空调温度控制系统

空调温度控制系统 关于空调温度控制系统的研讨 摘要 本文介绍了空调机温度控制系统。本温度控制系统采用的是AT80C51单片机采集数据，处理数据来实现对温度的控制。主要过程如下: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。 关键字 AT80C51单片机 A/D转换器 温度传感器 随着人们生活水平的日益提高，空调已成为现代家庭不可或缺的家用电器设备，人们也对空调的舒适性和空气品质的要求提出了更高的要求。现代的只能空调，不仅利用了数字电路技术与模拟电路技术，而且采用了单片机技术，实现了软硬件的结合，既完善了空调的功能，又简化了空调的控制与操作;不仅满足了不同用户对环境温度的不同要求，而且能全智能调节室内的温度。为此，文中以单片机AT80C51为核心，利用LM35温度传感器、ADC0804转换器和数码管等，对温度控制系统进行了。 一、 总体设计方案 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，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。原理图如下图所示: 图 1 系统原理图 二、 硬件电路设计 该空调温度控制系统的硬件电路，只要由单片机AT80C51最小系统、8段译码管、数码管、按键电路、驱动电路、A/D转换电路、温度采样电路等组成。图2为该实验的系统框图，我们下面主要就几个模块进行扼要介绍。 图2 系统框图 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【1】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。 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)，使用的器件是模拟/数字转换器(A/D converter)。【2】 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，其引脚图如图 4 所示。 123456 DD CC 718Vin(-)lsbDB017DB16161 ADC0804主要技术指标 Vin(+)DB2VccREF15DB3 14DB420813分辨率 8位 A-GNDDB5 12DB611总误差 +/-1LSB msbDB7 9Vref/25转换时间 100μs INTR 191读取时间 135ns CLK-RCS 2RD43电源电压 5V CLK-INWR U1输入模拟电压范围 0-5V ADC0804 图3 ADC0804管脚图 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 BB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，AA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Title数为:R=10KΩ,C=150pF,则其震荡频率为640KHz. SizeNumberRevisionV2*V/22*2.18refrefBA,,,,0.01V,10mVt88256Date:5-Jul-2005 Sheet of 22通过查资料发现: Drawn By:猪\huhaobo.ddbFile:C:\Documents and Settings\mogz72\My Documents\ 123456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 二极管是亮的;两种情况都不是，管子都不亮。【3】 三、 系统软件设计 软件设计的任务包括启动A/D转换、读A/D转换结果、设置温度、温度控制等，其中启动A/D转换、读A/D转换结果、设置温度等工作在主程序中完成，温度控制在中断服务程序中完成，即每隔一段时间对比测量温度与设定温度之间的大小关系，根据对比结果给出控制信号，令压缩机的运行或停止，实现温度调控。【4】 主程序主要完成对子程序的初始化，在判断初始化程序成功之后执行测温程序模块，并对温度进行显示，同时完成与设定温度的比较，形成可以控制空调制冷、制热与停止三种工作状态。 数字信号转换温度: Tem=(float)((Vref*temp)>>8)/10);//数字信号换算温度 shi=(char)Tem/10;//十位 ge=(char)Tem%10;//个位 P0=((shi<<4)+ge);//输出 温度控制程序: if(P2^7==1) if((Teminit_tem)&&(Tem>26)) init_tem--; { anniu=1; P2^2=0; shi=init_tem/10;//十位 P2^3=1;//制冷 ge=init_tem%10;//个位 } P0=((shi<<4)+ge);//输出 else delay1s(); { } P2^2=0; if(P2^6==1) P2^3=0; { } anniu=0; 单片机的 P2^2，P2^3接按键1,按键2 } 来实现温度的控制。 定时器程序 timer0() interrupt 1 { TL0=0xb0; //调入预定时值 TH0=0x3c; //调入预定时值 flag=0;} 我们使用定时器0，设置它的调入的预定初始值。 延时程序如下: delay1s() { uchar i,j,k; for(i=100;i>0;i--) for(j=100;j>0;j--) for(k=100;k>0;k--); } 即通过分频来实现延时，在数码管现时温度现时模块中要调用这一程序，使得现时温度显示1S。 四、 结论 本系统具有设计原理简单、实现方便、测量精度高、热惯性、硬件连线简单、可靠性强等特点，在现代生产生活中具有极高的应用价值。空调的核心就是温度控制系统，温度控制系统的核心就是单片机。单片机因为成本低，功能稳定，而大量应用于各个领域。本论文用MCS-51系列的8051单片机做成空调温度控制器，通过温度采集，A/D转换，CPU控制，然后通过数码管显示等一系列硬件功能和软件功能，共同完成温度的智能控制。 通过这一次课程设计，让我把所学的知识融会贯通，对单片机，汇编语言有了更深的理解，同时学到了更多的知识，对自身能力有了很大的提高 参考文献 [1] 何立民. 单片机应用系统设计[M].北京:清华大学出版社，2005 [2] 吴金戎. 8051单片机实践与应用[M].北京:清华大学出版社，2005 [3] 胡斌.图表细说电子元器件[M].北京:电子工业出版社，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