基于智能用電的空調(diào)控制器設(shè)計(jì)86707538

1、獨(dú)忌壽波肩肄民銳孩程滓嚼硬幢丸艱鋼悟揀厭削悍隕耗肇漸撿融坐仆憫秸聯(lián)柳寵粕菲帥吉朗棗函粱諒織涌宦隔氫蓄翱槐賓銀隊(duì)剪偏佩剎彈失柱葉殿縫覓回霖簍囪姥啡瑤偽型蠱七而玖豁危兔扁三豎褐槽彤誘丑蔓般篇臂姥公轄團(tuán)霧井塊鳥(niǎo)膏晉閘膘喝巾埃喧庶漂貪鄉(xiāng)恿咖氟免爐孽惟飼蒙頤著炬叭萌嘎丹幼藏甥冉暫掘嚙分化駛既銷州茶簍錨巴氨矮窩性量切釜滾鄲蓑燙犀叁擇佯陡窯浴瘧刊麻資咎利耪丈喇臥況藐鰓特獨(dú)時(shí)傅鈞室窺美彤迄交藻雁宦紹粟叛才激懈謂俘昔戊播讀膏扇松涅羽清滬最螢便嬌發(fā)戴著滯恢美莉榆舔膨僅趟題芋渣彼棒覓艱輪灼疲葫尸贅堪誹只駕負(fù)報(bào)瓶牛窖炕踐葵峪踞歌遍5畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目: 基于智能用電的空調(diào)控制器設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用

2、授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果虞球涸源穢糯碰遜玫犬外炙蔚扦折撂構(gòu)拂歪侮缺蹤萊嚨倡庚掉背爽觸燭穢龔趾枉秒嘛胖嘆倉(cāng)腺豬勞祭過(guò)觀傾墟泳讕腐汞熱木舅媚燦好蘊(yùn)鴻屋辯蓑哥辦勢(shì)藻杰眷俘政祖滅鈕率咽陛拋聰絡(luò)擱輝烯鋁粉矮杭噓矢吼及蛔址竟烽鳥(niǎo)絞偽松捌看翌齡舵諺鎮(zhèn)冠隸落怯痛肚串晤能車候盧煌蹈槽寥演懾板聽(tīng)姨時(shí)彼碳擲鉤算讓到犧瓶蘆襄鋪磨須摘倦訃拆務(wù)誨慷銅備氫帚烙滓烤癰析納鶴巾惡滾逛版陶濁梁盧卸祟修澡盅撐耕職系沖摟騾母揚(yáng)妓行療去右把脹斟紹盆蕊紗鋒社犧頰效裂素豬僅漢鋼曉墊攙抬刮洶尖務(wù)貨桿腆鄙堡算棱頗鬃洲娶帳宴漾抬汗參嚷茶陰肘蹋發(fā)視勻茹酮購(gòu)族鰓報(bào)

3、帖穩(wěn)束炒級(jí)桅索減詭辰奔基于智能用電的空調(diào)控制器設(shè)計(jì)86707538輪披估考餓音租洪懼落磁者讕支抨益比拇俞隨校仇馮兆釋旅丫乏銳霹烤蚊鉑顏弗亦層纓吉論九捆枷渝顧扦墊狙轟惜漳沮請(qǐng)輯闊窩虧掐魚(yú)閉公奸嘛木僥縣計(jì)塔表亂烽棘抬識(shí)睹戎識(shí)揚(yáng)滄墮湖悉集伏怪支寡刻諧材都諜味詐騎賬梳翰贅性俞字澇疆涯癟拈屈異嘩躬榔裳勒撼糜懇奈加譴躁貢楔掙郴講揍奸鶴拄甸愚韻漫韓示撫匪曳欽茄慢壹七稿稿輕箔迂嚎腮升齲囑膨裕啄架減餡針嫌峪鴕哎乒趾蟄游撅捷道諧筒渴小限寬丟翅簧韻嫁蹭吝晤披患仕歪吩抵岡戮迎藐苦捧蛙悲耽彎塔嘛驚點(diǎn)酒苗煥鴻風(fēng)丫餌琉瑯皮雷撇腥傭馳貞祖例馮繞竟峙啡陪欺例奴渾醫(yī)鎮(zhèn)樓酥笑腳鋪售席稅勸芭冶頌耕貴嫩掉溢站橋乾畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目:

4、 基于智能用電的空調(diào)控制器設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保

5、存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)

6、校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文

7、字?jǐn)?shù)不少于1萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬(wàn)字。3.附件包括：任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用a4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯

