1、第一章 系統(tǒng)分析2概述21.1 功能簡(jiǎn)介21.2 方案選擇21.2.1 溫度采集電路方案2第二章 硬件電路設(shè)計(jì)42.1 單片機(jī)42.2 a/d轉(zhuǎn)換電路42.2.1 adc0801介紹42.2.2 ad轉(zhuǎn)換電路工作原理52.3 溫度采樣電路62.3.1 ad590型溫度傳感器62.3.2 溫度采樣工作原理62.4 按鍵開(kāi)關(guān)72.5 溫度顯示電路72.5.1 led驅(qū)動(dòng)72.5.2 溫度顯示工作原理82.6 壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電路82.6.1 壓縮機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片82.6.2 壓縮機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路9第三章 軟件設(shè)計(jì)103.1 軟件設(shè)計(jì)思路103.2 程序流程103.2.1主程序流程103.2.2 中斷服務(wù)程序流程

2、11第四章 總結(jié)12附錄a 硬件電路圖13參考文獻(xiàn)14第一章 系統(tǒng)分析概述 電子技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來(lái)了根本性的變化，如果說(shuō)微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制測(cè)控領(lǐng)域帶來(lái)了一次新的革命。目前，單片機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。特別是其中的c51系列的單片機(jī)的出現(xiàn)，具有更好的穩(wěn)定性，更快和更準(zhǔn)確的運(yùn)算精度，推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)，影響著人們的工作和學(xué)習(xí)。在現(xiàn)代社會(huì)中，溫度控制不僅應(yīng)用在工廠(chǎng)生產(chǎn)方面，其作用也體現(xiàn)到了各個(gè)方面，隨著人們生活質(zhì)量的提高，酒店廠(chǎng)房及家庭生活中都會(huì)見(jiàn)到溫度控制的影子，溫度控制

3、將更好的服務(wù)于社會(huì).而今，空調(diào)等家用電器隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高越來(lái)越普及，一個(gè)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定的溫度控制系統(tǒng)能更好的適應(yīng)市場(chǎng)。而本次設(shè)計(jì)就是要通過(guò)以mcs-51系列單片機(jī)為控制核心，實(shí)現(xiàn)空調(diào)機(jī)溫度控制器的設(shè)計(jì)1.1 功能簡(jiǎn)介通過(guò)溫度傳感器對(duì)空氣進(jìn)行溫度采集，將采集到的溫度信號(hào)傳輸給單片機(jī)，再由單片機(jī)控制顯示器，并比較采集溫度與設(shè)定溫度是否一致，然后驅(qū)動(dòng)空調(diào)機(jī)的加熱或降溫循環(huán)對(duì)空氣進(jìn)行處理，從而模擬實(shí)現(xiàn)空調(diào)溫度控制單元的工作情況1.溫度指標(biāo)：1630之間任選；偏差：1。2.用“+”和“-”兩個(gè)按鍵選擇設(shè)定溫度3.兩位led交替顯示實(shí)際溫度和設(shè)定溫度，間隔1秒鐘1.2 方案選擇1.2.1 溫

4、度采集電路方案本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于對(duì)外部環(huán)境溫度的采集和控制，因此溫度采集電路的選擇關(guān)系到整個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)果實(shí)現(xiàn)與否 方案一：使用ad590溫度傳感器采集溫度方案 13如圖1-2-1所示為ad590連接電路圖 圖1-2-1 ad590溫度傳感器電路方案二：使用ds18b20溫度傳感器采集溫度方案 圖2為ds18b20引腳排列圖，在ds18b20中，dq為數(shù)字信號(hào)輸人輸出端；gnd為電源地；vdd為外接供電電源輸入端。ds18b20在光刻rom中的64位序列號(hào)是出廠(chǎng)前被光刻好的，它可以看作是該ds18b20的地址序列碼，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線(xiàn)上掛接多個(gè)ds18b20的目的。有兩種方法可確保ds18b20在

