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1、 接口 技术课程设计报告 基于单片机的空调温度控制器设计基于单片机的空调温度控制器设计 学 院: 机械与电子 工程学院 年级专业: 08 级电子信 息工程 学 号: 姓 名: 指导教师： 侯俊才 完成时间： 211.07. 成 绩: 摘 要 设计了基于T89C5的高精度家用空调温度控制系统,系统硬件主要由电源电路、 温度采集电路(DS8B20)、键盘、显示电路、输出控制电路及其他辅助电路组成;软件 采用 8051语言编程；该系统可以完成温度的显示、温度的设定、空调的控制等多项 功能。 关键词:单片机；DS18B20；温度检测;显示 目录目录 1 设计目的及要求1 .1设计目的和意义.1 1.2
2、 设计任务与要求.1 2 硬件电路设计.2 21 总体方案设计.2 22 功能模块电路设计.3 2.2.1单片机的选型. .2.2振荡电路设计 2.23 复位电路设计.5 22.4 键盘接口电路设计6 2.温度测量电路设计 .6 2.26 系统显示电路设计.7 2.7 输出控制电路设计8 2.3 总电路设计.8 24系统所用元器件.9 3 软件系统设计.10 31 软件系统总体方案设计01 3软件流程图设计1 4 系统调试.1 5 总结31 .1 本系统存在的问题及改进措施 .1 参考文献41 附录 1：系统的源程序清单51 附录 2:系统的 PCB 图9 设计目的及要求 11 设计目的和意义
3、 21 世纪的人们生活质量不断提高，同时也对高科技电子产业提出了更高的要求， 为了使人们生活更人性化、智能化。我设计了这一基于单片机的空调温度控制系统,人 们只有生活在一定的温度环境内才能长期感觉舒服，才能保证不中暑不受冻，所以对 室内温度要求要高。对于不同地区空调要求不同，有的需要升温，有的需要降温。一 般都要维持在 212。 目前,虽然我国大量生产空调制冷产品,但由于我国人口众多,需求量过盛，在我国的 北方地区，还有好多家庭还没有安装有效地室内温控系统。温度不能很好的控制在一 定的范围内，夏天室内温度过高,冬天温度过低,这些均对人们正常生活带来不利的影响， 温度、湿度均达不到人们的要求。以
4、前温度控制主要利用机械通风设备进行室内、外 空气的交换来达到降低室内温度,实现室内温度适宜人们生活。以前通风设备的开启和 关停，均是由人手动控制的,即由人们定时查看室内外的温度、湿度情况,按要求开关通 风设备，这样人们的劳动强度大，可靠性差，而且消耗人们体力，劳累成本过高。为 此，需要有一种符合机械温控要求的低成本的控制器，在温差和湿度超过用户设定值 范围时,启动制冷通风设备,否则自动关闭制冷通风设备。鉴于目前大多数制冷设备现在 状况,我设计了一款基于 MS51 单片机的空调温度控制系统。 12 设计任务与要求 系统要求利用单片机设计一空调温度控制器,能够实时检测并显示室温,能够利用键 盘设定
5、温度,并且和室温进行比较，当室温低于设定温度时,系统能够驱动加热系统工作, 当室温高于设定温度时，系统能够驱动制冷系统工作，当两者温度相等时，不做动作。 2 硬件电路设计 21总体方案设计 空调温度控制系统,主要要完成对温度的采集、显示以及设定等工作，从而实现对 空调的控制。传统采用铂电阻充当测温器件的方案,虽然其中段测量线性度好，精度较 高，但是测量电路的设计难度高,且测量电路系统庞大，难于调试,而且成本相对较 高。鉴于上述原因,本系统采用 DS8B20 充当测温器件。外部温度信号经 DS18B20 将输入的模拟信号转换成位的数字信号, 通过并 口传送到单片机系统( AT85) 。单片机系统
6、将接收的数字信号译码处理，通过CD160将温度显示出来,同时单片 机系统还将完成键盘扫描 、按键温度设定、超温报警等程序的处理 ,将处理的温度信 号与系统设定温度值比较，形成可以控制空调制冷、制热与停止工作三种工作状态， 从而实现空调的智能化。另外,键盘输入方面，采用了软件来修正误操作输入,即输入 的温度范围必须在系统硬件所确定的范围内,直接降低由于误操作带来的风险,提高了系 统的可靠性，体现了人性化的系统设计原则。 系统的整体框图如图所示: 图图1 系统整体框图系统整体框图 2.功能模块电路设计 2.1 单片机的选型 由于本系统只需要单片机完成矩阵键盘检测以及处理 DS820 送来的温度数据