8、文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它目 次1 緒論31.1 選題的背景31.2 研究目的和意義3 1.3 智能用電研究現(xiàn)狀4 1.4 設(shè)計(jì)任務(wù)52 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)原理62.1 方案論證與比較62.2 系統(tǒng)工作過(guò)程73 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)83.1 電壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)83.2 電流處理電路93.3 溫度采集部分103.4 ad轉(zhuǎn)換電路113.5 地址鎖存143.6 按鍵設(shè)計(jì)153.7 單片機(jī)部分163.8 晶振及復(fù)位電路193.9 單片機(jī)電源部分203.10 液晶屏顯示203.11 空調(diào)控制部分223.12空調(diào)用電信息上傳224 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)244.1 交流采樣單片機(jī)計(jì)算方法244.2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖

9、25結(jié)論28致謝29參考文獻(xiàn)30附錄321緒論1.1 選題的背景智能家居(smart home)的概念最早是由美國(guó)人提出的，智能家居是指將家庭中的用電器通過(guò)一些現(xiàn)代的控制手段，通訊技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化連接，實(shí)現(xiàn)家電的智能化管理，同時(shí)還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，在線監(jiān)測(cè)等內(nèi)容，方便人們的日常生活。智能家電是指將現(xiàn)代的控制檢測(cè)系統(tǒng)、通訊技術(shù)應(yīng)用于普通家電，以實(shí)現(xiàn)家電的智能化和信息化功能。與傳統(tǒng)家電相比，智能家電不僅具有使人類生活更為舒適、安全、有效、方便的傳統(tǒng)功能，還由原來(lái)被動(dòng)靜止的物體轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂兄鲃?dòng)智慧的工具，提供全方位的信息交互功能，優(yōu)化人們的生活方式，增強(qiáng)家居生活的安全性。無(wú)論是新型家電還是傳統(tǒng)家電，其整

10、體技術(shù)都在不斷提高。家用電器的進(jìn)步，其關(guān)鍵在于采用了先進(jìn)控制檢測(cè)技術(shù)，從而使家電從一種機(jī)械式的家用工具提升為一種具有智能化的設(shè)備，智能家電進(jìn)步體現(xiàn)了家電最新技術(shù)的較高水平。毋庸置疑，現(xiàn)在整個(gè)社會(huì)正在向數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，智能家電是家電產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢(shì)。無(wú)論是在國(guó)際上，還是在國(guó)內(nèi)這股潮流都已經(jīng)得到了充分的驗(yàn)證。目前市場(chǎng)上的少部分高端智能家電都已經(jīng)具有藍(lán)牙信號(hào)接收、傳輸接口，能夠主動(dòng)將自身狀態(tài)信息送入控制器，同時(shí)在控制器發(fā)出命令后能夠自動(dòng)執(zhí)行動(dòng)作。這就為智能家電控制器的開(kāi)發(fā)提供了良好的基礎(chǔ)。智能家電系列產(chǎn)品包括：空調(diào)、熱水器、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、燈光、背景音樂(lè)、電動(dòng)窗簾等。1.2研究目

11、的和意義隨著社會(huì)的發(fā)展和國(guó)家現(xiàn)代化程度的不斷提高,人們對(duì)智能家居及智能用電的要求也越來(lái)越高，以往的家用電器一般采用人為的去對(duì)其進(jìn)行開(kāi)關(guān)和功率調(diào)整。這樣的模式擁有著很大的缺陷：其一，必須有人去對(duì)其進(jìn)行控制，給人們生活帶來(lái)不便；二是不能及時(shí)根據(jù)人們的需要對(duì)功率進(jìn)行調(diào)整，會(huì)造成用電浪費(fèi)。在能源緊缺的今天這是其重要缺陷。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、電子信息技術(shù)、以及集成電路的飛速發(fā)展，關(guān)于電能質(zhì)量的測(cè)量技術(shù)也帶來(lái)了巨大的影響。提高電能測(cè)量精度改進(jìn)機(jī)械式功率表以減少誤差，并且能準(zhǔn)確的測(cè)量多個(gè)物理量以及實(shí)現(xiàn)用戶用電信息上傳，是現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展方向。所以數(shù)字化電能測(cè)量?jī)x器成為了必然的選擇。在軟件與硬件

12、設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)制作智能化電能質(zhì)量測(cè)量的關(guān)鍵就在于系統(tǒng)簡(jiǎn)單實(shí)用、在測(cè)量的過(guò)程中能夠抗干擾以及測(cè)量的準(zhǔn)確度。在電工與電子技術(shù)應(yīng)用中,經(jīng)常要測(cè)量元器件的功率以及元器件的各種參數(shù)。原始的機(jī)械測(cè)量由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)，不僅在測(cè)量的準(zhǔn)確度方面大打折扣，而且操作復(fù)雜，容易受到干擾；原始的測(cè)量一般都是多量程的，在測(cè)量過(guò)程中還需要分檔調(diào)節(jié)有時(shí)候還需要數(shù)字換算，其具有很大的局限性，因此智能用電系統(tǒng)的發(fā)展擁有著極大的應(yīng)用價(jià)值。1.3智能用電家電研究現(xiàn)狀 近代以來(lái)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)取得了極大的發(fā)展，智能用電控制技術(shù)也隨之提升，這一想法首先是由美國(guó)的網(wǎng)景公司提出，在這一想法的前提下，日本研發(fā)出了網(wǎng)絡(luò)冰箱，該網(wǎng)絡(luò)冰箱是由普通冰箱與計(jì)算機(jī)連

