【正文】 ，雖然我國(guó)大量生產(chǎn)空調(diào)制冷產(chǎn)品，但由于我國(guó)人口眾多，需求量過(guò)盛，在我國(guó)的北方地區(qū)， 尤其是山東這個(gè)四季分明的地方， 還有好多家庭還沒(méi)有安裝有效地室內(nèi)溫控系統(tǒng)。以前溫度控制主要利用機(jī)械通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行室內(nèi)、外空氣的交換來(lái)達(dá)到降低室內(nèi)溫度，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度適宜 人們生活。為此，需要有一種符合機(jī)械溫控要求的低成本的控制器，在溫差和濕度超過(guò)用戶設(shè)定值范圍時(shí)，啟動(dòng)制冷通風(fēng)設(shè)備，否則自動(dòng)關(guān)閉制冷通風(fēng)設(shè)備。 設(shè)計(jì)要求 要求利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一空調(diào)溫度控制器， 系統(tǒng) 能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)并顯示室溫，能夠利用鍵盤(pán)設(shè)定溫度，并且和室溫 進(jìn)行比較，當(dāng)室溫低于設(shè)定溫度時(shí)，系統(tǒng)能夠驅(qū)動(dòng)加熱系統(tǒng)工作，當(dāng)室溫高于設(shè)定溫度時(shí)，系統(tǒng)能夠驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)工作，當(dāng)兩者溫度相等時(shí)， 無(wú) 動(dòng)作。傳統(tǒng)采用鉑電阻充當(dāng)測(cè)溫器件的方案，雖然其中段測(cè)量線性度好，精度較高，但是測(cè)量電路的設(shè)計(jì)難度高 ，且測(cè)量電路系統(tǒng)龐大，難于調(diào)試 ，而且成本相對(duì)較高。外部溫度信號(hào)經(jīng) DS18B20 將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成 8 位的 數(shù)字信號(hào)， 通過(guò)并 口傳送到單片機(jī)系統(tǒng) ( AT89C52) 。另外，鍵盤(pán)輸入方面，采用了軟件來(lái)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(nèi)，直接降低由于誤操作帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，提高了系統(tǒng)的可靠性 ，體現(xiàn)了人性化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則。 AT89C52 的性能及特點(diǎn) [1]： ? 與 MCS51 系列單片機(jī)兼容。 ? 存儲(chǔ)器可循環(huán)寫(xiě)入 /擦寫(xiě) 10000 次以上。 ? 寬工作電壓范圍： Vcc 可為 。 ? 程序存儲(chǔ)器具有三級(jí)加密保護(hù)。 ? 32 條可編程 I/O 口線。 ? 中斷結(jié)構(gòu)具有 5 級(jí)（ 6 級(jí)）中斷源和兩個(gè)優(yōu)下級(jí)。 ? 空閑維持低功耗和掉電狀態(tài)保護(hù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。 煙臺(tái)南山學(xué)院本科畢業(yè)論文 4 圖 AT89C52 引腳圖 VCC: +5V電源輸入 GND：接地 P0 口是一個(gè)雙向 8 位三態(tài) I/O 口，每個(gè)口可獨(dú)立控制。 P1 口是一個(gè)準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口，它的功能是單一的，只能用作數(shù)據(jù)的輸入或者輸出。當(dāng)該接口用做數(shù)據(jù)輸入接口是，應(yīng)先向該位寫(xiě) 1，然后 ，讀該位即可讀入輸入數(shù)據(jù)。 ALE/PROG：地址所存 /編程信號(hào)線。利用 ALE 可以將地址信號(hào) A0~A7 鎖存到地址鎖存器。 PSEN ：程序存儲(chǔ)器允許輸出控制端，常用作片外 ROM 的讀控制信號(hào)，低電平有效。系統(tǒng)復(fù)位電路如圖 所示。 X1 為片內(nèi)振蕩電路的輸入端， X2 為片內(nèi)振蕩電路的輸出端。并非所有的地址都被定義，從80H— FFH 共 128 個(gè)字節(jié)只有一部分被定 義，還有相當(dāng)一部分沒(méi)有定義。 不應(yīng)將數(shù)據(jù) “1” 寫(xiě)入未定義的單元，由于這些單元在將來(lái)的產(chǎn)品中可能賦予新的功能，在這種情況下，復(fù)位后這些單元數(shù)值總是 “0” 。