【正文】 蜂鈴器 驅(qū)動(dòng)部分制熱 按鍵輸入 部分 驅(qū)動(dòng)部分制冷送風(fēng)驅(qū)動(dòng)部分 AT89C52和DS18B20傳感器為核心的結(jié)構(gòu)框圖 總體方案論證 方案一：該方案采用模糊控制技術(shù)輸入，空調(diào)的溫度控制系統(tǒng)做模糊技術(shù)處理后就可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度變量的控制。單片機(jī)通過(guò)軟件控制各模塊協(xié)調(diào)工作。同時(shí)也可以通過(guò)矩陣鍵盤設(shè)置溫度并傳遞給控制器。 該方案以AT89C52單片機(jī)為空調(diào)溫控系統(tǒng)的核心。再由單片機(jī)處理。單片機(jī)處理器根據(jù)程序算法比較當(dāng)前溫度和設(shè)置溫度的大小，輸出相應(yīng)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元工作。單片機(jī)輸出信號(hào)控制LED顯示當(dāng)前溫度。 單 片 機(jī) 制熱 室內(nèi)溫差 d/dt 室內(nèi)熱交換 器管壁溫度 d/dt 制冷 室外熱交換 器管壁溫度 d/dt 送風(fēng) 方案二：?jiǎn)纹瑱C(jī)加A/D轉(zhuǎn)換該方案采用AT89C51單片機(jī)作為空調(diào)控制系統(tǒng)的核心控制器件。 總體方案設(shè)計(jì)與選擇 總體方案設(shè)計(jì)方案一：模糊控制模糊控制就是根據(jù)人工控制的經(jīng)驗(yàn)，把收集到的外部信息形成一個(gè)概念，如人們對(duì)溫度的感受：過(guò)高、合適、過(guò)低，然后根據(jù)判斷決定控制方法。所以 設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方案是前提，也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模擬實(shí)現(xiàn)空調(diào)溫控系統(tǒng)所要求的功能。在Proteus和Keil軟件平臺(tái)進(jìn)行編程和畫圖。最后將各模塊整合在工程里面運(yùn)行。按照軟件開發(fā)的模塊化編程思想。本設(shè)計(jì)用單片機(jī)C語(yǔ)言編寫程序。在Keil軟件中建立工程并分模塊編寫程序。第四章是軟件模塊設(shè)計(jì)。給出了完成各部分功能的電路設(shè)計(jì)圖。根據(jù)不同的設(shè)計(jì)方法，對(duì)系統(tǒng)方案和各功能模塊方案分別進(jìn)行分析論證，分別選擇了適合該系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)方案。第二章介紹了空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的幾種常見的設(shè)計(jì)方案。主要功能為：1. 具有檢測(cè)溫度功能；2. 具有顯示溫度的功能3. 通過(guò)設(shè)定的溫度，由固態(tài)繼電器采用模擬PWM控制方法，改變電子開關(guān)的閉合時(shí)間；完成對(duì)空調(diào)溫度的控制；4. 具有加熱（紅燈）、制冷（藍(lán)燈）、送風(fēng)（綠燈）功能；5. 具有采集環(huán)境溫度功能；6. 具有警報(bào)功能。本設(shè)計(jì)結(jié)合當(dāng)前迅速發(fā)展的單片機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)溫度控單元，對(duì)空調(diào)的溫度控制原理進(jìn)行一定的研究。單片機(jī)方面，8位機(jī)仍將是主流，但18位和32位單片機(jī)也將發(fā)揮越來(lái)越大的作用，專用型空調(diào)單片機(jī)的應(yīng)用也會(huì)更廣泛。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下空調(diào)將實(shí)現(xiàn)真正互聯(lián)化和高度智能化。它能根據(jù)外界溫度和室內(nèi)環(huán)境溫度的差異將室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)到最合適狀態(tài)。智能化的識(shí)別技術(shù)和管理技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)已開始面向市場(chǎng)。應(yīng)用新型控制模型和數(shù)控芯片的智能型室溫空調(diào)溫控器正在研究開發(fā)中，部分已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際工程。