空调温度控制器

空调温度控制器 目 录 摘要 ……………………………………………………………………………… 1 前言 …………………………………………………………………………… 2 1工作原理 …………………………………………………………………… 2 2硬件电路 …………………………………………………………………… 2 2.1 温度采集-温度传感器………………………………………………………… 2 2.2 模拟/数字转换器ADC0804 …………………………………… 3 2. 3 驱动电路………………………………………………………………………… 3 3.功能 …………………………………………………………………………… 3 4 软件 ……………………………………………………………………………… 4 5结论………………………………………………………………… 7 6 参考文献 ……………………………………………………………………… 8 空调温度控制器 刘景祯 (新疆农业大学机械交通学院094班 093731419号) 摘要:空调控制系统是空调运作中的重要组成部分,在空调控制器的工作下才能保证空调的正常运作。本 文介绍了空调机温度控制系统。讲解了它的工作原理,组成以及功能。还涉及控制器的汇编语言程序,温 度采集,模拟电路,及驱动电路。 关键字:温度控制系统,工作原理,功能 Air conditioning temperature controller Liu Jingzhen Xinjiang agricultural university traffic institute of mechanical mechanism .class094,no.093731419 Abstract:The air-conditioning control system is an important part of the air-conditioning, air conditioning controller in order to ensure the normal operation of the air conditioning.This article describes the air-conditioner temperature control system.Explain how it works, composition and function.Also involved in assembly language programming of the controller, the temperature acquisition, analog circuits, and a drive circuit. Keywords:Temperature control system;Working principle;Function 前言: 本文介绍了空调机温度控制系统。控制过程如下:利用温度传感器收集的信号，将电信号通过A/D转换器转换成数字信号，传送给单片机进行数据处理，并向压缩机输出控制信号，来决定空调是出于制冷或是制热功能。当安装有LED实时显示被控制温度及设定温度，使系统应用更加地方便，也更加的直观。 1 工作原理 因为AD590是将温度转换成电流，而单片机对电压信号更好测量，所以要将电流转换为电压，同时对电压信号进行放大后输入A/D转换ADC0801的VI端口。 温度采集系统主要由AD590,OP-07,ICL8069组成， 在reset信号作用下，设定温度寄存器赋初值，初值为26度，通过add(温度升)和down(温度减)来步进调整设定温度(步进为一)。按键(key)模块通过seta和setb输出端口将设定温度传给cpu。 cpu接收到设定温度后将其与由温度传感器传来的室温xy比较，将比较结果标志存在寄存器(flag)中。读取用户工作模式(mod=1时为加热，mod=0时为制冷)。在加热模式状态下，根据flag的值给出加热控制寄存器heat赋值;在制冷模式状态下，根据flag的值给制冷状态寄存器cool赋值。 cpu还将设置温度与设置温度范围比较，将比较结果标志存在报警寄存器flag_high(超上界寄存器)和flag_low(超下界寄存器)。 cpu还将室温和设定温度分别存放在室温寄存器和设定温度寄存器中。 最后，cpu将寄存器的值通过各端口输出。 各锁存器将数据锁存后在时钟信号的作用下将锁存信号输出给译码器，译码器再把BCD码转换成数码管显示的高低电平，数码管显示出室温和设置温度。 Led灯接到有效信号后点亮，指示设定温度是否越界(led_settoohigh示设置温度过高;led_settoolow表示设置温度过低)。 空调温度控制系统，只要完成对温度的采集、显示以及设定等工作，从而实现对空调控制。传统的情况时采用滑动电阻器电阻充当测温器件的，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，我们采用了ADC0804将输入的模拟信号充当测温器件。