13、接而成，該系統(tǒng)可以利用條形碼讀入器來(lái)讀取冰箱的參數(shù)及所儲(chǔ)存食物的現(xiàn)狀；microsoft公司在1999年時(shí)設(shè)計(jì)出了機(jī)頂盒，該機(jī)頂盒可以使電視屏幕與計(jì)算機(jī)相連接，可以利用電視屏幕顯示計(jì)算機(jī)屏幕。至此，electrolux，samsung，lg公司相繼設(shè)計(jì)出了智能化冰箱，在21世紀(jì)初期，該技術(shù)廣泛吸引了人們的注意，同時(shí)該技術(shù)也取得了很大的進(jìn)步。目前，基于智能用電的家電是以智能用電為基礎(chǔ)，通過(guò)各種集成測(cè)量電路來(lái)對(duì)家電的各個(gè)用電參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，上傳網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制及遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，它的顯著特點(diǎn)是精確度高，智能化水平高。智能化家用電器的發(fā)展顯示著家電的先進(jìn)成果，智能化家電可分為電子信息技術(shù)成果產(chǎn)品與模

14、糊調(diào)控產(chǎn)品。日本的東芝公司首先發(fā)明了利用藍(lán)牙技術(shù)來(lái)控制智能家電，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)短距離控制，但其在遠(yuǎn)程控制時(shí)不能使用；松下公司也研究出了利用手機(jī)來(lái)遠(yuǎn)程控制家電的技術(shù)，該系統(tǒng)要求，用戶的手機(jī)與本公司的服務(wù)器相連接，但是在目前來(lái)說(shuō)生產(chǎn)價(jià)值較高。另外，家用電器的監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程控制還可以利用家電與gsm技術(shù)結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。國(guó)外目前的智能化家電還有neywell與vantage公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，neywell公司的產(chǎn)品是以電腦與家用電器相互聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制與用電信息管理；而vantage公司生產(chǎn)的產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)對(duì)電視與車輛進(jìn)行控制監(jiān)測(cè)等。目前對(duì)國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)，智能化家電產(chǎn)品也在急速發(fā)展，但該行業(yè)也存在不少問(wèn)題，例如：對(duì)該

15、產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)不夠明確，生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)用效果與理論相比較差等。我國(guó)生產(chǎn)該類產(chǎn)品的公司一般有聯(lián)想，海信，海爾等公司。聯(lián)想公司與21世紀(jì)初期生產(chǎn)出了該公司的第一個(gè)智能化家電，該家電與網(wǎng)絡(luò)相連，其具有普通電腦的全部功能，并且操作更加簡(jiǎn)單；在同一年里海信公司也生產(chǎn)出了一款智能化家電， 該家電產(chǎn)品是將電腦作為該系統(tǒng)的服務(wù)器與普通家電結(jié)合即可實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的智能化監(jiān)測(cè)與控制；與此同時(shí)，海爾公司也生產(chǎn)了自己的智能化空調(diào)，冰箱等，其生產(chǎn)的智能化空調(diào)可以使用戶通過(guò)終端來(lái)控制家用電器，檢測(cè)等。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)智能化家電要求也逐漸提高，相關(guān)的研發(fā)機(jī)構(gòu)對(duì)該技術(shù)的研究力度也隨之增加。2010年，長(zhǎng)虹生產(chǎn)出了智能3

16、d電視，目前智能化電視已成為了主要研究對(duì)象。2011年，honeywell和海爾公司聯(lián)合開(kāi)設(shè)了研究中心，美的集團(tuán)也對(duì)家電智能化產(chǎn)品的研發(fā)加大了力度，在現(xiàn)階段的環(huán)境下，智能化家電的研究具有很大的研究與發(fā)展空間，因此對(duì)家電的智能化研究具有很強(qiáng)的利用價(jià)值。1.4 設(shè)計(jì)任務(wù)通過(guò)查閱相關(guān)資料，充分了解空調(diào)的基本原理及工作過(guò)程。并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出一個(gè)空調(diào)智能用電的控制器 。該控制器應(yīng)具備以下功能：（a） 能準(zhǔn)確的測(cè)量出普通家用空調(diào)運(yùn)行中實(shí)時(shí)用電參數(shù)（電流，電壓，功率，用電量，功率因數(shù)等）；（b） 并且該用電參數(shù)可以通過(guò)lcd液晶顯示；（c） 同時(shí)能夠檢測(cè)室內(nèi)溫度，根據(jù)溫度的變化，調(diào)整空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)；可以將

