空调控制系统

《空调控制系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《空调控制系统（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、摘 要在现代社会中，温度控制不仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了各个方面，随着人们生活质量的提高，酒店厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子，温度控制将更好的服务于社会.而今，空调等家用电器随着生产技术的 发展和生活水平的提高越来越普及，一个简单，稳定的温度控制系统能更好的适应市场。随着电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，那么单片机技术的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。目前，单片机在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用。特别是其中的 C51 系列的单片机的出现，具有更好的

2、稳定性，更快和更准确的运算精度，推动了工业生产，影响着人们的工作和学习。该空调控制系统用到 89C51 单片机作为系统的 CPU 进行控制控制，由数字传感器 DS18B20 进行数据采集，89C51 对采集到的数据进行处理，得到各种信号。而这些信号将分别作为LED 数码管显示的信号输入和启动制冷设备、电暖设备的输入。同时将利用单片机的其它使能端口实现系统的复位，手动调节和自动调节。关键词：51 单片机，DS18B20 传感器，LED 显示目录目录一，MCS-51 单片机介绍。二，DS18B20 温度传感器。三，硬件电路设计。1，总设计方案。2，显示电路。3，驱动电路。4，震荡电路。5，复位电路

3、。四，系统程序设计1. 主程序流程图。2. DS18B20 工作流程图。3. 温度设置流程图。4. 温度显示流程图。5. 主程序代码。1 1 MCS-51MCS-51 单片机单片机简介简介1.1 芯片的引脚描述芯片的引脚描述HMOS 制造工艺的 MCS-51 单片机都采用 40 引脚的直插封装（DIP 方式） ，制 造工艺为 CHMOS 的 80C51/80C31 芯片除采用 DIP 封装方式外，还采用方型封装 工艺，引脚排列如图。其中方型封装的 CHMOS 芯片有 44 只引脚，但其中 4 只引 脚（标有 NC 的引脚 1、12、23、34）是不使用的。在以后的讨论中，除有特殊 说明以外，所

4、述内容皆适用于 CHMOS 芯片。图 1.1 MCS-51 的逻辑符号图 如图，是。在单片机的 40 条引脚中有 2 条专用于主电源的引脚，2 条外接 晶体的引脚，4 条控制或与其它电源复用的引脚，32 条输入/输出（I/O）引脚。下面按其引脚功能分为四部分叙述这 40 条引脚的功能。1、主电源引脚 VCC 和 VSS VCC（40 脚）接+5V 电压； VSS（20 脚）接地。 2、外接晶体引脚 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（19 脚）接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放 大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器时，对 HMOS 单片机，此引脚应接地

5、；对 CHMOS 单片机，此引脚作为驱动端。 XTAL2（18 脚）接外晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反 相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对 HMOS 单片机，该引脚接外部振荡器 的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对 XHMOS，此引脚应悬浮。3、控制或与其它电源复用引脚 RST/VPD、ALE/PROG、PSEN 和 EA/VPP RST/VPD（9 脚）当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平 将使单片机复位。推荐在此引脚与 VSS 引脚之间连接一个约 8.2k 的下拉电阻， 与 VCC 引脚之间连接一个约 10F 的电容，以保证可靠地复

6、位。 VCC 掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证内部 RAM 的数据不丢失。 当 VCC 主电源下掉到低于规定的电平，而 VPD 在其规定的电压范围（50.5V） 内，VPD 就向内部 RAM 提供备用电源。 ALE/PROG（30 脚）：当访问外部存贮器时，ALE（允许地址锁存）的输 出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE 端仍以不变的频率 周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此，它可用作对外 输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。ALE 端可以驱动（吸收或输出电流）8 个 LS 型的 TTL

7、输 入电路。 对于 EPROM 单片机（如 8751） ，在 EPROM 编程期间，此引脚用于输入编程 脉冲（PROG） 。 PSEN（29 脚）：此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。在从外部 程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次 PSEN 有效。但在此期间， 每当访问外部数据存储器时，这两次有效的 PSEN 信号将不出现。PSEN 同样可 以驱动（吸收或输出）8 个 LS 型的 TTL 输入。 EA/VPP（引脚）：当 EA 端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在 PC（程序计数器）值超过 0FFFH（对 851/8751/80C51）或 1FFFH（对 8052）时， 将

8、自动转向执行外部程序存储器内的程序。当 EA 保持低电平时，则只访问外部 程序存储器，不管是否有内部程序存储器。对于常用的 8031 来说，无内部程序 存储器，所以 EA 脚必须常接地，这样才能只选择外部程序存储器。 对于 EPROM 型的单片机（如 8751） ，在 EPROM 编程期间，此引脚也用于施 加 21V 的编程电源（VPP） 。4、输入/输出（I/O）引脚 P0、P1、P2、P3（共 32 根） P0 口（39 脚至 32 脚）：是双向 8 位三态 I/O 口，在外接存储器时，与 地址总线的低 8 位及数据总线复用，能以吸收电流的方式驱动 8 个 LS 型的 TTL 负载。 P1

