1、20212021 學年第 二 學期畢業設計論文課題 空調控制系統 姓名 系部 電子信息工程系 專業 應用電子技術 班級 08電子2 班 學號 指導教師 武漢交通職業學院教務處制摘 要由于全球氣候的變暖和國內人民生活水平的提高，空調將逐漸成為人們生活中不可缺少的一局部。空調器微電腦控制系統的任務是通過89C52的指令并根據房間的溫度、室內熱交換器溫度、室外熱交換器溫度、壓縮機的狀態等來控制空調器的運行過程。具體地說，就是控制壓縮機、室外風扇、室內風扇、室內風向電機，并將設定溫度和房間實際溫度用LCD液晶顯示屏顯示出來。主要功能是根據房間溫度和設定溫度的差值，并綜合考慮其他條件，然后對壓縮機和室內

2、外風扇的運行狀態進行智能控制。本控制系統采用STC89C52單片機收集數據，處理數據來實現對 HYPERLINK :/ paowen /thesis/2021/0407/down_13231.html 溫度控制系統的調控。主要過程如下：利用溫度傳感器AD590采集的溫度信號再將非電量信號轉換為電信號，轉換后的電信號再進入A/D轉換器tlv1544轉換成數字量，傳送給單片機進行數據處理，并向外圍設備輸出控制信號。輸給單片機，再由單片機控制顯示，并比擬采集的溫度與設定的溫度是否一致，然后驅動空調機的加熱或降溫循環對空氣進行處理，從而實現對室內溫度的調節，在整個設計中，涉及到溫度檢測電路，驅動控制電

3、路，顯示電路，鍵盤電路以及電源的設計等電路。由LCD實時顯示被控溫度及設定溫度，在配合用C語言編程使軟件實現空調溫度智能轉換的根本功能。本控制電路本錢低廉，功能實用，操作簡便，有一定的實用價值。關鍵字： 溫度控制 STC89C52 AD590 TLV1544 LCD液晶顯示目錄摘要 2一 引言1.1 課題背景 11.2 課題目的 2二 系統硬件設計設計任務及要求 32.2 總體設計 4 2.3 系統各局部硬件設計 42.3.1 單片機的選擇 42.3.2 溫度傳感器的選擇 52.3.3 A/D轉換的選擇 7.4 按鍵 8 2.3.5 lcd顯示 92.4 整機電路圖 11三 系統軟件設計 12

4、四 小結 15致謝參考文獻 16附錄 17一 引言基于89C52單片機的溫度控制系統是溫度傳感器AD590通過A/D轉換系統完成將模擬信號溫度轉換成數字信號電壓的功能，然后經放大電路放大到所需的范圍內，由89C52單片機控制從而實現對環境溫度的采集控制。實現對單片機、傳感器及A/D轉換的實踐學習。課題背景在上世紀末，中國推出了綠色建筑、健康住宅的概念，這就給住宅空調器的開展提供了良好的機遇?？諝庹{節在人們生活中，起著重要的作用。傳統空調器具有開調節模式，不僅噪音和溫度波動大，而且開關時對空調壓縮機有很大的損害。隨著 HYPERLINK :/ baidu /baidu?word=計算機論文&tn

5、=baby5iadmin_pg&fyb=0 t _blank 計算機技術、變頻技術、智能控制技術的開展，人們擺脫了傳統定頻定速空調器的調節模式，開發出性能更為優良的變頻變速空調器。通過對空調開展的回憶和幾種典型的主流空調技術的應用，可以看出科技創新勢不可擋。高科技含量的空調產品必將取代市場上僅僅具備了制冷制熱功能的低技術含量空調。未來空調將要朝著四化，即健康化、節能環?；?、人性化、網絡化邁進。電子技術的開展，特別是隨著大規模集成電路的產生，給人們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計算機的出現使現代的科學研究得到了質的飛躍，那么單片機技術的出現那么是給現代工業控制測控領域帶來了一次新的革命。目

6、前，單片機在工業控制系統諸多領域得到了極為廣泛的應用。尤其是在空調控制系統方面，更具有獨到的一面，它能更準更快的反響實時溫度，并對其能夠更好的控制，特別是其中的C51系列的單片機的出現，具有更好的穩定性，更快和更準確的運算精度，影響著人們的工作和學習。在現代社會中，空調不僅應用在高級會所，其作用也表到達了各個方面，隨著人們生活質量的提高，酒店廠房及家庭生活中都會見到空調的影子，它將會更好的效勞于社會。而今，空調等家用電器隨著生產技術的開展和人們生活水平的提高已經越來越普及，一個簡單，穩定的空調控制系統便是實現這些的核心。1.2 課題目的本課題主要是讓我通過對空調控制系統的硬件設計過程,了解單片