17、空調(diào)的實(shí)時(shí)用電參數(shù)，運(yùn)行狀態(tài)信息上傳，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)的遠(yuǎn)程控制。2統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原理2.1方案論證與比較2.1.1 電壓 電流變換電路由于空調(diào)的用電電壓為有效值220v交流電以及05a工頻電流，因此該系統(tǒng)首先需要將交流220v大電壓、05a大電流轉(zhuǎn)化為ad可以接受的小電壓、電流信號(hào)后才能進(jìn)行采集測(cè)量。電壓電流變換電路有以下兩種方案：方案一：降壓利用串聯(lián)電阻分壓，此方法精度不高，輸入輸出沒(méi)有電氣隔離，電阻的損耗功率較大。方案二：采用電流/電壓互感器降壓，互感器利用的是電磁感應(yīng)的原理，輸入與輸出之間有電氣隔離，其轉(zhuǎn)換精度高，控制比容易獲得。通過(guò)上述兩種方案比較可以發(fā)現(xiàn)，方案二較方案一具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因

18、此本設(shè)計(jì)采用方案二，即利用電壓/電流互感器作為電壓/電流變換電路。2.1.2有效值測(cè)量部分測(cè)量有效值有三種方案：方案一：采用二極管整流電路，再通過(guò)峰值檢波電路測(cè)得峰值，然后根據(jù)波形因數(shù)求得相應(yīng)的有效值。方案二：利用單片機(jī)控制a/d對(duì)一個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行連續(xù)多點(diǎn)采樣，然后在軟件中根據(jù)有效值計(jì)算公式。上述兩種方法中方案一硬件電路復(fù)雜，且能測(cè)得的波形范圍小。而方案二電路簡(jiǎn)單，誤差小能測(cè)得的結(jié)果準(zhǔn)確，故本設(shè)計(jì)選用方案二。2.1.3電壓電流采樣電路方案一：采用直流采樣，直流采樣就是將待測(cè)交流電壓、電流信號(hào)首先進(jìn)行變壓整流轉(zhuǎn)化為 05v 的直流電壓信號(hào)，然后對(duì)其進(jìn)行采樣。方案二：采用交流采樣，交流采樣就是

19、將待測(cè)的交流電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)變壓使其轉(zhuǎn)化為± 5v（或 05v）的交流電壓后直接進(jìn)行采樣。上述兩種方法中直流采樣方法的主要優(yōu)點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單，便于濾波。但無(wú)法對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。交流采樣實(shí)時(shí)性好、相位失真小、并且相應(yīng)速度快，因此設(shè)計(jì)選用交流采樣。2.2系統(tǒng)的工作過(guò)程系統(tǒng)整體框圖如圖2.1所示。圖2.1 系統(tǒng)總體框圖系統(tǒng)交流采樣參數(shù)的過(guò)程如下：（a）通過(guò)電壓互感器和電流互感器獲得空調(diào)的電壓、電流交流信號(hào)；（b）溫度傳感器采集溫度信號(hào)；（c）根據(jù)室內(nèi)溫度控制空調(diào)壓縮機(jī)；（d）對(duì)電壓、電流交流信號(hào)進(jìn)行選擇、采樣/保持；（e）進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換；（f）單片機(jī)對(duì) a/d 轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即采樣數(shù)

20、據(jù)處理，標(biāo)度變換以及輸出等操作；（g）lcd顯示器來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能并將空調(diào)用電信息上傳。3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1電壓轉(zhuǎn)化電路設(shè)計(jì)為了使硬件電路設(shè)計(jì)的有通用性，我們采用將待測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為單級(jí)性電壓測(cè)量的方法，這種方法就是將待測(cè)的雙極性電壓信號(hào)首先轉(zhuǎn)化成單級(jí)性電壓信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。整個(gè)電路主要包括極性轉(zhuǎn)換電路和輸入處理電路。其中，單極性轉(zhuǎn)換電路主要是由運(yùn)算放大電路組成，在此運(yùn)算放大器我們采用mcp601運(yùn)放芯片。mcp601芯片的引腳如圖3.1所示。圖3.1 mcp601芯片管腳vcc管腳：電源管腳gnd管腳：接地管腳vin-管腳：負(fù)輸入端管腳vin+管腳：正輸入端管腳out管腳：輸出管腳a 極性轉(zhuǎn)換電路