電子式空調(diào)溫度控制系統(tǒng)采用熱敏電阻或熱電阻作為溫度傳感器，通過(guò)觸摸鍵設(shè)置溫度和控制風(fēng)速開關(guān)，采用液晶顯示屏能實(shí)現(xiàn)人機(jī)友好的交互界面，自動(dòng)完成冷熱的切換。這類空調(diào)溫度控制器一般都存在幾個(gè)問(wèn)題，比如溫度設(shè)定時(shí)的精確度不高、時(shí)間常數(shù)比較大、容易損壞機(jī)械開關(guān)等。市場(chǎng)上有電氣式空調(diào)控制器和電子式空調(diào)控制器。我國(guó)在學(xué)習(xí)了發(fā)達(dá)國(guó)家溫度控制技術(shù)理論知識(shí)后，在此基礎(chǔ)上通過(guò)創(chuàng)新和吸收才掌握以單片機(jī)為控制器的室內(nèi)溫度控制技術(shù)，而此時(shí)國(guó)外已經(jīng)在完全自動(dòng)化，智能化方向有了長(zhǎng)足發(fā)展。 空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀和不足國(guó)外對(duì)空調(diào)溫度控制技術(shù)的研究比較早，1970年初日本開始運(yùn)用變頻空調(diào)技術(shù)，變頻空調(diào)可以根據(jù)室溫情況自動(dòng)進(jìn)行無(wú)極變速，為室內(nèi)環(huán)境提供所需冷熱量，從而保證室溫的穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬部件的控制。本文設(shè)計(jì)了一款模擬空調(diào)工作的控制系統(tǒng)。采用單片機(jī)等微控制器作為空調(diào)智能控制的核心已成為當(dāng)今智能控制系統(tǒng)的主流。單片機(jī)的功能不斷增強(qiáng)，為先進(jìn)的控制方法提供了更好的處理器?？照{(diào)也從最初的為機(jī)器降溫逐漸發(fā)展到為人類提供舒適的生活工作環(huán)境?？照{(diào)也就出現(xiàn)了。隨著科技的不斷進(jìn)步以及工業(yè)生產(chǎn)的嚴(yán)格環(huán)境要求，在生產(chǎn)生活中溫度已成為一種重要的調(diào)控參數(shù)，溫度的檢測(cè)和控制廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及日常生活的諸多領(lǐng)域。人們主要是通過(guò)手工操作加熱、通風(fēng)和降溫設(shè)備來(lái)控制溫度的變化，比如燒煤木、發(fā)電和日光等提高環(huán)境溫度，使用大型風(fēng)輪送風(fēng)，或者利用水蒸發(fā)散熱等。通過(guò)對(duì)室內(nèi)空氣的溫度、潔凈度、濕度以及空氣交換速度的調(diào)控，使室內(nèi)空氣能夠達(dá)到人們?nèi)找嫣岣叩臏囟刃枨蠓秶詽M足生產(chǎn)過(guò)程對(duì)溫度的嚴(yán)格需求和人體舒適生活的要求?，F(xiàn)代科技的飛速發(fā)展和普及也促進(jìn)了空調(diào)技術(shù)的不斷前進(jìn)。 湖南商學(xué)院北津?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄1. 緒 論 1 空調(diào)溫度控制系統(tǒng)研究背景和意義 1 空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀和不足 2 本文設(shè)計(jì)任務(wù)及目的 3 本文主要內(nèi)容 32 方案設(shè)計(jì) 4 總體方案設(shè)計(jì)與選擇 4 總體方案設(shè)計(jì) 4 總體方案論證 5 總體方案選擇 6 模塊方案論證與選擇 6 顯示模塊 6 按鍵輸入模塊 8 開關(guān)控制模塊 9 溫度采集模塊 10 軟件總體框圖 10 本章小結(jié) 113 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 12 總電路設(shè)計(jì) 12 單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹 12 AT89C52單片機(jī)介紹 12 單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì) 15 單片機(jī)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 16 輸入電源電路設(shè) 17 矩陣鍵盤電路設(shè)計(jì) 17 溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì) 19 溫度傳感器DS18B20概述 20 溫度采樣電路 21 驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)計(jì) 