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1、燕山大学课程设计说明书题目智能空调控制系统学院（系）：年级专业：学 号：指导教师：教师职称摘要智能空调控制系统是根据温度传感器采集室的环境温度与系统的预设值进 行对比，通过控制系统的预先设置，空调进行自动制冷或制热，从而达到了智 能控制的目的。根据人们对生活环境的要求和单片机的应用特性，本文介绍了 应用STC89C52单片机进行控制的智能空调控制系统。智能空调控制系统主要由电源电路、液晶显示电路、单片机控制电路、按 键电路、控制指示电路等组成。其工作原理是温度传感器DS18B20采集室温度 传送给单片机，单片机分析数据，控制智能空调加热或制冷。此系统可以通过按键设置空调的温度，使空调对室进行加
2、温或降温，也可 以对系统预设一个温度值，通过传感器感知室温度与智能空调的预设温度值进 行对比，通过单片机控制空调对室进行加温或降温，达到智能空调的自动控制 功能。在定时功能启动的情况下，如果计时时间与定时时间相同，此时空调相 应的状态会自动关闭，把定时时间存在STC89C52单片机部的EEPROM中，断电 后不会消失，直至通过按键去改变，达到了智能空调的定时功能。关键词：智能空调；液晶显示；STC89C52单片机；dsl8b20温度检测芯片目录1智能空调控制系统的方案设计 11.1 智能空调控制系统11.2 系统工作原理21.2.1系统功能模块工作原理介绍 21.2.2 各功能要现的工作原理2
3、2系统功能模块的设计与实现 52.1 主控制模块52.1.1主控制单元模块设计 52.1.2 主控制单元工作原理52.2 电源模块设计62.2.1 电源模块概述62.2.2 电源模块的应用 62.3 温度检测模块设计72.3.1 温度传感器的选取72.3.2 DS18B20 概述72.3.3 温度检测单元电路82.4 显示模块设计102.4.1 1602液晶显示器概述102.4.2 显示模块电路152.5 模块设计17251键盘电路功能设定172.5.2 矩阵键盘电路工作原理172.6 外围驱动电路模块设计18261驱动电路182.6.2 JQC-3FF继电器183 系统软件设计204 系统测
4、试及结果分析234.1 系统测试2342 系统测试结果及分析25结论26心得体会27参考文献27附录281 智能空调控制系统的方案设计本系统以单片机 STC89C52 为核心，采用电源模块、温度采集、键盘输 入、液晶显示、驱动电路等，实现了基于空调温度控制系统。把定时时间 存入单片机EEPROM中，不易丢失。人机交互采用按键输入、液晶显示，界 面友好，易于操作。1.1 智能空调控制系统DS18B20温度传感器采集室温度数据，并将信息反馈给CPU，单片机分 析并与设定的温度值进行比较，通过驱动电路使智能空调调节不同的工作 状态，单片机的工作状态有加热、制冷工作状态。不同的按键S的功能设置为：S2
5、为“加”，S10为“减”，S3启动/ 关闭，S5为启动智能空调制冷状态，S6为调节走时按键，S7为启动智能空调暖风工作状态，S13为开启/关闭定时，S14为调节定时。系统的结构框图如图1-1 所示：液晶显示温度检测驱动电路图 1-1 智能空调控制系统结构框图1.2 系统工作原理1.2.1 系统功能模块工作原理介绍电源管理模块将外部交流电通过整流变压器及稳压芯片7805进行稳 压，以便提供给各个系统工作模块，如DS18B20温度传感器、单片机主控 制单元、液晶显示单元、驱动电路单元等。单片机（STC89C52）主控制单元负责整个智能空调控制系统的运行控制，通过人际交互单元（按键及液晶显示）的系统
6、功能设置，用1602液晶 显示器将室温度显示出来，并且可以通过按键进行调整，实现空调加热或 制冷的工作状态设置，即达到智能空调的手动控制功能。通过DS18B20温 度传感器实时检测室温并通过1602液晶显示器显示室温，并将室温与预设 值进行对比，实现空调自动制冷或加热，实现了智能空调的自动控制功能。在定时功能启动的情况下，如果计时时间与定时时间相同，此时，空调相 应的工作状态会自动关闭。把定时时间存在STC89C52单片机部的EEPROM 中，断电后不会消失，直至通过按键去改变，实现了智能空调的定时加热 或制冷功能。1.2.2 各功能要现的工作原理1、定时与时间显示 刚开始上电时，1602液晶
7、显示器上产生实时时间。此系统运用单片机 的定时器功能产生走时，采用的是二十四小时制，在一直通电的情况下， 会一直加到23:59:59，然后清零从00:00:00重新开始。若开启定时功能，液晶右下角显示定时时间，在显示器的右上角显示ON,未开启定时功能则显示OFF。液晶显示屏的显示画面，如表1-1所示：表1-1未开启定时或开启定时功能，液晶显示屏显示结果0123456789101112131415单片机得电后，其部定时器会立即开启，在软件程序中设定其相应的 部定时器的寄存器从而相应的走时会比较准确的记录下来。2、温度检测与显示DS18B20 检测的室温度信号返回给单片机，单片机会相应的处理此温