外部温度信号经ADC0804将输入的模拟信号转换成8位的数字信号，通过并口传送到单片机(AT80C51)。单片机系统将接收的数字信号译码处理，通过数码管将温度显示出来，同时单片机系统还将完成按键温度设定、一段温度内空调没法使用等程序的处理，将处理温度信号与设定温度值比较形成可控制空调制冷、制热、停止工作三种工作状态，从而实现空调的智能化。 2 硬件电路 2.1 温度的采集——温度传感器 通过查找资料我们发现，温度传感器并不是什么复杂和神秘的电子器件，在对精度要求不高的一般应用中，可以使用一个型号为LM35的温度传感器，它的外观与一般的三极管没有什么区别，温度传感器LM35只有3个管脚:+Vs、Vout、GND。其中，+Vs接+4V~+20V的电源，为器件工作供电，GND接地。当加上工作电压后，LM35的外壳就开始感应温度，并在Vout管脚输出电压。Vout的输出与温度具有线性关系。 当温度为0时，Vout=0V，如果温度上升，则每上升1?C，Vout的输出增加10mV。如果温度为25?C时，Vout=25*10=250mV。这样，使用一个简单的温度传感器LM35就可以把温度转换成电压信号，这个电压信号直观地反映环境的温度。 1 2.2 模拟/数字转换器ADC0804 温度传感器LM35的输出电压是连续变化的，也就是说，Vout的电压随环境温度的变化而实时地改变，说明这是一个模拟信号，为了让液晶屏能显示，还需要把模拟信号转换成数字信号。这个过程就称为模拟/数字转换(analog to digital conversion)，使用的器件是 [1]模拟/数字转换器(A/D converter)。 A/D到底是什么样的器件,就以ADC0804为例，它具有一般集成电路的外观。 ADC0804是逐次逼近式A/D转换器。其主要原理是:将一待转换的模拟输入信号Uin与一个推测信号U1相比较，根据推测信号大于或小于输入信号来决定增大或减小该推测信号，以便向模拟输入信号逼近。 具体算法为:使二进制计数器中的每一位置1，从最高位起开始比较，每接近一位都要进行测试，若模拟输入信号小于推测信号，则输出零，并讲此位清零;若模拟输入信号大于推测信号，则输出为1，并保持此位为1。依次比较，直到最后一位为止。此时计数器输出值即为对应的模拟输入信号的数字量。 工作原理:ADC0804是20脚双列直插式封闭芯片，采用差动模拟电压输入形式。利用差动输入，不仅输入端应用十分灵活，且可以抑制共模噪声。要保证ADC0804转换精度，首先必须保证基准电压稳定，其次最好选用温度系数较小的基准电压源。其特点是内含时钟电路，只要外接一个电阻和一个电容就可以自身提供时钟信号，在CLK-IN和CLK-R之间接电阻和电容，通过改变电容可控制时钟信号频率，时钟频率可用下式估算:f-clk=1/1.1RC.实验中应用参数为:R=10KΩ,C=150pF,则其震荡频率为640KHz. V2*V/2refref通过查资料发现: A,,,0.01V,10mVt8822 所以，每当温度改变1度时，温度传感器LM35的输出Vout就改变10mV,正好与ADC0804的Vin+的转换精度相适应。 2.3 驱动电路 如系统原理图上所示，单片机P2.1引脚与空调的压缩机驱动电路相连，实现逻辑控制。当室温高于设定温度值时，压缩机控制线输出低电平使能驱动电路使压缩机工作，即开始制冷。当室温低于设定温度时，压缩机不工作。由于我们这次课设主要简单的显示，所以我以发光二极管来达到这种这种效果:制冷时，绿色的发光二极管是亮的;制热时，红色的发光 [2]二极管是亮的;两种情况都不是，管子都不亮。 3 功能 a.当温度变化时，AD590会产生电流变化，经OPA1将电流转换为电压，由OPA2做零位调整，最后由OPA3反相放大10倍。 b. ADC0804输出最大转换值=FFH(255),OPA3为放大10倍时，则本电路最大测量温度为:最大显示温度为5.1V/10=0.51V，即51oC(10为放大倍数) 255X=51 知X=0.2 即先乘2再除10 FF?255?255×2?510 R4=0.5 R3=10 即D4=0 D3=5 D2=1 D1=0 本电路显示器只取D3、D2两位数。 c.按下P2.1按钮，放开后立即进入温度设定模式，显示设定最高温度34C(建立TABLE内)，每按一次设定温度将减少1C直至最低设定温度20C，再按一次又回到34C。 d.当室温高于设定温度，压缩机(P3.0)运转，使室温降低，当室温低于设定温度，压缩机停止运转。 e.当进入设定温度模式，如未按下设定按钮(P2.1)，经数秒后自动解除设定模式，回到室 温显示模式。 f.本程序以计时中断，每50毫秒中断一次，比较室温与设定温度一次，而令压缩机运转或 停止。 