22 顯示電路設(shè)計(jì) 23 模擬執(zhí)行電路設(shè)計(jì) 24 蜂鈴器電路模塊 25 PWM控制技術(shù) 25 PWM簡(jiǎn)介 25 AT89C52單片機(jī)生成PWM方法 264 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 27 主程序設(shè)計(jì) 27 初始化程序設(shè)計(jì) 28 DS18B20溫度采樣程序設(shè)計(jì) 28 LCD顯示程序設(shè)計(jì) 30 按鍵程序設(shè)計(jì) 32 本章小結(jié) 335系統(tǒng)調(diào)試與仿真 34 系統(tǒng)調(diào)試 34 編程與畫原理圖 34 進(jìn)行調(diào)試與仿真 36 硬件調(diào)試 38 實(shí)物圖 40 本章小結(jié) 40結(jié)束語(yǔ) 41參考文獻(xiàn) 42致 謝 44附錄1 系統(tǒng)總電路圖1 45附錄2 系統(tǒng)總電路圖2 46附錄3 元件清單列表 47附錄4 程序源代碼 48 48 52 53 58 58 61 62 76基于單片機(jī)的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1. 緒 論隨著科學(xué)技術(shù)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人們生活質(zhì)量的提高?？照{(diào)等家電廣泛的應(yīng)用在人們的工作生活中。空調(diào)的功能就是通過(guò)采取特定的方法調(diào)節(jié)和控制人們生活、工作和科研所需的空氣環(huán)境。 空調(diào)溫度控制系統(tǒng)研究背景和意義 在空調(diào)出現(xiàn)之前。這些人力操作方法不但控制效果比較差，溫度的精確度比較低，也提高了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，這會(huì)影響某些工業(yè)生產(chǎn)的可靠性。生產(chǎn)生活的強(qiáng)烈需求讓制熱或者制冷電器系統(tǒng)的產(chǎn)生成為科研的方向?？照{(diào)從誕生發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)從簡(jiǎn)單的空調(diào)扇到傳統(tǒng)的功能單一的空調(diào)，再到今天高智能化的、低功耗的變頻空調(diào)時(shí)代，已經(jīng)過(guò)去了一個(gè)世紀(jì)?？茖W(xué)技術(shù)的日新月異為高精度、高穩(wěn)定速度的溫度需求的實(shí)現(xiàn)提供了可靠的技術(shù)支持。單片機(jī)作為空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的核心，它的作用是不可替代的。 空調(diào)是采用嵌入式技術(shù)的溫控裝置，廣泛應(yīng)用于家庭、商城、影院、辦公及生產(chǎn)車間等公共場(chǎng)所，已經(jīng)成為人們生產(chǎn)生活中不可或缺的必需品。使用單片機(jī)作為空調(diào)的微處理器，通過(guò)溫度傳感器采樣溫度，MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并處理。通過(guò)此次設(shè)計(jì)了解空調(diào)溫度控制的原理和微處理器在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。變頻空調(diào)具有低功耗，低噪音，溫度控制精度高等優(yōu)點(diǎn)。與發(fā)達(dá)國(guó)家比我們?cè)诩夹g(shù)上還有一定差距。電氣式空調(diào)的溫度控制系統(tǒng)采用雙金屬片作為溫度傳感器，可以通過(guò)調(diào)節(jié)預(yù)先設(shè)置的功能按鈕控制預(yù)緊力來(lái)設(shè)定溫度。電子式空調(diào)溫度控制系統(tǒng)解決了電氣式空調(diào)溫控器中出現(xiàn)的一些問(wèn)題，但仍存在調(diào)節(jié)精度不高、用戶操作復(fù)雜等問(wèn)題。21世紀(jì)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起和發(fā)展使用戶可以通過(guò)傳感設(shè)備，再根據(jù)物聯(lián)協(xié)議要求，可以直接對(duì)空調(diào)進(jìn)行通信和控制。2010年4月，家電巨頭海爾集團(tuán)研發(fā)的無(wú)氟變頻物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)面世。