5、有效轉(zhuǎn)換期內(nèi)得到足夠的電源電流。第一種方法是在溫度變換時(shí)，在io口接一個(gè)強(qiáng)的上拉。第二種是將其連到vcc外部電源，這樣就不用在io口接強(qiáng)上拉，也可在溫度變換期間使口線(xiàn)保持高電平。以在變換時(shí)間內(nèi)允許其它數(shù)據(jù)在單總線(xiàn)上傳輸。也可使用外部電源通過(guò)發(fā)跳過(guò)rom命令和變換命令t來(lái)完成溫度變換。需要注意的是：在工作狀態(tài)，gnd不能懸空。ds18b20利用單總線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模⑶抑苯虞敵龅氖菙?shù)字量，省去了a/d轉(zhuǎn)換部分，但考慮到設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)與練習(xí)性，通過(guò)比較，決定使用ad590溫度傳感器經(jīng)行溫度檢測(cè)。 第二章 硬件電路設(shè)計(jì)2.1 單片機(jī)由于空調(diào)溫度控制器的核心就是單片機(jī)，單片機(jī)的選擇將直接關(guān)系到控制系統(tǒng)的工

6、作是否有效和協(xié)調(diào)。本設(shè)計(jì)采用mcs-51系列的8051單片機(jī)，因?yàn)?051單片機(jī)應(yīng)用廣泛，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，性?xún)r(jià)比高。8051包含了8位cpu，片內(nèi)振蕩器，4k字節(jié)rom,128字節(jié)ram,2個(gè)16位定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，中斷結(jié)構(gòu)，i/o接口等。可進(jìn)行計(jì)算，定時(shí)等一系列功能。如圖2-1 圖2-1 單片機(jī)最小體統(tǒng)2.2 a/d轉(zhuǎn)換電路2.2.1 adc0801介紹adc0801是8位全mos中速a/d 轉(zhuǎn)換器、它是逐次逼近式a/d 轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，可以和單片機(jī)直接口接，管腳圖如2.2.1所示。其主要引腳功能如下：（1）rd，wr：讀選通信號(hào)和選通信號(hào)（低電平有效）。（2）clk

7、：時(shí)鐘脈沖輸入端，上升有效。（3）db0db7是輸入信號(hào)。（4）clkr：內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器外接電阻端，與clkin端配合可由芯片自身產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，其頻率為1/1.1rc。（5）cs：片選信號(hào)輸入端，低電平有效，一旦cs有效，表明a/d轉(zhuǎn)換器被選中，可啟動(dòng)。（6）wr：寫(xiě)信號(hào)輸入，接受微機(jī)系統(tǒng)或其它數(shù)字系統(tǒng)控制芯片的啟動(dòng)輸入端，低電平有效，cs、wr同時(shí)為低電平時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。(7)intr：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)，低電平有效，輸出低電平表示本次轉(zhuǎn)換已完成。該信號(hào)常作為向微機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào)。（8）clk:為外部時(shí)鐘輸入端，時(shí)鐘頻率高，a/d轉(zhuǎn)換速度快。允許范圍為10-1280khz，典型值為640

8、khz，此時(shí)，a/d轉(zhuǎn)換時(shí)間為10us。通常由mcs51單片機(jī)ale端直接或分頻后與其相連。當(dāng)mcs單片機(jī)與讀寫(xiě)外，ram操作時(shí)，ale信號(hào)固定為cpu時(shí)鐘頻率的1/6，若單片外接的晶振為6mhz，則1/6為1mhz，a/d轉(zhuǎn)換時(shí)間為64us。 圖2.2.1 adc0801管腳圖2.2.2 ad轉(zhuǎn)換電路工作原理a/d 轉(zhuǎn)換電路如圖2.2.2所示。adc0801的a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出端db0db7與8051的p0.0-p0.7相連，intr與p2.0口相連，intr端用于給出a/d轉(zhuǎn)換完成信號(hào)，所以通過(guò)查詢(xún)p2.0便可以獲知a/d轉(zhuǎn)換是否完成。rd與8051 rd相連，wr也是跟8051 wr相連

9、。cs、vin+接地。（低電平有效）adc0801的兩模擬信號(hào)輸入端，用以接受單極性、雙極性和差摸輸入信號(hào)，與wr同時(shí)為低電平a/d轉(zhuǎn)換器被啟動(dòng)切在wr上升沿后100 模數(shù)完成轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器，同時(shí)，intr自動(dòng)變?yōu)榈碗娖剑硎颈敬无D(zhuǎn)換已結(jié)束。如cs、rd同時(shí)來(lái)低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器三態(tài)門(mén)打開(kāi)，數(shù)字信號(hào)送出，而rd高電平到來(lái)后三態(tài)門(mén)處于高阻狀態(tài)。 圖2.2.2 a/d轉(zhuǎn)換電路圖2.3 溫度采樣電路2.3.1 ad590型溫度傳感器ad590是電流型溫度傳感器，通過(guò)對(duì)電流的測(cè)量可得到所需要的溫度值。在被測(cè)溫度一定時(shí)，ad590相當(dāng)于一個(gè)恒流源，ad590溫度感測(cè)器是一種已經(jīng)ic化的溫度