定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的控制和狀態(tài)位位于 T2CON，T2MOD，寄存器對(duì)（ RCAO2H、 RCAP2L）是定時(shí)器 2 在 16 位捕獲方式或 16 位自動(dòng)重裝載方式下的捕獲 /自動(dòng)重裝載寄存器 ， 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 AT89C52 有 256 個(gè)字節(jié)的內(nèi)部 RAM， 80HFFH 高 128 個(gè)字節(jié)與特殊功能寄存器（ SFR）地址是重疊的，也就是高 128 字節(jié)的 RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它們是分開(kāi)的。如果指令是直接尋址方式則為訪問(wèn)特殊功能寄存器。 MOV 0A0H， data 間接尋址指令訪問(wèn)高 128 字節(jié) RAM，例如，下面的間接尋址指令中， R0 的內(nèi)容為 0A0H，則訪問(wèn)數(shù)據(jù)字節(jié)地址為 0A0H，而不是 P2 口（ 0A0H）。 178。 定時(shí)器 2 基本特性 ： 定時(shí)器 2 是一個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。定時(shí)器 2 有三種工作方式：捕獲方式，自動(dòng)重裝載（向上或向下計(jì)數(shù)）方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式由 T2CON 的控制位來(lái)選擇。 在計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，當(dāng) T2 引腳上外部輸入信號(hào)產(chǎn)生由 1 至 0 的下降煙臺(tái)南山學(xué)院本科畢業(yè)論文 6 沿時(shí)，寄存器的值加 1，在這種工作方式下，每個(gè)機(jī)器周期的 5SP2 期間，對(duì)外部輸入 進(jìn)行采樣。由于識(shí)別 1 至 0 的跳變需要 2 個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)振蕩周期），因此，最高計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的 1/24。 捕獲方式： 在捕獲方式下，通過(guò) T2CON 控制位 EXEN2 來(lái)選擇兩種方式。如果 EXEN2=1，定時(shí)器 2 完成相同的操作，而當(dāng) T2EX 引腳外部輸入信號(hào)發(fā)生 1 至 0 負(fù)跳變時(shí)，也出現(xiàn) TH2 和 TL2 中的值分別被捕獲到 RCAP2H 和 RCAP2L 中。 自動(dòng)重裝載（向上或向下計(jì)數(shù)器）方式： 當(dāng)定時(shí)器 2工作于 16位自動(dòng)重裝載方式時(shí)，能對(duì)其編程為向上或向下計(jì)數(shù)方式，這個(gè)功能可通過(guò)特殊功能寄存器 T2CON 的 DCEN 位（允許向下計(jì)數(shù)）來(lái)選擇的。當(dāng) DCEN 置位時(shí)，定時(shí)器 2 既可向上計(jì)數(shù)也可向下計(jì)數(shù)，這取決于 T2EX 引腳的值，當(dāng) DCEN=0 時(shí)，定時(shí)器2 自動(dòng)設(shè)置 為向上計(jì)數(shù)，在這種方式下， T2CON 中的 EXEN2 控制位有兩種選擇，若 EXEN2=0，定時(shí)器 2 為向上計(jì)數(shù)至 0FFFFH 溢出，置位 TF2 激活中斷，同時(shí)把 16 位計(jì)數(shù)寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L重裝載， RCAP2H 和 RCAP2L 的值可由軟件預(yù)置。這個(gè)脈沖使 EXF2 置位，如果中斷允許，同樣產(chǎn)生中斷。 當(dāng) DCEN=1 時(shí)，允許定時(shí)器 2 向上或向下計(jì)數(shù)，如圖 6 所示。 T2EX 引腳為邏輯 “1” 時(shí)，定時(shí)器向上計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù) 0FFFFH 向上溢出時(shí)，置位 TF2，同時(shí)把 16 位計(jì)數(shù)寄存器RCAP2H 和 RCAP2L 重裝載到 TH2 和 TL2 中。當(dāng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 向上溢出或向下溢出時(shí)，置位 EXF2 位。如果定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 作為發(fā)送器或接收器，其發(fā)送和接收的波特率可以是不同的，定時(shí)器 1 用于其它功能。 波特率發(fā)生器的方式與自動(dòng)重裝載方式相仿，在此方式下， TH2 翻轉(zhuǎn)使定時(shí)器 2 的寄存器用 RCAP2H 和 RCAP2L 中的 16 位數(shù)值重新裝載，該數(shù)值由軟件設(shè)置。定時(shí)器 2 作為波特率發(fā)生器時(shí)，與作為定時(shí)器的操作是不同的，通常作為定時(shí)器時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期（ 1/12 振蕩頻率）寄存器的值加 1，煙臺(tái)南山學(xué)院本科畢業(yè)論文 7 而作為波特率發(fā)生器使用時(shí)，在每個(gè)狀態(tài)時(shí)間（ 1/2 振蕩頻率）寄存器的值加 1。 