7、機以及新型A/D轉換tlv1544，更全面的了解空調控制系統的全過程。通過理論聯系實際的方法，是所學知識通過自己設計思考真正應用到實踐中，對電子電路設計的相關知識有較為深刻的認識和理解。通過本課題的設計過程中，讓自己既能學習到相關的專業知識，又能對空調系統有一個較為清晰的認識。不僅能穩固自己的C語言和單片機根底，而且對智能化、自動化控制系統有一個更深入的了解，拓寬知識面，積累系統編程的經驗。二 系統硬件設計設計任務及要求任務：設計并制作一個空調控制器。根本任務是利用51系列單片機、ADCTLV1544模數轉換器等芯片設計并制作一個具有制冷、制熱、通風和自動運行的受控型空調控制器。要求：空調控制

8、器具有制冷、制熱、通風和自動運行四種工作模式2) 能對溫度進行設定和控制3) 室內風機具有高、中、低三檔風速和自動風控制功能。每按一下風速選擇鍵時，風速模式按圖2.0所示的箭頭方向依此變換：自動高速低速中速圖2.0 風速模式選擇其中自動風與工作模式及溫度有關。4具有壓縮機三分鐘自動保護功能。由于家用空調器所使用的壓縮機大多為電容啟動運行電動機，帶載啟動能力較差，因此無論在制冷運行還是在制熱運行時，當壓縮機停止工作后，必須在三分鐘后才允許重新啟動。2.2 總體設計該系統通過溫度傳感器AD590對空氣進行溫度采集，將采集到的溫度信號傳輸給單片機，再由單片機控制顯示器，并比擬采集溫度與設定溫度是否一

9、致，然后驅動空調機的加熱或降溫循環對空氣進行處理，從而模擬實現空調溫度控制單元的工作情況?？照{溫控器主要單片機，溫度采樣電路，A/D轉換電路，溫度顯示電路，溫度輸入電路等組成。圖2.1系統硬件框圖2.3 系統各局部硬件設計 2.3.1 單片機的選擇STC89C52是深圳宏晶公司生產的單片機芯片，相對于其他芯片而言，其價格低廉，功能與其他昂貴的單片機芯片相比，應用廣泛，性能穩定，抗干擾能力強，性價比高。因此采用STC89C52(如圖2.2)。采用89C52單片機如圖2.3來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態簡單和靈活性大等優點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標，從而能夠大大提高產品的質量

10、和數量。 圖2.2 STC89C52引腳圖圖2.3單片機最小系統2.3.2 溫度傳感器的選擇溫度傳感器的種類很多，根據溫室使用條件，選擇恰當的傳感器類型才能保證測量的準確可靠，并同時到達增加使用壽命和降低本錢的目的。根據溫室溫度控制的特點，本系統中溫度傳感器選用AD590集成溫度傳感器圖2.4 AD590封裝及采集電路。集成溫度傳感器實質上是一種半導體集成電路，它是利用晶體管的b-e結壓降的不飽和值VBE與熱力學溫度T和通過發射極電流工的關系實現對溫度 VBE = InI (2-1) 式中，K一波爾茲常數；q一電子電荷絕對值。集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優點

11、，得到廣泛應用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mV/K，溫度0時輸出為0,溫度25時輸出2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為1A/K。AD590是美國模擬器件公司利用PN結正向電流與溫度的關系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。這種器件在被測溫度一定時，相當于一個恒流源。該器件具有良好的線性和互換性，測量精度高，并具有消除電源波動的特性。它的主要特性參數如下:1.流過器件的電流(A)等于器件所處環境的熱力學溫度(開爾文)度數，即： =1A/K (2-2) 式中:Ir流過器件(AD590)的電流，單位為A。 T熱力學溫度，單位為K。2. AD590