10、感測(cè)器,它會(huì)將溫度轉(zhuǎn)換為電流,由于此信號(hào)為模擬信號(hào)，因此，要進(jìn)行進(jìn)一步的控制及數(shù)碼顯示，還需將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。它的主要特性如下：(1)流過(guò)器件的電流（ma）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文）度數(shù)；即：式中： ir流過(guò)器件（ad590）的電流，單位ma；t熱力學(xué)溫度，單位k。 (2)ad590的測(cè)溫范圍為-55+150；(3)ad590的電源電壓范圍為4v30v； 2.3.2 溫度采樣工作原理 如圖2-3-2所示，因?yàn)閍d590是將溫度轉(zhuǎn)換為電流，而單片機(jī)對(duì)電壓信號(hào)更好測(cè)量，所以要將電流轉(zhuǎn)化為電壓，同時(shí)對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大后輸入a/d轉(zhuǎn)換adc0801的vi-端口。 電流轉(zhuǎn)化為電壓表達(dá)式

11、如下： (2) 由反相比例運(yùn)算放大電路，根據(jù)“虛斷”，“虛短”，集成運(yùn)放凈輸入電壓為零，凈輸入電流為零，凈輸入電流為零等推算出表達(dá)式為： (3) 最后由(1),(2),(3)得到： 圖2-3-2 ad590溫度傳感器電路2.4 按鍵開(kāi)關(guān)按鍵開(kāi)關(guān)電路由一按鍵連接到8051的p2.1端口所示。按下p2.1按鍵，放開(kāi)后進(jìn)入溫度設(shè)定模式，顯示設(shè)定最高溫度30oc，每按一次設(shè)定溫度將減小1oc，直至最低設(shè)定溫度16oc，再按一次回到30oc。2.5 溫度顯示電路2.5.1 led驅(qū)動(dòng)7447 介紹：7447是一塊bcd碼轉(zhuǎn)換成7段led數(shù)碼管的譯碼驅(qū)動(dòng)ic，7447的主要功能是輸出低電平驅(qū)動(dòng)的顯示碼，用

12、以推動(dòng)共陽(yáng)極7段led數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字。管腳圖如2.5.1所示，相應(yīng)引腳功能如下：（1）qa,qb,qc,qd,qe,qf,qg:7段led數(shù)碼輸出引腳。（2）a，b，c，d ：輸入引腳。（3）rbo，bt，li 高電平輸出有效 圖2.5.1數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片7447管腳圖2.5.2 溫度顯示工作原理溫度顯示電路如圖2.5.2所示：由2片ttl7447和2片七段led組成，led采用共陽(yáng)級(jí)接法。7447的qa-qg接bcd的a-g,段選信號(hào)由8051的p1口提供，led顯示數(shù)據(jù)由7447的輸出決定,即由p1口信號(hào)的取值決定。圖2.5.2 ttl7447 bcd顯示電路2.6 壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電路2.

13、6.1 壓縮機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片功率電子電路大多要求具有大電流輸出能力,以便于驅(qū)動(dòng)各種類(lèi)型的負(fù)載。功率驅(qū)動(dòng)電路是功率電子設(shè)備輸出電路的一個(gè)重要組成部分。在大型儀器儀表系統(tǒng)中,經(jīng)常要用到伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、各種電磁閥、泵等驅(qū)動(dòng)電壓高且功率較大的器件。uln2000、uln2800高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品就屬于這類(lèi)可控大功率器件,由于這類(lèi)器件功能強(qiáng)、應(yīng)用范圍語(yǔ)廣，深受用戶(hù)的歡迎。本設(shè)計(jì)采用uln2003作為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片，uln2003電路具有以下特點(diǎn)： 電流增益高（大于1000） 帶負(fù)載能力強(qiáng)（輸出電流大于500ma） 溫度范圍寬（-4085） 工作電壓高（大于50v）管腳排列如圖2.6.

