空调的温度控制毕业设计(1)

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摘 要：空调的温度控制单元应用了单片机技术，用于实现温度自动控制，现场温度经温度传感器采样后，变换为模拟电压信号，经低通滤波滤掉干扰信号后送给放大器，信号放大后送到A/D转换器转换为数字信号送单片机，单片机将给定的温度与测量温度的相比较，得出偏差量，执行器由开关频率较高的固态继电器开关担任，采用模拟的PWM控制方法，改变同一个周期中电子开关的闭合时间，完成温度的控制。实现以单片机为控制中心，以空调机为执行器件，通过单片机程序来完成对室内温度的自动控制。

关键词：单片机，传感器，自动控制

Abstract: Air conditioning's temperature control unit has applied the monolithic integrated

circuit technology, uses in realizes the temperature automatic control, the scene temperature after

the temperature sensor sampling, transforms for the analogue voltage signal, filters out the

unwanted signal after the low-pass filtering gives the amplifier, after the signal enlarges, delivers

A/D switch to transform for the digital signal delivers the monolithic integrated circuit, the

temperature which and the survey temperature the monolithic integrated circuit will assign

compares, obtains the extent of the error, the actuator by the turn-on frequency high solid state

relay switch holds the post, uses the simulation the PWM control method, the change identical

cycle neutron switch's closing time, completes the temperature the control. Realizes take the

monolithic integrated circuit as the control center, as carries out the component take the air

conditioner, completes through the monolithic integrated circuit procedure to the indoor

temperature automatic control.

Keywords: Monolithic integrated circuit, sensor, automatic control

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目 录

1 引言 ..................................................... 3

2 总体方案设计和选择 ....................................... 3

2.1 方案一 ................................................. 3

2.2 方案二 ................................................. 3

2.3 总体方案设计和选择 ..................................... 3

3 DS18B20温度传感器 ........................................ 4

3.1 DS18B20的工作原理 ...................................... 4

3.2 DS18B20的测温原理 ...................................... 5

4 单片机接口设计 ........................................... 6

4.1 设计原则 ............................................... 6

4.2 引脚连接 ............................................... 6

5 系统整体设计 ......................................... - 7 -

5.1 系统硬件电路设计 ................................... - 7 -

5.2 系统软件设计 ....................................... - 9 -

5.3 调试 .............................................. - 10 -

总 结 ..................................................... 11

致 谢 ................................................. - 12 -

参考文献 ............................................... - 13 -

附 录 ................................................. - 14 -

附录A 主板电路图 ...................................... - 14 -

附录B 程序代码 ............................................ 15

附录C-1 系统总流程图 ...................................... 21

附录C-2 读出温度子程序 .................................... 22

附录C-3 主程序流程图 ...................................... 23

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1 引言

空调也就是空气调节器，是一种用于给空间区域提供处理空气的机组。它作为现代生活中必备的生活电器，应用的越来越广泛。它的功能是对房间或一定区域内空气的温度、湿度、洁净度和空气流速等参数进行调节，以满足人体舒适或工艺过程的要求。它使得人们的生活环境更加舒适，也满足了工艺加工过程对精度的要求。研究空调的温度控制系统，也即是研究空调机对温度的测量与控制调节问题。

已往温度控制的电路系统很多，有模拟电路构成的、数字电路构成的等，但其电路复杂且控制效果不佳，只能用于一些精度要求较低的场合。在20世纪90年代中期最早推出的智能温度控制器，采用的是8位A/D转换器，其测温精度较低，分辨力只能达到2°C。国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器，所用的是9~12位A/D转换器，分辨力一般可达0.5~0.0625°C。为了提高多通道智能温控器的转换速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。

进入21世纪以后，空调的温度控制要求也越来越高，单片机便出现在人们的视野中，它具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点。自从单片机诞生以后，它就步入了人类生活，广泛应用在家用电器、办公自动化、医用设备、航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域。

基于单片机的空调器温度控制系统，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人们喜爱。单片机使人们的生活更加方便、舒适、丰富多彩。应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围更广，精度更高，要实现高精度的温度自动控制就必须采用计算机控制系统。

本设计是对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能[2]：当温度低于设定下限温度时，系统自动启动加热继电器加温，使温度上升，同时绿灯亮。当温度上升到下限温度以上时，停止加温；当温度高于设定上限温度时，系统自动启动风扇降温，使温度下降，同时红灯亮。当温度下降到上限温度以下时，停止降温。温度在上下限温度之间时，执行机构不执行。三个数码管即时显示温度，精确到小数点一位。

2 总体方案设计和选择

2.1 方案一

测温电路[7]的设计，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。

2.2 方案二

考虑使用温度传感器，结合单片机电路设计，采用一只DS18B20温度传感器，直接读取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。

2.3 总体方案设计和选择

比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现，故实际设计中拟采用方案二。

在本系统的电路设计方框图如图所示，它由三部分组成:①控制部分主芯片采用单片机AT89S51；②显示部分采用3位LED数码管以动态扫描方式实现温度显示；③温度采集

4 部分采用DS18B20温度传感器。

图2－1 温度计电路总体设计方案

1. 控制部分

单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用，系统应用三节电池供电。

2. 显示部分

显示电路采用3位共阳LED数码管，从P0口送数，P2口扫描。

3. 温度采集部分

DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温。这一部分主要完成对温度信号的采集和转换工作，由DS18B20数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。数字温度传感器DS18B20把采集到的温度通过数据引脚传到单片机的P1.0口，单片机接受温度并存储。此部分只用到DS18B20和单片机，硬件很简单。

3 DS18B20温度传感器

3.1 DS18B20的工作原理

根据DS18B20的通讯协议[3]，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：

1. 每一次读写之前都必须要对DS18B20进行复位；

2. 复位成功后发送一条ROM指令；

3. 最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。