7、 并送CD602 进行显示对于 I/O 资源以及处理速度无特殊要求,故选择 ATEL 公司 生产的T89C5单片机,AT89C2 增加了在线调试功能,即程序可以通过 JA接口 下载,调试和固化,因而该芯片的开发不再需要昂贵的硬件仿真器，可实现实时仿真，所 有的资源都可以为用户所使用，可以在线编程或在系统编程，更进一步地说,在线编程 或在系统编程是开发的系统具有了通过网络进行升级、维护的潜在功能。 AT8952 的性能及特点1： 与S-5系列单片机兼容。 片内有K 可在线重复编程的快速内 存可擦写存储器(FlhMry） 。 存储器可循环写入/擦写 1000 次以上。 存储器数据保存时间为 10
8、年以上。 宽工作电压范围:cc 可为 2.7V-6.5。 全静态工作:可从z-24M。 程序存储器具有三级加密保护。 256 字节的内部 RA。 32 条可编程 IO 口线。 三个 16 位定时器/计数器。 中断结构具有 5 级（6 级）中断源和两个优下级。 可编程全双工串行通讯。 空闲维持低功耗和掉电状态保护存储数据。 AT952 引脚图如图 2 所示。 图图 2 AT8952 引脚图引脚图 VCC: +5V 电源输入 GND：接地 P0 口是一个双向位三态 IO 口，每个口可独立控制。使用时需外接上拉电阻。 P1 口是一个准双向位 I/O 口，它的功能是单一的，只能用作数据的输入或者输 出
9、。 P2 口是一个准双向位 I/O 口,输出时,从 P.x 端口可输出 CP写到锁存器上的 信号。当该接口用做数据输入接口是,应先向该位写 1，然后,读该位即可读入输入数据。 P3 口是具有第二功能的准双向 8 位/口。 LE/POG：地址所存/编程信号线。当口工作在第二功能时从该端口可复用 工作，某时刻该端口可以送出地址信号 A07,而另外的时刻该端口传送的是数据信号 D0D7。利用LE 可以将地址信号 A7 锁存到地址锁存器。 P:该控制信号线也具有双重功能，是允许访问片外OM/编程高电压引EA 线。 ：程序存储器允许输出控制端,常用作片外OM 的读控制信号,低电平有效。PSEN RESE
10、T:复位引脚,当该端加上超过 24 个时钟周期的高电平时，可是051 复位。 系统复位电路如图.3 所示。 1、X2:外接时钟引脚。X1 为片内振荡电路的输入端,2 为片内振荡电路的输出 端。 2.2.2 振荡电路设计 89C52 内部有一个用于构成片内振荡器的高增益反相放大器,振荡器产生的 信号送到 CPU, 作为U 的时钟信号,驱动U 产生执行指令功能的机器周期。引 脚 XTAL1 和TA2 是此放大器的输人端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片 外石英晶体或陶瓷谐振器一起可构成一个自激振荡器, 振荡电路的连接如图所示图 8 所 示，外接石英晶体或陶瓷谐振器以及电容 C1 和 C构成并联
11、谐振电路， 接在放大器 的反馈回路中。对外接电容1 和2 的值虽然没有严格的要求， 但电容的大小多少 会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振圈内部振荡的接法的快速性和温度 稳定性。外接石英晶体时,C1 和 C2 一般取（40pF10pF)，外接的是石英晶体,所 以，1、C2 选择标称值 3p。 系统振荡电路如图 3 所示。 图图 振荡电路振荡电路 22.3复位电路设计 单片机复位是使 CP和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态, 并从 这个状态开始工作。无论是在单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者发生故障 后都要复位。89 系列单片机的复位信号是从ST 引脚输人到芯片的施密特触
