I/O口讀取DS18B20輸入的信號，經(jīng)過分析處理，由單片機(jī)把控制信號和數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭壕э@示器和執(zhí)行器。也對顯示模塊、按鍵模塊、溫度模塊以及開關(guān)模塊的方案進(jìn)行了論證，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效等原則選擇了較為實(shí)用的方案。由主程序模塊、溫度采樣模塊、鍵盤掃描模塊、液晶驅(qū)動(dòng)程序模塊和執(zhí)行程序模塊組成?？梢灾苯优c單片機(jī)通信。他具有數(shù)據(jù)保存、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。缺點(diǎn)是互換性差，溫度和阻值是非線性嚴(yán)重的關(guān)系，元件容易老化。方案一： 采用熱敏電阻傳感器，熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料制成的元件，熱敏電阻傳感器顯著的特點(diǎn)是對溫度非常敏感，在溫度越高時(shí)阻值越低。 溫度采集模塊溫度是最重要的物理參數(shù)之一，是最常見、最基本的物理量之一。 由繼電器控制的驅(qū)動(dòng)電路圖繼電器的高可靠、抗干擾、轉(zhuǎn)換快等優(yōu)點(diǎn)，使其廣泛應(yīng)用于開關(guān)量的控制中，在空調(diào)控制系統(tǒng)中，使用繼電器作為執(zhí)行器的通斷電控制器。既能把干擾信號隔離開，通過繼電器也能實(shí)現(xiàn)低電壓控制高電壓器件工作。 無開關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)電路圖方案二：單片機(jī)通過控制固態(tài)繼電器的閉合來控制執(zhí)行器工作。也沒有隔離放大效果。在簡單系統(tǒng)中雖然也能完成自動(dòng)控制，但單片機(jī)輸出電流小。方案一：空調(diào)壓縮機(jī)直接和單片機(jī)引腳連接。也可以設(shè)置開關(guān)控制壓縮機(jī)運(yùn)行。 開關(guān)控制模塊控制系統(tǒng)運(yùn)行后，溫度傳感器采樣溫度并處理，處理器輸出信號控制執(zhí)行器的運(yùn)行?？偣残枰?6個(gè)按鈕。適用于按鍵較多的設(shè)計(jì)電路中。并利用軟件計(jì)算出該按鍵的鍵值。該鍵盤的按鍵跨接在單片機(jī)一個(gè)P接口的行線和列線上。每個(gè)按鍵占用一個(gè)I/O引腳，各按鍵相互獨(dú)立，互不影響，不適合按鍵交多的系統(tǒng)。方案一：獨(dú)立式的簡單按鍵鍵盤。使用鍵盤輸入操作命令或溫度數(shù)據(jù)控制單片機(jī)運(yùn)行。所以顯示模塊選用LCD液晶顯示器。使用LCM1602液晶顯示器讓交流界面美觀友好，而且LCD占用占用電路板的空間也比數(shù)碼管小得多。數(shù)碼管過多不僅占用電路板空間，也占用單片機(jī)的I/O接口，而且沒有提示功能。該顯示屏幕能顯示一行或者二行。 A B C D E F G DP 1 2 3 4 數(shù)碼管 方案二： 用LCM1602液晶顯示器做顯示界面，LCD液晶顯示依靠液晶顯示器來顯示數(shù)據(jù)和圖形的。其成本低廉，使用簡單。LED是由多個(gè)發(fā)光二級管組成的顯示器件，通過控制指定字段的導(dǎo)通與斷開使數(shù)碼管顯示相應(yīng)的字符。 模塊方案論證與選擇 顯示模塊 對于人機(jī)交互式控制系統(tǒng)來說，不僅需要響應(yīng)輸入信息，同時(shí)也要將一些測量控制信息輸出并顯示在屏幕上，以便提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)供用戶觀察和處理。方案二和方案三控制原理相同，但方案二采用A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)過譯碼器譯碼后會出現(xiàn)誤差，采樣電路也相對復(fù)雜。 總體方案選擇比較上述三種設(shè)計(jì)方案，方案一的模糊控制理論比較復(fù)雜，采樣數(shù)據(jù)有一定的誤差。優(yōu)點(diǎn)：該方案控制原理簡單可靠。且DS18B20無需外部元件，采樣精度高，在溫度采集系統(tǒng)中的應(yīng)用廣泛。用到A/D轉(zhuǎn)換，使得芯片的譯碼過程復(fù)雜些，容易產(chǎn)生誤差。比較容易實(shí)現(xiàn)對空調(diào)的控制。優(yōu)點(diǎn)：該方案系統(tǒng)原理簡單，信號采樣比較精確。模糊控制規(guī)則的總結(jié)很困難。缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)時(shí)缺乏系統(tǒng)控制的方法。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)時(shí)不需要建立溫度的相對準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型，只需要熟悉掌握人類的控制經(jīng)驗(yàn)。 LED顯示 AT89C52 單片機(jī) DS18B20溫度傳感器