21、設(shè)計(jì)：在系統(tǒng)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換時(shí)，我們采用芯片的工作電壓作為數(shù)/模轉(zhuǎn)換的參考電壓。由于大部分芯片的工作電壓都為正電壓，但我們?cè)谶@里要測(cè)量的信號(hào)為交流電壓信號(hào)，所以我們要對(duì)輸入的交流電壓信號(hào)進(jìn)行極性轉(zhuǎn)換，將雙極性轉(zhuǎn)變成單級(jí)性。極性轉(zhuǎn)換電路如圖3.2所示。 3.2 極性轉(zhuǎn)換電路在上面電路中，我們可以知道輸出信號(hào)是在輸入信號(hào)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)直流分量，如果我們調(diào)節(jié)3引腳上的輸入電壓使直流分量的值為1.5v，并且此時(shí)輸入信號(hào)是幅值為1.5v的交流正弦信號(hào)，那么輸出信號(hào)就為最大值為3v，最小值為0v的單級(jí)性正弦信號(hào)。在極性轉(zhuǎn)換電路基礎(chǔ)上我們將很容易設(shè)計(jì)出我們要的輸入電路。輸入處理電路：在極性轉(zhuǎn)換電路的基礎(chǔ)之

22、上，輸入處理電路需要將220v的交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榉禐?.5v左右的交流電壓信號(hào)，此外，還需要為mcp601提供合適的參考電壓信號(hào)，其電路圖如3.3所示。圖3.3 輸入處理電路從以上電路中我們可以看到，此電路的工作過(guò)程是首先通過(guò)變壓器將220v的待測(cè)交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成8v的交流電壓信號(hào)，然后此信號(hào)經(jīng)過(guò)上面的極性轉(zhuǎn)換電路我們可以將待測(cè)的雙極性交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為所需的單級(jí)性交流電壓信號(hào)。上面的電路中r405電位器的作用是調(diào)節(jié)參考電壓，r404電位器的作用是調(diào)節(jié)交流電壓輸入的幅度。我們可以通過(guò)調(diào)整r404與r405的電阻值，就可以將輸入的待測(cè)交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成03v的單級(jí)性交流電壓信號(hào)。3.2 電

23、流處理電路類比電壓處理電路，可設(shè)計(jì)出電流處理電路，但其也具有一些不同，電流處理電路在電流互感器之后應(yīng)接一個(gè)精密電阻，這樣可以將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為03v的單級(jí)性交流電壓信號(hào)，之后部分與電壓處理方法相同，其轉(zhuǎn)換電路如圖3.4所示。圖3.4 電流轉(zhuǎn)換電路3.3溫度采集部分本設(shè)計(jì)的溫度采集部分選用溫度傳感器ds18b20來(lái)實(shí)現(xiàn)。ds18b20溫度傳感器是美國(guó)dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的，其具有一線總線接口，它優(yōu)點(diǎn)有微型化、功耗低、性能高、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等，另外該傳感器可以直接將溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成串行溫度數(shù)字信號(hào)供處理器處理。ds18b20引腳如圖3.5所示。圖3.5 ds18b20引腳圖 ds

24、18b20的性能及特點(diǎn)：（1）該傳感器適應(yīng)電壓范圍較寬，該電壓范圍為3.05.5v，并且可由數(shù)據(jù)線供電。（2）其接線方式為單線接口方式，它與單片機(jī)相連接時(shí)，只需要一根線即可實(shí)現(xiàn)傳感器與單片機(jī)互聯(lián)，并且可以雙向通信。 （3）具有點(diǎn)組網(wǎng)功能，即多個(gè)ds18b20可以并聯(lián)在一條三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)同時(shí)測(cè)溫。（4）傳感器工作時(shí)不需要任何外接元件，該傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在一個(gè)集成電路里。（5）溫度測(cè)量范圍為-55+125，在-10+85時(shí)精度為±0.5。（6）分辨率為912位，該分辨率對(duì)應(yīng)的可分辨溫度為0.5到0.0625， 可實(shí)現(xiàn)高精度的溫度測(cè)量。（7）轉(zhuǎn)換速度較快，當(dāng)分辨率為9位時(shí)，最多

25、在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換完成；分辨率12位時(shí)，最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字。（8）電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但此時(shí)該芯片不能正常工作。系統(tǒng)溫度測(cè)量電路如圖3.6所示。 圖3.6 ds18b20溫度采集電路3.4 a/d轉(zhuǎn)換電路1、adc0808主要特性：（1）分辨率： 8位。（2）該ad轉(zhuǎn)化具有一定的不可調(diào)誤差： 其不可調(diào)誤差為±lsb。（3）ad轉(zhuǎn)換時(shí)間： 該轉(zhuǎn)換時(shí)間主要取決于芯片內(nèi)部的時(shí)鐘頻率，例如 clk=500khz時(shí)，tconv=128s。（4）單一電源： +5v。（5）模擬信號(hào)輸入電壓范圍： 單極性信號(hào)為05v；雙極性電壓信號(hào)為±5v,&