12、的測溫范圍為55150。3. AD590的電源電壓范圍為4V30V。電源電壓可在4V6V范圍變化，電流Ir變化1A，相當于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。5.精度高:AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在55150范圍內，非線性誤差為。6.靈敏度:1A/K。圖2.4 AD590封裝及采集電路2.3.3 A/D轉換器的選擇由信號處理電路輸出的信號為模擬信號，而單片機只能處理數字量，所以必須首先將模擬量經過一定電路轉換為數字信號，單片機才能處理，這種電路被稱為A/D轉換電路，是模擬系統與計算機之間的接口部件。A/D轉換器

13、的主要技術指標有:分辨率、精度、量程、轉換時間等。因此一般選擇轉換器主要看分辨率、轉換時間、精度等這幾項。分辨率反映轉換器所能分辨的被測量的最小值。從啟動轉換開始，直至取得穩定的數字量或模擬量所需的時間稱為轉換時間。轉換時間與轉換器原理及其位數有關。精度指的是轉換的結果相對于實際的偏差。 綜上所述，tlv1544為10bit的AD轉換器，并且其轉換速率小于等于10um，精度相對于其他AD轉換芯片而言更精確，因此本系統采用tlv1544作為A/D轉換。下列圖為tlv1544引腳圖及A/D轉換電路圖2.5和2.6圖2.5 tlv1544引腳圖引腳功能說明： DATA OUT ：輸出轉換的結果DAT

14、A IN： 通道號I/O CLK： 時鐘信號，上升沿INV CLK為1，下降沿INV CLK為0 EOC：轉換結束信號， A0A3：四路模擬輸入通道 CS：片選端，低電平有效。 REF+、REF- ：接VCC 、GND CSTART： 一般接VCC FS：一般接微處理器的VCC圖2.6 A/D轉換電路2.3.4 按鍵 按鍵輸入用來控制空調系統的正常工作，是本系統最簡單而又不可或缺的局部。用5只按鈕來分別作為啟動/關閉鍵、工作模式鍵、風速選擇鍵、溫度設定上升鍵和下降鍵。此外還有1只系統復位按鈕，共6只按鍵輸入電路如下列圖圖2.7圖2.7按鍵輸入電路2.3.5 lcd顯示以往的led顯示漸漸褪去，

15、lcd顯示相對于led顯示而言，直觀了許多而且設計也相對簡單，由此選擇lcd顯示器圖2.8 LCDts1620顯示器引腳圖。LCD顯示器接口：LCD_E：LCD顯示器使能LCD_RW：LCD讀寫方向控制LCD_RS：LCD命令，數據選擇LCD_DATA_TRI：LCD數據高阻態控制LCD_DATAO：LCD數據輸出總線圖2.8 LCD ts1620顯示器引腳圖圖2.9 LCD ts1620與單片機連接電路2.4 整機電路圖圖 整機電路圖三 系統軟件設計 系統軟件設計是為了在硬件設計的根底上使其實現所需控制，此系統首先初始化顯示 AD590 以及AD轉換器，然后進行溫度采集并經過AD轉換，輸入單

16、片機控制lcd進行顯示，并且利用單片機設定溫度值，對其工作模式進行選擇及控制。軟件設計流程圖開始 Lcd初始化 串口初始化溫度傳感器初始化 溫度采集 顯示溫度值T 工作模式 風速模式 顯示控制循環 顯示溫度設定值圖3.1 系統控制主程序工作模式子程序通風模式制冷模式溫度設定值5度以上時設定值T-5度=溫度設定值5度以上時制熱模式風速模式子程序溫度2020溫度25度低風速檔中風速檔高風速檔 Yes yes yes Yes yes yes圖3.2模式選擇子程序 檢測是否有按鍵行為假設有那么繼續執行檢測key2被按下調用按鍵子程序每按一次按照自動 高 中 低四個檔循環檢測key3被按下調用按鍵子程序

17、每按一次按照自動 制冷 通風 制熱四個模式循環檢測key4 或key5被按下調用按鍵子程序按下key4那么執行減一子程序使溫度減一，key5那么執行加一子程序使溫度加一結束圖3.3 中斷控制流程圖小結空調的核心就是溫度控制系統，溫度控制系統的核心就是單片機。單片機因為本錢低，功能穩定，而大量應用于各個領域。本論文用MCS-51系列的89C52單片機做成空調溫度控制器，通過溫度采集，A/D轉換，CPU控制，然后通過數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。這次的畢設雖然遇到了很多問題，但在老師和同學的幫助下一步步走向成功，在黑暗中追求光明，一點一點的捕捉曙光，最終，功夫不負有