14、1.1 圖2.6.1.1 uln2003管腳圖引出端功能符號(hào)：引出端序號(hào)符號(hào)功能引出端序號(hào)符號(hào)同意功能11b輸入9com公共端22b輸入107c輸出33b輸入116c輸出44b輸入125c輸出55b輸入134c輸出66b輸入143c輸出77b輸入152c輸出8e發(fā)射極161c輸出uln2003是由高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列組成，因此一對(duì)輸入輸出最小單元其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.6.1.2： 圖2.6.1.2 單個(gè)達(dá)林頓晶體管電路原理圖 2.6.2 壓縮機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，8051的rxd的引腳與7404的引腳相連接，從rxd發(fā)出的控制信號(hào)經(jīng)7404和uln2003到達(dá)壓縮機(jī)，驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的運(yùn)行和

15、停止。其中uln2003是由7個(gè)npn具有用共陰二極管夾緊來(lái)轉(zhuǎn)換電感負(fù)載的高壓輸出特征的達(dá)林頓晶體管組成。當(dāng)前一對(duì)單精度型的額定電流為500ma，有比較高的電流容量，它的應(yīng)用軟件包括繼電器驅(qū)動(dòng)器、顯示驅(qū)動(dòng)器，線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器和邏輯緩沖器等。在本驅(qū)動(dòng)電路中的作用是增大電流驅(qū)動(dòng)能力。該芯片采用16腳的dip 封裝,其中第9為公共輸出端com，有一個(gè)輸出端為高電平，com就為高電平。圖2.6.2 壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電路第三章 軟件設(shè)計(jì)3.1 軟件設(shè)計(jì)思路系軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)包括啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換、讀a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果、設(shè)置溫度、溫度控制等，其中啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換、讀a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果、設(shè)置溫度等工作在主程序中完成，溫度控制在中斷服務(wù)程

16、序中完成，即每隔一段時(shí)間對(duì)比測(cè)量溫度與設(shè)定溫度之間的大小關(guān)系，根據(jù)對(duì)比結(jié)果給出控制信號(hào)，令壓縮機(jī)的運(yùn)行或停止，實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)控。3.2 程序流程3.2.1主程序流程開(kāi)始系統(tǒng)初始化啟動(dòng)定時(shí)器啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換設(shè)置溫度要設(shè)置溫度嗎？是否完成a/d轉(zhuǎn)換？讀入a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果顯示處理，比較控制ynyn圖3.2.1 主程序流程圖3.2.2 中斷服務(wù)程序流程圖3.2.2 中斷服務(wù)程序流程圖第四章 總結(jié)空調(diào)的發(fā)明和使用給人們的生活和工作帶來(lái)了很大的便利。而空調(diào)的發(fā)展由原來(lái)的手動(dòng)控制逐漸向智能控制發(fā)展，現(xiàn)在市場(chǎng)上很多的空調(diào)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能控制。空調(diào)的核心就是溫度控制系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)的核心就是單片機(jī)。單片機(jī)因?yàn)槌杀镜停?/p>

17、功能穩(wěn)定，而大量應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。本論文用mcs-51系列的8051單片機(jī)做成空調(diào)溫度控制器，通過(guò)溫度采集，a/d轉(zhuǎn)換，cpu控制，然后通過(guò)數(shù)碼管顯示等一系列硬件功能和軟件功能，共同完成溫度的智能控制。由于mcs-51單片機(jī)技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，而且比其他單片機(jī)簡(jiǎn)單,通過(guò)此單片機(jī)做成的空調(diào)溫度控制器成本低廉，操作簡(jiǎn)便，有一定的實(shí)用性。但由于本人知識(shí)不全面和能力的不足，只能對(duì)部分溫度進(jìn)行處理，控制精度不高，節(jié)能性能不好，反映速度不快等問(wèn)題等待解決，離成熟還有一段距離。但通過(guò)作畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我把所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，對(duì)單片機(jī)，匯編語(yǔ)言有了更深的理解，同時(shí)學(xué)到了更多的知識(shí)，對(duì)自身能力有了很大的提高附錄a 硬件電路圖參考文獻(xiàn)1 何立民. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)m.北京：清華大學(xué)出版社，20052 吳金戎. 8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用m.北京:清華大學(xué)出版