12、发器中的。 当系统处于正常工作状态时， 且振荡器稳定后, 如果 RT 引脚有一个高电平并维持 2 个机器周期（24 个振荡周期), 则 CPU 就可响应并且将系统复位。复位分为手动复位 和上电复位。本设计系统采用的是上电自动复位。 系统复位电路如图 4 所示。 图图 4 复位电路复位电路 . 键盘接口电路设计 独立键盘与单片机连接时，每个按键都需要单片机的一个 I/O 口，若单片机系统 需要较多按键,如果用独立按键会占用过多的 I/O 口资源。单片机系统中 I/O 口资源往 往比较宝贵,当用到多个按键时，为了节省 I/O 口线，一般需使用矩阵键盘。本系统共 需使用 16 个按键,故选择的矩阵键
13、盘。键盘接口电路如图 5 所示。44 图图 5 键盘接口电路键盘接口电路 温度测量电路设计 本系统的温度测量电路采用 DS8B2来实现。DS18B0 是美国 DAAS 半导体公司推出的第一片采用“一线总线”接口的温度传感器,它具有微 型化、低功耗、高性能、抗干扰、能力强、易配微处理器等优点，可直接将温度转 化成串行数字信号供处理器处理。 DS18B2的性能及特点2: 适应电压范围宽，电压范围在，在寄生电源方式下可由数据线供电。V5 . 50 . 3 独特的单线接口方式，它与微处理器连接时仅需一条口线即可实现微处理器与 DS1B20 的双向通信。 支持多点组网功能,多个 DS18B20 可以并联
14、在唯一的三线上，实现组网多点测 温。 在使用中不需要任何外接元件,全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管 的集成电路里。 测温范围-55+25,在-0+8时精度为5。 可编程分辨率为 92 位，对应的可分辨温度分别为 0.,025, 0125和 0.062,可实现高精度测温。 在 9 位分辨率时,最多在3.5ms 内把温度转换为数字;12 位分辨率时，最多 在 750ms 内把温度值转换为数字。 测量结果直接输出数字温度信号,以“一线总线”串行传送给P,同时可传送 CRC 校验码,具有极强的抗干扰纠错能力。 负压特性。电源极性接反时,芯片不会因发热而烧毁,但不能正常工作。 系统温度测量电路
15、如图 6 所示。 图图 6 温度测量电路温度测量电路 2.6系统显示电路设计 本系统采用 LC62 作为系统的显示器件,1602 字符型液晶是一种专门用来显 示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，能分两行显示,它有若干个或者等75115 点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。 602 型液晶接口信号如下： 1 脚SS：电源地。 脚：电源正极。 3 脚 V:液晶显示对比度调节端。 4 脚 RS:数据/命令选择端（HL)。 5 脚/:读写选择端(/L)。W 6 脚 E:使能信号。 脚：数据口。147D7D0 5 脚 B：背光电源正极。 6 脚L2:背光电源负极。 系统显示电路如图 7
16、所示。 图图 系统显示电路系统显示电路 2.2输出控制电路设计 系统要求在当前室温低于设定温度时，能够自动驱动加热系统工作 ；在当前室温 高于设定温度时能够自动驱动制冷系统工作。本系统在复位后即置 P2脚和 P2 脚为低电平,在当前室温低于设定温度时，通过置 P27 脚为高电平来驱动后级加热系 统，本系统采用红色 LE来代替加热系统;在当前室温高于设定温度时，通过置 P26 脚高电平来驱动后级制冷系统，本系统采用蓝色 L来代替制冷系统。 输出控制电路如图 8 所示。 图图 8 输出控制电路输出控制电路 2.3 总电路设计 系统总电路图如图所示。 图图 9 系统总电路图系统总电路图 .4系统所用元器件 本系统所用的元器件清单如表 1 所示。 表表 1系统所用元器件系统所用元器件 元器件名称元器件名称数量数量 点触式开关16 30F 瓷片电容2 10uF 电解电容1 蓝色D1 红色ED 5V 电源插座1 自锁开关 LC021 1/4W10电阻 10K 可调电阻1 A89C52 DS18B0 12MHz 晶振 3 软件系统设计 3.1 软件系统总体方案设计 系统软件由主程序模块、测温程序模块