8、度信号，同时送往液晶显示器显示。提前设定的温度值存在单片机ROM中， 单片机处理后，也会在液晶上显示。如表1-2所示，用*表示实时室温度。智能温控就是感温头精确感应，把室温度的变化传递给中央控制芯片， 由芯片控制系统使室温度达到显示屏上的设定温度，使用者只需要自身的 要求而去设定不同的温度即可，以达到最大的智能化控制。3、键盘调节人机交互采用键盘输入。通过键盘输入指令，控制相应的不同状态的 切换、时间定时长短的设定。调整时间设定（ *表示光标闪烁）如表 1-3 所示。表1-3 液晶显示的调整时间设定（*为走时时间，为定时时间）0123456789101112131415*:*:*:通过按键把定
9、时的时间写入单片机的EEPROM中，永久性保存。2 系统功能模块的设计与实现2.1 主控制模块2.1.1主控制单元模块设计系统主控制单元，采用 AT89c52 单片机为主控制芯片，主要包括AT89c52 单片机、复位电路、时钟电路、下载电路、电源指示电路。2.1.2主控制单元工作原理系统主控制单元如图 2-1 所示：GNDUJ卜XTAL130pFX1CRYSTAL30pFVccJ二二 C3 T*10uF1829303112 3 4 5 6 7XTAL2RSTPSEN ALEEAP1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6AT89C52P0.0/AD0 P0.1/
10、AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/TTP3.6/WR393837363534333221222324252627 一2810 11121314151617R10f 10kGND图 2-1 系统主控制单元功能电路STC89C52单片机具有256KB的程序存储区、8KBFlashR0M，完
11、全满足系统设计需要，按键S1为复位按键，采用低电平复位，电容C3与电阻R10组成上电复位电路，为了提高串行通信波特率的准确度，时钟电路采用 12MHZ的晶振和电容Cl、电容C2组成振荡电路。2.2 电源模块设计2.2.1电源模块概述LM7805是常用的三端稳压器，一般使用的是TO-220封装，能提供DC 5V 的输出电压，应用围广，含过流和过载保护电路。带散热片时能持续提供 1A的电流，如果使用外围器件，它还能提供不同的电压和电流。2.2.2电源模块的应用电源模块电路如图2-2所示。电源电路主要为系统提供工作TRAN-2P2SLP=1HLS=0.0025hM=1RP=1mRS=1mU27805
12、VIC唇C80.1uF470ufDNG 2VOC9 宁 C10220uF0.1uF图2-2 电源模块功能电路电源，总电源有220V输入，通过变压器和整流器输出12V直流电源。但是 这个直流电源很不稳定，所以再用一个7805进行稳压，输出稳定的5V直 流电源。供单片机、lcd1602等使用。2.3 温度检测模块设计2.3.1温度传感器的选取温度是一种最基本的环境参数，人民的生活舒适度与环境的温度息息 相关，DS18B20装置适用于人民的日常生活和工业和农业生产用的温度测 量。由半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器，属于新一代适配 微处理器的智能温度传感器，可广泛用于工业、民用、军事
13、等领域的温度 测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。DS18B20具有体积小，接口方 便，传输距离远等特点。采用数字温度传感器DS18B20，与传统的热敏电阻相比，它能够直接 读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值 读数方式。可以分别在93.75ms和750ms完成9位和12位的数字量，并且 从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线(单线接口) 读写，温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20 供电，而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单,可靠性 更髙，成本更低。测量温度围为-551+1251。在-
14、101+851,精度为 0.51。DS18B20的精度较差为21。现场温度直接以“一线总线”的 数字方式传输，大大提髙了系统的抗干扰性。2.3.2 DS18B20 概述1. DS18B20的性能特点：(1) 采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口 线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值(9 位二进制数，含符号位)。(2) 测温围是-55C+125C。(3) 含64位经过激光修正的只读存储器ROM。(4) 适配各种单片机或系统机。（5）用户可分别设定各路温度的上、下限。（6） 含寄生电源。2. DS18B20部结构DS18B20部结构主要由4部分组成：64位光刻ROM，温度传感器，非 挥发的温度报警触发器TH和TL，配制寄存。DS18B20的管脚排列如图2-3 所示。图2-3 DS18B20引脚图3. DS18B20引脚功能如下:NC（1、2、6 、7 、8脚） ：空引脚,悬空不使用。VDD （3脚）：可选电源脚，电源电压围是35.5V。DQ （4脚）：数据输入/输出脚，漏极开路，常态下髙电平。2.3.3温度检测单元电路温度检测单