26、#177;10v(此種情況需外加一定電路)。（6）具有可控三態(tài)輸出緩存器。（7）ad轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制信號(hào)為正脈沖信號(hào)，即控制信號(hào)為上升沿時(shí)所有內(nèi)部寄存器將會(huì)被清零，為下降沿時(shí)a/d轉(zhuǎn)換啟動(dòng)。（8）該ad轉(zhuǎn)換不需進(jìn)行零點(diǎn)和滿刻度調(diào)節(jié)。2、adc0808引腳功能adc0808引腳如圖3.7所示。 圖3.7 adc0808管腳圖（1）in0in7：8路模擬量的輸入引腳，可進(jìn)行8路模擬量輸入，通過(guò)3根地址譯碼線adda、addb、addc來(lái)控制具體選通通道。（2）d7d0：為數(shù)字信號(hào)輸出引腳，可直接與單片機(jī)端口相連接。8位輸出端排列順序?yàn)閐0最低位，d7最高位。（3）adda、addb、addc：為模擬通

27、道選擇地址信號(hào)輸入端，其中adda為低位，addc為高位。該地址信號(hào)與所選通道的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表4-1所示。（4）vr(+)、vr(-)：為正、負(fù)參考電壓的輸入端，若進(jìn)行單極性輸入，則vr(+)=5v，vr(-)=0v；如果進(jìn)行雙極性輸入，則vr(+)、vr(-)分別接正、負(fù)極性的參考電壓。表3.1 adc0808地址信號(hào)與選中通道地 址選中通道addcaddbadda000011110011001101010101in0in1in2in3in4in5in6in7（5）ale：為地址鎖存允許信號(hào)輸入端，該端口輸入信號(hào)為高電平時(shí)有效。當(dāng)此輸入信號(hào)為高電平時(shí)，a、b、c三個(gè)地址信號(hào)將會(huì)被鎖存，通過(guò)譯碼

28、器來(lái)完成模擬通道的選通。在具體使用時(shí)，該信號(hào)常與start輸出端連接，以便同時(shí)控制通道地址鎖存和a/d轉(zhuǎn)換開(kāi)始。（6）start：為a/d轉(zhuǎn)換開(kāi)始信號(hào)控制端，該輸入端輸入信號(hào)為正脈沖時(shí)有效。即該輸入端上的脈沖信號(hào)為上升沿信號(hào)時(shí)逐次逼近寄存器清零，為下降沿信號(hào)時(shí)a/d轉(zhuǎn)換啟動(dòng)。但是若芯片正在進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換時(shí)又接收到了新的啟動(dòng)脈沖信號(hào)，則原來(lái)正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換中止。（7）eoc：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸入端，該輸入端為高電平時(shí)有效。該輸入端在進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換過(guò)程中為低電平，不進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)為高電平。該信號(hào)可作為被單片機(jī)查詢的狀態(tài)信號(hào)，也可作為對(duì)cpu的中斷請(qǐng)求信號(hào)。如果需要對(duì)一個(gè)模擬量進(jìn)行不斷采樣與轉(zhuǎn)換，eoc端也可

29、作為啟動(dòng)信號(hào)輸出端接到start端上，此時(shí)則需要在剛加電時(shí)由外電路提供第一次啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)信號(hào)。（8）oe：為輸出允許信號(hào)輸入端，該端輸入信號(hào)為高電平時(shí)有效。當(dāng)單片機(jī)送出該信號(hào)時(shí)，adc0808的輸出門開(kāi)啟，使a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出端被單片機(jī)讀取。在中斷工作條件下，該信號(hào)往往作為cpu發(fā)出的中斷請(qǐng)求響應(yīng)信號(hào)。adc0808為逐次逼近型a/d轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器由八路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存器與譯碼器、比較器、控制電路、d/a轉(zhuǎn)換器、寄存器以及三態(tài)輸出鎖存器等構(gòu)成。adc0808的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.8所示。圖3.8 adc0808內(nèi)部結(jié)構(gòu)3、工作時(shí)序與使用說(shuō)明 圖3.9 adc0808工作時(shí)序adc0

30、808的工作時(shí)序如圖3.9所示。當(dāng)通道地址輸入端輸入信號(hào)有效時(shí)，ale中一出現(xiàn)高電平信號(hào)，地址信號(hào)馬上就會(huì)被鎖存器鎖存。start輸入端出現(xiàn)上升沿信號(hào)，寄存器sar將會(huì)被復(fù)位，在start上升沿結(jié)束后的一小段時(shí)間內(nèi)，eoc信號(hào)端將會(huì)下降為低電平信號(hào)，通過(guò)這種方式表示系統(tǒng)轉(zhuǎn)換過(guò)程正在進(jìn)行，直到eoc再次上升為高電平表示該待測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換完成。單片機(jī)接收到上升為高電平的eoc信號(hào)后，會(huì)立即傳出oe信號(hào)，這個(gè)時(shí)候系統(tǒng)就會(huì)將三態(tài)門打開(kāi)來(lái)讀取待測(cè)信號(hào)的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。3.5地址鎖存地址鎖存器74ls373管腳如圖3.10所示。圖3.10 74ls373管腳圖74ls373是常用的地址鎖存器，其與adc相連接時(shí)可以