物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)還可以將空調(diào)的功耗和室內(nèi)溫度的變化等信息報(bào)告給用戶。但是空調(diào)的控制原理沒有變化，只是其微型控制器更先進(jìn)，并能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。滿足各類不同需求的單片機(jī)種類會(huì)越來(lái)越多。 本文設(shè)計(jì)任務(wù)及目的設(shè)計(jì)一個(gè)以AT89C52單片機(jī)為核心的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)。 本文主要內(nèi)容根據(jù)設(shè)計(jì)題目的需求分析，對(duì)論文結(jié)構(gòu)做了如下安排：第一章介紹了空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的背景和意義，針對(duì)現(xiàn)狀與不足提出本設(shè)計(jì)的任務(wù)和目的。也分別介紹了各種不同方案實(shí)現(xiàn)的主要模塊。第三章以硬件電路介紹為主，簡(jiǎn)單據(jù)介紹了本系統(tǒng)采用的芯片的性能參數(shù)和在系統(tǒng)中的連接與使用方法。列出本次設(shè)計(jì)所需的元器件。根據(jù)系統(tǒng)的功能要求。主要介紹了各功能模塊的程序流程圖。程序按模塊分為主程序、溫度采集程序、顯示程序、鍵盤掃描程序和執(zhí)行程序等幾個(gè)獨(dú)立模塊。獨(dú)立完成各模塊的程序編寫。第五章主要介紹了系統(tǒng)調(diào)試和仿真。然后通過(guò)兩個(gè)軟件聯(lián)合調(diào)試仿真。 2 方案設(shè)計(jì) 空調(diào)溫度控制系統(tǒng)要具有足夠的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)性以及高精確控制的特點(diǎn)。要遵循控制系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、可靠性、高效性等原則來(lái)設(shè)計(jì)空調(diào)溫度控制系統(tǒng)。根據(jù)偏差及偏差的變化率計(jì)算出要輸出的模糊控制量，再進(jìn)行模糊運(yùn)算，得出模糊輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行器的控制，達(dá)到調(diào)節(jié)受控變量的目的。首先通過(guò)溫度傳感器AD590對(duì)室溫進(jìn)行采樣，將采樣的溫度信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后輸入單片機(jī)進(jìn)行處理。由鍵盤輸入設(shè)定溫度并顯示。該方案主要特點(diǎn)是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。執(zhí)行器執(zhí)行器繼電器繼電器LED顯示 鍵盤 AD590 A/D轉(zhuǎn)換 AT89C52 單片機(jī) 單片機(jī)控制和A/D結(jié)合控制方框圖 方案三：用AT89C52作為系統(tǒng)的控制核心。通過(guò)高精度的DS18B20溫度傳感器采樣室內(nèi)溫度并將溫度信號(hào)直接傳遞給控制器。單片機(jī)根據(jù)軟件設(shè)定的定時(shí)中斷功能從指定引腳讀入信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理，定時(shí)/計(jì)數(shù)函數(shù)輸出PWM控制信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路采用繼電器控制執(zhí)行器的通斷電，這樣的開關(guān)設(shè)置具有隔離和和放大的功能。完成對(duì)溫度的自動(dòng)化控制。通過(guò)獲取室內(nèi)外溫差及其變化率，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后輸出對(duì)加熱、制冷、送風(fēng)等功能實(shí)現(xiàn)智能化控制。適用于非線性的、滯后性系統(tǒng)的控制。主要靠經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)操作系統(tǒng)運(yùn)行。方案二：該方案通過(guò)AD590進(jìn)行溫度采樣，然后通過(guò)ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)傳輸給AT89C51，由AT89C51控制液晶顯示器顯示溫度，通過(guò)比較當(dāng)前溫度與設(shè)置溫度大小，單片機(jī)根據(jù)比較結(jié)果驅(qū)動(dòng)空調(diào)機(jī)工作，從而模擬實(shí)現(xiàn)空調(diào)各種功能要求。