T2CON 中的 RCLK 或 TCLK=1 時(shí)，波特率工作方式才有效。但若 EXEN2 置位，且 T2EX 端產(chǎn)生由 1 至 0 的負(fù)跳變，則會(huì)使 EXF2 置位，此時(shí)并不能將（ RCAP2H， RCAP2L）的內(nèi)容重新裝入 TH2 和 TL2 中。需要注意的是，當(dāng)定時(shí)器 2 工作于波特率器時(shí)，作為定時(shí)器運(yùn)行（ TR2=1）時(shí)，并不能訪問(wèn) TH2 和 TL2。然而，對(duì) RCAP2 則可讀而不可寫(xiě)，因?yàn)閷?xiě)入操作將是重新裝載，寫(xiě)入操作可能令寫(xiě)和 /或重裝載出錯(cuò)。 可編程時(shí)鐘輸出： 定時(shí)器 2 可通過(guò)編程從 輸出一個(gè)占空比為 50%的時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)時(shí)鐘振蕩頻率為 16MHz 時(shí)，輸出時(shí)鐘頻率范圍為 61Hz— 4MHz。時(shí)鐘輸出頻率取決于振蕩頻率和定時(shí)器 2 捕獲寄存器（ RCAP2H， RCAP2L）的重新裝載值，公式如下： 輸出時(shí)鐘頻率 =振蕩器頻率 /{4*[65536(RCP2H,RCP2L)]} 在時(shí)鐘輸出方式下，定時(shí)器 2 的翻轉(zhuǎn)不會(huì)產(chǎn)生中斷，這個(gè)特性與作為波特率發(fā)生器使用時(shí)相仿。 時(shí)鐘振蕩器 ： AT89C52 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。 外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。10pF ，而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40pF177。用戶也可以采用外部時(shí)鐘。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 中斷 AT89C52 共有 6 個(gè)中斷向量：兩個(gè)外中斷（ INT0 和 INT1）， 3 個(gè)定時(shí)器中斷（定時(shí)器 0、 2）和串行口中斷。 IE 也有一個(gè)總禁止位 EA，它能控制所有中斷的允許或禁止。定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 的標(biāo)志位 TF0 和 TF1 在定時(shí)器溢出那個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 狀態(tài)置位，而會(huì)在下一個(gè)機(jī)器周期才查詢到該中斷標(biāo)志。 低功耗模式 空閑節(jié)電模式 ： 在空閑工作模式狀態(tài)， CPU 自身處于睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。空 閑模式可由任何允許的中斷請(qǐng)求或硬件復(fù)位終止。 掉電模式 ： 在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。 編程和加密 Flash 存儲(chǔ)器的編程 ： AT89C52 單片機(jī)內(nèi)部有 8k 字節(jié)的 Flash PEROM，這個(gè) Flash 存儲(chǔ)陣列出廠時(shí)已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲(chǔ)單元的內(nèi)容均為FFH），用戶隨時(shí)可對(duì)其進(jìn)行編程。低電壓編程模式適合于用戶在線編程系統(tǒng)，而高電壓編程模式可與通用 EPROM 編程器兼容。 AT89C52 的程序存儲(chǔ)器陣列是采用字節(jié)寫(xiě)入方式編程的，每次寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)，要對(duì)整個(gè)芯片內(nèi)的 PEROM 程序存儲(chǔ)器寫(xiě)入一個(gè)非空字節(jié)，必須使用片擦除的方式將整個(gè)存儲(chǔ)器的內(nèi)容清除。 2． 在數(shù)據(jù)線上加上要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)字節(jié)。 4． 在高電壓編程方式時(shí)，將 EA/Vpp 端加上 +12V 編程電壓。每個(gè)字節(jié)寫(xiě)入周期是自身定時(shí)的，通常約為煙臺(tái)南山學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 。 程序存儲(chǔ)器的加密 ： AT89C52 有 3 個(gè)程序加密位，可對(duì)芯片上的 3 個(gè)加密位 LB LB LB3 進(jìn)行編程（ P）或不編程（ U）來(lái)得到。為使單片機(jī)能正常工作，被鎖存的EA 電平值必須與該引腳當(dāng)前的邏輯電平一致。 