空调温度控制毕业设计

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1、毕业设计学生姓名学生姓名赵程程学学号号20085102系系( 部部 )机电工程系专专业业机电一体化题题目目空调的温度控制系统的设计2011年6月指导教师指导教师张淑敏）宿迁泽达职业技术学院毕业设计1摘摘要 ：要 ： 空调的温度控制单元应用了单片机技术，用于实现温度自动控制，现场温度经温度传感器采样后，变换为模拟电压信号，经低通滤波滤掉干扰信号后送给放大器，信号放大后送到 A/D 转换器转换为数字信号送单片机，单片机将给定的温度与测量温度的相比较，得出偏差量，执行器由开关频率较高的固态继电器开关担任，采用模拟的 PWM 控制方法，改变同一个周期中电子开关的闭合时间，完成温度的控制。实现以单片机为

2、控制中心，以空调机为执行器件，通过单片机程序来完成对室内温度的自动控制。关 键 词 ：关 键 词 ： 单片机，传感器，自动控制Abstract: Air conditionings temperature control unit has applied the monolithic integratedcircuit technology, uses in realizes the temperature automatic control, the scene temperature afterthe temperature sensor sampling, transforms for

3、the analogue voltage signal, filters out theunwanted signal after the low-pass filtering gives the amplifier, after the signal enlarges, deliversA/D switch to transform for the digital signal delivers the monolithic integrated circuit, thetemperature which and the survey temperature the monolithic i

4、ntegrated circuit will assigncompares, obtains the extent of the error, the actuator by the turn-on frequency high solid staterelay switch holds the post, uses the simulation the PWM control method, the change identicalcycle neutron switchs closing time, completes the temperature the control. Realiz

5、es take themonolithic integrated circuit as the control center, as carries out the component take the airconditioner, completes through the monolithic integrated circuit procedure to the indoortemperature automatic control.Keywords: Monolithic integrated circuit, sensor, automatic control宿迁泽达职业技术学院毕

6、业设计2目目录录1引言3 2总体方案设计和选择.3 2.1方案一. 3 2.2方案二. 3 2.3总体方案设计和选择.3 3DS18B20 温度传感器4 3.1DS18B20 的工作原理4 3.2DS18B20 的测温原理5 4单片机接口设计.6 4.1设计原则. 6 4.2引脚连接. 6 5系统整体设计.- 7 - 5.1系统硬件电路设计.- 7 - 5.2系统软件设计.- 9 - 5.3调试. - 10 - 总结11 致谢. - 12 - 参考文献. - 13 - 附录. - 14 - 附录 A主板电路图- 14 - 附录 B程序代码15 附录 C-1系统总流程图21 附录 C-2读出温度

7、子程序22 附录 C-3主程序流程图23宿迁泽达职业技术学院毕业设计31引言空调也就是空气调节器，是一种用于给空间区域提供处理空气的机组。它作为现代生 活中必备的生活电器，应用的越来越广泛。它的功能是对房间或一定区域内空气的温度、 湿度、洁净度和空气流速等参数进行调节，以满足人体舒适或工艺过程的要求。它使得人 们的生活环境更加舒适， 也满足了工艺加工过程对精度的要求。 研究空调的温度控制系统， 也即是研究空调机对温度的测量与控制调节问题。 已往温度控制的电路系统很多，有模拟电路构成的、数字电路构成的等，但其电路复 杂且控制效果不佳，只能用于一些精度要求较低的场合。在 20 世纪 90 年代中期

8、最早推出 的智能温度控制器，采用的是 8 位 A/D 转换器，其测温精度较低，分辨力只能达到 2C。 国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器，所用的是 912 位 A/D 转换器， 分辨力一般可达 0.50.0625C。为了提高多通道智能温控器的转换速率，也有的芯片采 用高速逐次逼近式 A/D 转换器。 进入 21 世纪以后，空调的温度控制要求也越来越高，单片机便出现在人们的视野中， 它具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干 扰能力强和使用方便等独特优点。自从单片机诞生以后，它就步入了人类生活，广泛应用 在家用电器、办公自动化、医用设备、航空航

9、天系统和国防军事、尖端武器等领域。 基于单片机的空调器温度控制系统，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人们喜爱。 单片机使人们的生活更加方便、舒适、丰富多彩。应用在温度测量与控制方面，控制简单 方便，测量范围更广，精度更高，要实现高精度的温度自动控制就必须采用计算机控制系 统。 本设计是对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功 能2：当温度低于设定下限温度时，系统自动启动加热继电器加温，使温度上升，同时绿 灯亮。当温度上升到下限温度以上时，停止加温；当温度高于设定上限温度时，系统自动 启动风扇降温，使温度下降，同时红灯亮。当温度下降到上限温度以下时，停止降温。温 度在