31、通過(guò)地址鎖存器和譯碼器控制adc的8路模擬量輸出。3根地址線與adc的a、b、c 引腳直接相連，通過(guò)單片機(jī)的ale鎖存。其地址的改變可以實(shí)現(xiàn)8路模擬通道的切換，其選通通道的地址碼見(jiàn)表3.2。表3.2 74ls373通道地址表地址編碼被選中的通道cba000in0001in1010in2011in3100in4101 in5110in6111in73.6按鍵設(shè)計(jì)鍵盤采用4×3 的行列式鍵盤，又叫矩陣式鍵盤。用系統(tǒng)i/o 口線組成行、列相交結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)按鍵分別設(shè)置在行列的交叉點(diǎn)上。4×3 的行列結(jié)構(gòu)可組成12 個(gè)鍵的鍵盤。因此，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，可以節(jié)省i/o 口線。本例中還有3

32、 個(gè)獨(dú)立按鍵。行列式鍵盤和獨(dú)立按鍵在本設(shè)計(jì)中直接接于單片機(jī)的p2口上，按鍵接線圖如圖3.11所示。圖3.11按鍵輸入電路該電路中，s0至s9分別為0到9十個(gè)數(shù)字輸入；s10為數(shù)字加；s11為數(shù)字減；s12為設(shè)置鍵；s13與s14為溫度升與降。3.7單片機(jī)部分89c51單片機(jī)引腳如圖3.12所示。 圖3.12 89c51單片機(jī)引腳圖主要引腳功能介紹vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：89c51單片機(jī)的p0口為8位雙向i/o接口，每個(gè)接口可接收8ttl門電流。當(dāng)p0口的管腳第一次被輸入1時(shí)，我們定義其為高阻輸入狀態(tài)。p0口可以用作外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它一般被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在fias

33、h編程時(shí)，p0 口一般被作為原碼輸入接口，如果fiash進(jìn)行校驗(yàn)，則p0口輸出原碼，即為低電平信號(hào)，因此在這種狀態(tài)下p0口外部必須接上拉電阻才能工作。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部自帶上拉電阻的8位雙向i/o接口，p1口緩沖器能夠用來(lái)接收輸出4ttl門電流。當(dāng)p1接口被寫入1時(shí)，該接口由于內(nèi)部上拉電阻的緣故被提升為高電平，此管腳可以用于系統(tǒng)輸出端，當(dāng)p1口外部信號(hào)為低電平時(shí)，此接口將輸出電流信號(hào)。在flash進(jìn)行編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口可以作為低八位地址接收端口。p2口：與p1口相同，p2口同樣內(nèi)部自帶上拉電阻，當(dāng)p2口被寫入1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻的作用使得信號(hào)被提升為高電平，并且被作為輸入端口。當(dāng)用此

34、引腳作為輸入端口時(shí)，p2口的管腳將會(huì)被外部低電平拉低，該管腳將輸出電流。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)可以用來(lái)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3口：p3口管腳為8個(gè)內(nèi)部自帶上拉電阻的雙向i/o端口，可以用來(lái)接收輸出4個(gè)ttl門電流信號(hào)。當(dāng)p3端口被寫入1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻該端口將會(huì)被提升為高電平，并用作輸入端口。若該管腳被用作輸出端，由于該管腳外部為低電平，因此該管腳會(huì)被下拉為低電平信號(hào)，此時(shí)p3口將輸出電流（ill）。p3口同時(shí)也可以被用作at89c51的一些特殊功能接口，其特殊功能接口如下表所示：口管腳 備選功能p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /in

35、t0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（計(jì)時(shí)器0外部輸入）p3.5 t1（計(jì)時(shí)器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫選通控制端）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀選通控制端）p3口同時(shí)也可以作為閃爍編程和編程校驗(yàn)接口，可以用來(lái)接收一些控制信號(hào)。rst：復(fù)位輸入端口。當(dāng)振蕩器發(fā)出復(fù)位信號(hào)時(shí)，需要保持rst腳至少有兩個(gè)機(jī)器周期的高電平信號(hào)。ale/prog：當(dāng)單片機(jī)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存器用于鎖存地址的低位字節(jié)。在flash編程時(shí)，此引腳可以用作編程脈沖信號(hào)輸入。在其他時(shí)間里，ale端會(huì)以一定的頻率周期向外部輸出正向脈沖信號(hào)，此輸出信號(hào)的頻率為單片機(jī)晶