數(shù)據(jù)查詢 AT89C52 單片機(jī)用 Data Palling 表示一個(gè)寫(xiě)周期結(jié)束為特征，在一個(gè)寫(xiě)周期中，如需讀取最后寫(xiě)入的一個(gè)字節(jié)，則讀出的數(shù)據(jù)的最高位（ ）是原來(lái)寫(xiě)入字節(jié)最高位的反碼。 Ready/Busy：字節(jié)編程的進(jìn)度可通過(guò) “RDY/BSY 輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)，編程期間， ALE 變?yōu)楦唠娖?“H” 后， （ RDY/BSY）端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)（忙狀態(tài)）。 程序校驗(yàn)：如果加密位 LB LB2 沒(méi)有進(jìn)行編程，則代碼數(shù)據(jù)可通過(guò)地址和數(shù)據(jù)線讀回原編寫(xiě)的數(shù)據(jù)，采用如圖 12的電路。 芯片擦除：利用控制信號(hào)的正確組合（表 6）并保持 ALE/PROG 引腳 10mS 的低電平脈沖寬度即 可將 PEROM 陣列（ 4k字節(jié)）和三個(gè)加密位整片擦除，代碼陣列在片擦除操作中將任何非空單元寫(xiě)入 “1” ，這步驟需再編程之前進(jìn)行。用于聲明該器件的廠商、型號(hào)和編程電壓。 （ 031H） =52H 聲明為 AT89C52 單片機(jī)。 （ 032H） =05H 聲明為 5V 編程電壓。引腳 XTAL1 和 XTAL2 是此放大器的輸人端和輸出端。對(duì)外接電容 C1 和 C2 的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求 , 但電容的大小多少會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振煙臺(tái)南山學(xué)院本科畢業(yè)論文 10 圈內(nèi)部振蕩的接法的快速性和溫度穩(wěn)定性。 系統(tǒng)振蕩電路如圖 所示。無(wú)論是在單片機(jī)剛開(kāi)始接上 電源時(shí) , 還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí) , 且振蕩器穩(wěn)定后 , 如果 RST 引腳有一個(gè)高電平并維持 2 個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)振蕩周期） , 則 CPU就可響應(yīng)并且將系統(tǒng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的是上電自動(dòng)復(fù)位。 圖 復(fù)位電路 鍵盤(pán)接口電路設(shè)計(jì) 獨(dú)立鍵盤(pán)與單片機(jī)連接時(shí)，每個(gè)按鍵都需要單片機(jī)的一個(gè) I/O 口，若單片機(jī)系統(tǒng)需要較多按鍵，如果用獨(dú)立按鍵會(huì)占用 過(guò)多的 I/O 口資源。本系統(tǒng)共需使用 16 個(gè)按鍵，故選擇 44? 的矩陣鍵盤(pán)。 煙臺(tái)南山學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 圖 鍵盤(pán)接口電路 溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的溫度測(cè)量電路采用 DS18B20來(lái)實(shí)現(xiàn)。 DS18B20 的性能及特點(diǎn) [2]： ? 適應(yīng)電壓范圍寬，電壓范圍在 ~ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 ? 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。 ? 測(cè)溫范圍 55℃ ~ +125℃ ，在 10℃ ~ +85℃ 時(shí)精度為 177。 ? 可編程分辨率為 9 ~ 12 位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ ， ℃ ，℃ 和 ℃ ，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。 ? 測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以 “一線總線 ”串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC 校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 煙臺(tái)南山學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 圖 溫度測(cè)量電路 系統(tǒng)顯示電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用 LCD1602 作為系統(tǒng)的顯示器件， 1602 字符型液晶是一種專門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊，能分兩行顯示，它有若干個(gè) 75?或者 115? 等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。 ? 2 腳 VDD：電源正極。 ? 4 腳 RS：數(shù)據(jù) /命令選