電路可靠。缺點(diǎn)：該方案的溫度采樣電路中。方案三：該方案采用DS18B20作為溫度采樣器件，由于DS18B20能獨(dú)立完成溫度采樣并輸出單片機(jī)能處理的數(shù)字信號(hào)。該方案控制原理和方案二是一樣的，但其電路更簡(jiǎn)單，采樣數(shù)據(jù)更可靠，且電路無(wú)需外接其它器件，節(jié)省了一定的成本。各模塊單元直接連接單片機(jī)，處理速度快，使用的元器件比較常見，更具有易用性和可維護(hù)性。模糊控制屬于事后控制，有一定的延時(shí)性，而且模糊控制的額外計(jì)算量大，不利于控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)快速反應(yīng)。綜上所述，本次設(shè)計(jì)選擇方案三來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)溫度的自動(dòng)化控制。方案一：采用LED數(shù)碼管作為顯示界面。單片機(jī)系統(tǒng)中LED數(shù)碼管是最常用的顯示器件?！鎫 ℃的當(dāng)前溫度和設(shè)置溫度，所以需要8個(gè)LED數(shù)碼管并列使用。LCD液晶顯示效果良好，可以顯示數(shù)字，也能顯示一些簡(jiǎn)單的圖形和漢字等，在電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。 液晶顯示器本次設(shè)計(jì)需要顯示當(dāng)前溫度和設(shè)置溫度，需要8個(gè)數(shù)碼管才能顯示溫度。使用LCD顯示不僅可以設(shè)置提示欄，如“Now,Set”等標(biāo)注欄，能雙行顯示當(dāng)前溫度和設(shè)置溫度。顯示質(zhì)量比數(shù)碼管高，它的數(shù)字式接口電路也易于操作。 按鍵輸入模塊鍵盤是人機(jī)交互溫度控制系統(tǒng)中用來(lái)輸入功能信號(hào)或設(shè)置溫度數(shù)據(jù)的接口。單片機(jī)設(shè)置電路中常用的鍵盤組成有矩陣式鍵盤和獨(dú)立式的鍵盤。這種鍵盤和單片機(jī)的接口簡(jiǎn)單，適合用于使用少量開關(guān)而且簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的輸入。 獨(dú)立式鍵盤方案二：矩陣式的4x4按鍵鍵盤。當(dāng)有鍵按下時(shí)相關(guān)行線和列線接通而發(fā)生短路。這種鍵盤占用引腳接口較少，實(shí)現(xiàn)功能的軟件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。 矩陣式鍵盤本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中需要數(shù)字按鈕10個(gè)，用于輸入0到9十個(gè)數(shù)字，其他功能按鈕6個(gè)，由于確定設(shè)置、切換等。按件比較多，若用獨(dú)立式鍵盤接法將占用單片機(jī)寶貴的接口，第二種方案只需要單片機(jī)的8個(gè)I/O口就能滿足設(shè)置需求，所以本設(shè)計(jì)采用4x4的矩陣式鍵盤。在單片機(jī)模擬小型控制系統(tǒng)中，既可以直接驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)工作。兩者都能自動(dòng)控制單片機(jī)的工作時(shí)間。這種方法只能由軟件控制執(zhí)行器的工作狀態(tài)。只能驅(qū)動(dòng)小功率器件工作。很容易損害執(zhí)行器件。固態(tài)繼電器是一種帶光電隔離器的無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。本設(shè)計(jì)用繼電器實(shí)現(xiàn)在5V電壓下工作的系統(tǒng)控制220V的空調(diào)自動(dòng)化工作。所以本系統(tǒng)選擇方案二。在很多地方都需要測(cè)控溫度，而溫度采集需要溫度傳感器，因此，熟悉正確的測(cè)溫方法及使用高效的采樣器件非常重要。其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、體積小。： 熱敏電阻 方案二： 采用DS18B20溫度傳感器，DS18B20是1Wire總線接口溫度傳感器。比較高的精度測(cè)量范圍，不需要外接其他的器件?；贒S18B20溫度傳感器的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選擇方案二， 軟件總體框圖 本設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言編寫程序。：主 函 數(shù) 鍵 盤 掃