10、上下限温度之间时，执行机构不执行。三个数码管即时显示温度，精确到小数点一位。2总体方案设计和选择2.1方案一测温电路7的设计，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行 A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示 电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到 A/D 转换电路，感温电路比较麻 烦。2.2方案二考虑使用温度传感器，结合单片机电路设计，采用一只 DS18B20 温度传感器，直接读 取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。2.3总体方案设计和选择比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现，

11、 故实际设计中拟采用方案二。在本系统的电路设计方框图如图所示，它由三部分组成:控制部分主芯片采用单片 机 AT89S51；显示部分采用 3 位 LED 数码管以动态扫描方式实现温度显示；温度采集 部分采用 DS18B20 温度传感器。宿迁泽达职业技术学院毕业设计4单片机DS18B20LED 显示指示灯图 21 温度计电路总体设计方案1. 控制部分单片机 AT89S51 具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电 路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用，系统应用三节电池供电。2. 显示部分显示电路采用 3 位共阳 LED 数码管，从 P0 口送数，P2 口扫描。3.

12、温度采集部分DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感 器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温。这一部分主要完成对温度 信号的采集和转换工作， 由 DS18B20 数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。 数字 温度传感器 DS18B20 把采集到的温度通过数据引脚传到单片机的 P1.0 口，单片机接受温 度并存储。此部分只用到 DS18B20 和单片机，硬件很简单。3DS18B20 温度传感器3.1DS18B20 的工作原理根据 DS18B20 的通讯协议3，主机控制 DS18B20 完成温度转换必须经过三个步骤：1. 每一次

13、读写之前都必须要对 DS18B20 进行复位； 2. 复位成功后发送一条 ROM 指令； 3. 最后发送 RAM 指令，这样才能对 DS18B20 进行预定的操作。 复位要求主 CPU 将数据线下拉 500 微秒，然后释放，DS18B20 收到信号后等待 1560 微秒左右后发出 60240 微秒的存在低脉冲，主 CPU 收到此信号表示复位成功。其工作时 序包括初始化时序、写时序和读时序。 (1) 初始化时序 总线上的所有传输过程都是以初始化开始的，主机响应应答脉冲。应答脉冲使主机知 道，总线上有从机设备，且准备就绪。主机输出低电平，保持低电平时间至少 480us，以 产生复位脉冲。接着主机释

14、放总线，4.7K上拉电阻将总线拉高，延时 1560us，并进入 接受模式，以产生低电平应答脉冲，若为低电平，再延时 480us6。(2) 写时序 写时序包括写 0 时序和写 1 时序。所有写时序至少需要 60us，且在 2 次独立的写时序 之间至少需要 1us 的恢复时间，都是以总线拉低开始。写 1 时序，主机输出低电平，延时 2us，然后释放总线，延时 60us。写 0 时序，主机输出低电平，延时 60us，然后释放总线，加热继电器 电风扇继电 器宿迁泽达职业技术学院毕业设计5延时 2us。 (3) 读时序 总线器件仅在主机发出读时序是，才向主机传输数据，所以，在主机发出读数据命令 后，必须

15、马上产生读时序，以便从机能够传输数据。所有读时序至少需要 60us，且在 2 次 独立的读时序之间至少需要1us的恢复时间。 每个读时序都由主机发起， 至少拉低总线1us。 主机在读时序期间必须释放总线，并且在时序起始后的 15us 之内采样总线状态。主机输 出低电平延时 2us，然后主机转入输入模式延时 12us，然后读取总线当前电平，然后延时 50us3.2DS18B20 的测温原理3.2.1DS18B20 的测温原理每一片DSl8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列号， 在出厂前已写入片内ROM 中。 主机在进入操作程序前必须用读 ROM(33H)命令将该 DSl8B20 的序列号

16、读出4。程序可以先跳过 ROM，启动所有 DSl8B20 进行温度变换，之后通过匹配 ROM，再逐一 地读回每个 DSl8B20 的温度数据。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 所对应的 基数分别置入减法计数器 1 和温度寄存器中，减法计数器 1 和温度寄存器被预置在-55 所对应的一个基数值。减法计数器 1 对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当 减法计数器 1 的预置值减到 0 时温度寄存器的值将加 1，减法计数器 1 的预置将重新被装 入，减法计数器 1 重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减 法计数器 2 计数到 0 时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温 度。 另外，由于 DS18B20 单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时 序很重要。 系统对 DS18B20 的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化 DS18B20（发 复位脉冲）发 ROM 功能命令发存储器操作命令处理数据。减法计数器斜坡累加器减到 0减法