18、心人，夢想變現實。讓我感受到了成功的喜悅！一種說不出的幸福彌漫在我的心間。致謝感謝學校給這次時機讓我學會了更多東西，尤其是自學能力，感謝老師給我的幫助，他們嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的典范；他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪！這篇論文的每個細節和每個數據，都離不開你的細心指導。衷心感謝老師。參考資料1 程德福.智能儀器.北京：機械工業出版社.2021 2 駱德漢. 1種基于AD590溫度數據采集系統. 航空計測技術 .1995，43 孫慧蓮. 采用AD590集成AD590溫度傳感器測溫. 長春光學精密機械學院學報 .1997，34 汪明珠. 基于AD590溫度測

19、控電路及應用. 皖西學院學報 .2021，105 6 劉雅，胡漢才.溫度傳感器S.北京：中國標準出版社，2021 7 徐叔華.單片機實驗與實踐M.上海：上海大學出版社，2021.8 李輝.單片機原理及應用M.北京：北京希望電子出版社，2003.9 李朝青.PC機及單片機數據通信技術M.北京：北京航空航天大學出版社,2006附錄#include #include /庫函數頭文件，代碼中引用了_nop_()函數#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned char/*LCD1602*/ 定義控制信號端口sbit CS_AD=P2

20、3;sbit CLK=P22;sbit DATA_IN=P21;sbit DATA_OUT=P20;unsigned int Volt;unsigned char Buffer11=Volt:0.0000;/ 聲明調用函數void lcd_w_cmd(unsigned char com);/寫命令字函數void lcd_w_dat(unsigned char dat); /寫數據函數unsigned char lcd_r_start();/讀狀態函數void int1();/LCD初始化函數void delay(unsigned char t);/可控延時函數void delay1();/軟件

21、實現延時函數，5個機器周期void write_1544(unsigned char a);void init_1544(); /*初始化1544口線*/unsigned int read_1544( unsigned char a);/void Cstart_1544();void TLV1544();/函數名：delay/函數功能：采用軟件實現可控延時 /形式參數：延時時間控制參數存入變量t中/返回值：無void delay(unsigned char t) unsigned char j,i; for(i=0;it;i+) for(j=0;j250;j+); /函數名：delay1/函數

22、功能：采用軟件實現延時，5個機器周期 /形式參數：無/返回值：無void delay1() _nop_(); _nop_(); _nop_();/函數名：int1/函數功能：lcd初始化 /形式參數：無/返回值：無void int1() lcd_w_cmd(0 x3c);/ 設置工作方式 lcd_w_cmd(0 x0e);/ 設置光標 lcd_w_cmd(0 x01);/ 清屏 lcd_w_cmd(0 x06);/ 設置輸入方式 lcd_w_cmd(0 x80);/ 設置初始顯示位置/函數名：lcd_w_cmd/函數功能：寫命令字/形式參數：命令字已存入com單元中/返回值：無void lcd

23、_w_cmd(unsigned char com) E=0; RW=1; RS=1; delay1(); RW=0; RS=0;/ RW=1，RS=0，寫LCD命令字 delay1(); E=1;/E端時序 delay1(); P1=com;/將com中的命令字寫入LCD數據口 E=0; delay1(); RW=1; RS=1;/函數名：lcd_w_dat/函數功能：寫數據/形式參數：數據已存入dat單元中/返回值：無void lcd_w_dat(unsigned char dat) E=0; RW=1; RS=1; delay1(); RW=0; RS=1;/ RW=1，RS=0，寫LCD

24、命令字 delay1(); E=1;/ E端時序 delay1(); P1=dat;/ 將dat中的顯示數據寫入LCD數據口 E=0; delay1(); RW=1; RS=1;/*TLV1544*/void init_1544() /*初始化1544口線*/ CS_AD=1; DATA_OUT=1; DATA_IN=1; CLK=1;/ CSTART=1;/*主機把4通道地址提供應DATA_IN;并提供時鐘序列給IO-CLK*/void write_1544(unsigned char a) unsigned char i; unsigned char b=0 x08; CS_AD=0; CLK=0; for(i=0;i=1; CLK=0; CS_AD=1; DATA_OUT=1;/*void Cstart_1544() /采樣與轉換的起始控制CS_AD=1; CSTART=1; delay(1); CSTART=0; delay(1); CSTART=1;*/*選取被讀的通道，10個數據位通過DATA_OUT發送到主機*/unsigned int read_1544(unsigned char a) unsigne