4 软件 汇编语言程序: ORG 00H JMP START0 ;主程序 ORG 0BH JMP TIM0 ;TIMER0中断子程序 START0:MOV TMOD，#01H ;TIMER0工作在MODE1 MOV TH0，#HIGH(65536-50000) ;50毫秒中断一次 MOV TL0，#LOW(65536-50000) SETB TR0 ;启动TIMER0 MOV IE，#82H ;TIMER0中断使能 MOV 24H，#0FFH ;设定温度RAM初值 ANL P1，#00H ;清除显示器 MOV R0，#14 ;至TABLE的取码指针初值 START: MOVX @R0，A ;令ADC0804开始转换/WR=0 WAIT: JNB P2.1，SET0 ;是否设定温度, JB P2.0，ADC ;ADC0804转换完成否, JMP WAIT ADC: MOVX A，@R0 ;是则将转换值载入累加器 CALL L1 ;调用十进制转换子程序 3 CALL DISP ;调用显示子程序 JMP START L1: CLR C ;C=0 MOV 20H，#00H ;十进制转换的低位寄存器 MOV 21H，#00H ;十进制转换的高位寄存器 MOV R3，#08H ;作为十进制调整，调整的次数 RLC A ;将取入值转换为十进制 NEXT: MOV R2，A ;暂存于R2 MOV A，20H ;(20H)乘2加C ADDC A，20H DA A ;做十进制调整 MOV 20H，A ;结果存回(20H) MOV A，21H ;(21H)乘2加C ADDC A，21H MOV 21H，A ;做十进制调整 MOV A，R2 ;结果存回(21H) DJNZ R3，NEXT ;做十进制调整结束, L2: MOV A，20H ADD A，20H ;(20H)乘2 DA A ;做十进制调整 MOV 20H，A ;存回20H MOV A，21H ADDC A，21H ;(21H)乘2 DA A ;做十进制调整 MOV 21H，A ;存回(21H) RET DISP: MOV A，20H ;(取D2值)(20H)RAM的高4位 ANL A，#0F0H SWAP A ;变为低4位存入(22H)RAM MOV 22H，A MOV A，21H ;(取D3值)(21H)RAM的低4位 ANL A，#0FE SWAP A ;变为高4位 ORL A，22H ;D3、D2合成8位存入室温地址(23H) MOV 23H，A MOV P1，A ;输出至P1显示温度 MOV R7，#0FFH ;延时 DJNZ R7，S RET SET0: CALL DELAY ;设定温度，按钮消除抖动 JNB P2.1，S ;放开否, CALL DELAY ;消除抖动 A2: CJNE R0，#0FFH，A1 ;是否取完最低温度20OC MOV R0，#14 ;是，则令取码指针指到最高温度 A1: MOV A，R0 ;至TABLE取设定温度 MOV DPTR，#TABLE MOVC A，@A+DPTR MOV P1，A ;输出至P1显示设定温度 MOV 24E，A ;设定温度值存入(24H)RAM MOV R5，#4FH ;设定P2.1按钮按键时间 MOV R7，#0FFH D4: D2: MOV R6，#0FFH D1: JNB P2.1，SET1 ;有按则跳至SET1 DJNZ R6，D1 DJNZ R7，D2 DJNZ R5，D4 JMP START ;没按时间到，则回到START SET1: CALL DELAY ;消除抖动 JNB P2.1，S ;放开否, CALL DELAY ;消除抖动 DEC R0 ;将取码指针减去1，即减1OC JMP A2 ;跳至A2，再P2.1有键按下否, TIM0: PUSH ACC ;TIMER0中断子程序 PUSH PSW MOV TH0，#HIGH(65536-50000) ;重设中断时间 MOV TL0，#LOW(65536-50000) CLR C ;C=0 MOV A，24H ;(24H)设定温度RAM，(23H)室温RAM SUBB A，23H ;(24H)减(23H) JNC OFF ;C=0表示(24H)大，即设定温度大 CLR P3.0 ;C=1，设定温度小，令压缩机运转(P3.0) RETURN:POP PSW POP ACC RETI OFF: SETB P3.0 ;设定温度大，令压缩机停止 JMP RETURN DELAY:MOV R7，#60 ;消除抖动延时 D3: MOV R6，#248 DJNZ R6，S DJNZ R7，D3 RET TABLE: DB 20H，21H，22H，23H，24H ;设定温计值 DB 25H，26H，27H，28H，29H DB 30H，31H，32H，33H，34H [5]END 5 结论: 本次作业简单讲解了空调温度控制的工作原理，硬件配置，程序以及流程介绍。空调控制器在生活中有着广泛的应用，为我们的生活带来了便利，了解它对我来说是有必要的。作业做完之后本人也收获颇丰，对于智能仪表的理解也更加深刻。 参考文献 [1] 吴金戎. 8051单片机实践与应用[M].北京:清华大学出版社,2005 [2] 胡斌.图表细说电子元器件[M].北京,电子工业出版社,2005 7 [3] 何立民. 单片机应用系统设计[M].北京,清华大学出版社,2005 [4] 王福瑞.单片微机测控系统设计大全[M].北京,电子工业出版社,2006 [5] 百度文库.《空调温度控制》.