9、 口（1 脚至 8 脚）：是准双向 8 位 I/O 口。由于这种接口输出没有高 阻状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向 I/O 口。P1 口能驱动（吸收或输 出电流）4 个 LS 型的 TTL 负载。对 8052、8032，P1.0 引脚的第二功能为 T2 定 时/计数器的外部输入，P1.1 引脚的第二功能为 T2EX 捕捉、重装触发，即 T2 的外部控制端。对 EPROM 编程和程序验证时，它接收低 8 位地址。 P2 口（21 脚至 28 脚）：是准双向 8 位 I/O 口。在访问外部存储器时， 它可以作为扩展电路高 8 位地址总线送出高 8 位地址。在对 EPROM 编程和程序 验证期

10、间，它接收高 8 位地址。P2 可以驱动（吸收或输出电流）4 个 LS 型的 TTL 负载。 P3 口（10 脚至 17 脚）：是准双向 8 位 I/O 口，在 MCS-51 中，这 8 个引 脚还用于专门功能，是复用双功能口。P3 能驱动（吸收或输出电流）4 个 LS 型 的 TTL 负载。 作为第一功能使用时，就作为普通 I/O 口用，功能和操作方法与 P1 口相同。作为第二功能使用时，各引脚的定义如表所示。值得强调的是，P3 口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。P3 各口线的第二功能定义：P3.0 10 RXD（串行输入口） P3.1 11 TXD（串行输出口） P

11、3.2 12 INT0（外部中断 0） P3.3 13 INT1（外部中断 1） P3.4 14 T0（定时器 0 外部输入） P3.5 15 T1（定时器 1 外部输入） P3.6 16 WR（外部数据存储器写脉冲） P3.7 17 RD（外部数据存储器读脉冲） 综合上面的描述可知，I/O 口线都不能当作用户 I/O 口线。除 8051/8751 外真正可完全为用户使用的 I/O 口线只有 P1 口，以及部分作为第一功能使用时 的 P3 口。 单片机的引脚除了电源、复位、时钟接入，用户 I/O 口外，其余管脚是为 实现系统扩展而设置的。这些引脚构成 MCS-51 单片机片外三总线结构，即：地

12、址总线（AB）：地址总线宽为 16 位，因此，其外部存储器直接寻址为 64K 字节，16 位地址总线由 P0 口经地址锁存器提供 8 位地址（A0 至 A7） ；P2 口直接提供 8 位地址（A8 至 A15） 。 数据总线（DB）：数据总线宽度为 8 位，由 P0 提供。 控制总线（CB）：由 P3 口的第二功能状态和 4 根独立控制线 RESET、EA、ALE、PSEN 组成。 温温度度采采集集电电路路本系统中采集温度使用的是 DS18B20 数字温度传感器。 DS18B20 是 Dallas 半导体公司生产的世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器。与之前的传感器相比，DS18B2

13、0 体积更小、适用电压更宽、更经济。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20 “一线总线”数字化温度传感器支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55到+125，在-10 到+85范围内,精度为0.5。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持 3V 到 5.5V 的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。DS18B20 可以程序设定 9 到 12位的分辨率，精度为0.5

14、。当分辨率为 12 位时，转换时间为750ms。使得用户可选择更小的封装方式，更宽的电压适用范围和分辨率设定，同时用户设定的报警温度存储在 EEPROM 中，掉电后依然保存。 DS18B20 一般为三极管型封装，其引脚图如图 4 所示。这三个引脚分别为：GND电源地；QD数字信号输入/输出端；VDD外接供电电源（可选 5V） 。总设计方案该空调控制系统用到 89C51 单片机作为系统的 CPU 进行控制控制，由数字传感器 DS18B20 进行数据采集，89C51 对采集到的数据进行处理，得到各种信号。而这些信号将分别作为LED 数码管显示的信号输入和启动制冷设备、电暖设备的输入。同时将利用单片

15、机的其它使能端口实现系统的复位，手动调节和自动调节。显示电路显示电路本系统中，温度显示硬件由 74HC138 八位二进制译十进制译码器，74HC245 信号功率放大和四位一体共阴数码管构成。 1. 四位一体共阴数码管 四位一体共阴数码管引脚图如图 8 所示。它的1、4、5、7 脚为位选脚，分别对应从左到右四个数码管，输入低电平选通。剩下的其他引脚为数据输入脚，此电路中数码管 12 的 8 个数据引脚（a、b、c、d、e、f、g、dp） 。2. 八位二进制译十进制译码器 由于要对四位一体共阴数码管提供位选信号，供其选通四个数码管,所以在系统中使用了 74HC138 八位二进制译十进制译码器。其引

16、脚图如图 9 所示。 引脚说明： 第 1、2、3 脚 A、B、C 二进制输入脚。 第 4、5、6 脚片选信号控制，只有在 4、5 脚为“0” ，6 脚 为“1”时，才会被选通，输出受 A、B、C 信号控制。其它任何 组合方式将不被选通，且 Y0Y7 输出全为“1” 。 第 8 脚为 GND，电源地。 第 15 脚为 VCC，电源正极。74HC138 引脚图 所示74HC138 的 1、2、3 脚分别与单片机的P1.0、P1.1、P1.2 脚相连，单片机的这三个管脚输出选通二进制信号，输入到 74HC138 译码，由 74HC138 的 Y0 至 Y7 脚（本电路只用了 Y0、Y1、Y3）将译码十进制信号输出到四位一体共阴数码管，以达到对数码管的位选作用。译码电路如图。A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U174HC138R15k1压缩机驱动电路压缩机驱动电路压缩机驱动控制，8051 的 RXD 的引脚与 7404 的引脚相连接， 从 RXD