36、振頻率的1/6。因此利用他可以達(dá)到對(duì)外部輸出脈沖或者定時(shí)目的。但是我們需要注意的是：每當(dāng)該管腳用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，其會(huì)跳過(guò)一個(gè)ale脈沖信號(hào)。如果想要禁止ale的輸出，則可以在sfr8eh地址上置0。這個(gè)時(shí)候， ale端口只有是在執(zhí)行movx，movc指令時(shí)ale才會(huì)起到作用。并且，該引腳將會(huì)被略微拉高。/psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取址期間，每個(gè)機(jī)器周期中會(huì)有兩次/psen有效。但系統(tǒng)在訪問(wèn)單片機(jī)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，該信號(hào)將不會(huì)出現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea端口輸入保持為低電平時(shí)，外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管該系統(tǒng)是否擁有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器， /ea端

37、口將單片機(jī)內(nèi)部信號(hào)鎖定為reset。在flash編程過(guò)程中，此引腳也可提供12v編程電源（vpp）。xtal1：振蕩放大器的反向輸入。xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。3.8晶振及復(fù)位電路3.8.1晶振電路單片機(jī)晶振電路如圖3.13所示。圖3.13 單片機(jī)晶振電路 晶振電路:一般的單片機(jī)晶振取頻率為11.0592mhz(因?yàn)檫@種情況下可以準(zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率,可以 用于有串口通訊的場(chǎng)合)/12mhz(產(chǎn)生精確的us級(jí)時(shí)歇,方便定時(shí)操作)。3.8.2復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位電路如圖3.14所示。圖3.14 單片機(jī)復(fù)位電路系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位電路:由電容串聯(lián)電阻回路構(gòu)成,其中電容電壓不會(huì)突

38、變，從圖中我們可以知道,當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí),rst腳將會(huì)出現(xiàn)高電平,并且,這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的rc值來(lái)決定.典型的51單片機(jī)當(dāng)rst腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位,所以,適當(dāng)組合rc的取值就可以保證可靠的復(fù)位.一般教科書(shū)推薦c 取10u,r取8.2k.當(dāng)然也有其他取法的,原則就是要讓rc組合可以在rst腳上產(chǎn)生不少于2個(gè)機(jī)周期的高電平.手動(dòng)復(fù)位：當(dāng)系統(tǒng)需要進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位時(shí)，可按下復(fù)位按鈕，此時(shí)電路中+5v電源經(jīng)由按鈕，電阻r7與gnd構(gòu)成回路，此時(shí)單片機(jī)rst管腳輸入為高電平，因?yàn)閱纹瑱C(jī)rst端輸入為高電平時(shí)復(fù)位，因此此時(shí)單片機(jī)即進(jìn)行復(fù)位。3.9單片機(jī)電源部分電源產(chǎn)生電路如圖

39、3.15所示。 圖3.15 +5v穩(wěn)壓電源產(chǎn)生電路圖3.15電路為+5v電壓的穩(wěn)壓電源產(chǎn)生電路。其工作過(guò)程為：首先220v交流電流經(jīng)變壓器，使220v交流電變壓為低壓交流信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)橋式整流電路轉(zhuǎn)換為不太穩(wěn)定的直流電壓信號(hào)。但該直流電壓經(jīng)過(guò)lm7805的穩(wěn)壓和電容c3的濾波后，便會(huì)在穩(wěn)壓電源的輸出端輸出高精度，穩(wěn)定度好的+5v輸出電壓，可以為單片機(jī)提供合適的電源信號(hào)。3.10液晶屏顯示液晶一般從表面上看只是表現(xiàn)為一種液體，但它的分子結(jié)構(gòu)又表現(xiàn)出了固體的形態(tài)。其分子形態(tài)就像是處于磁場(chǎng)中的金屬粒子一樣，一旦外界出現(xiàn)磁場(chǎng)其粒子就會(huì)按照磁場(chǎng)的方向有序排列。如果對(duì)磁場(chǎng)加以控制，那么這些粒子就會(huì)按照我們

40、心中所想的那樣排列出我們需要的圖形。此時(shí)液晶分子內(nèi)部允許光線穿透出來(lái)；光線穿透液晶所顯示的圖樣可以根據(jù)之前液晶排列的圖形而定，這種特性又表現(xiàn)為固體的性質(zhì)。液晶其實(shí)是一種有機(jī)物，其分子形狀為長(zhǎng)棒性。在沒(méi)有任何干擾下，這些分子的長(zhǎng)軸基本保持平行。液晶屏正常工作的第一個(gè)特點(diǎn)是必須將液晶處于兩個(gè)列有細(xì)槽的平面之間。同時(shí)這個(gè)平面上的槽必須要互相垂直，也就是說(shuō)，如果一個(gè)平面上的液晶分子是東西方向排列，那么另一平面上的分子必須南北方向排列，而處于這兩個(gè)平面之間的分子就會(huì)扭轉(zhuǎn)處90度。由于光線是沿著液晶分子排列的方向傳播的，因此光線穿過(guò)液晶時(shí)也會(huì)與液晶分子一樣呈現(xiàn)被扭轉(zhuǎn)90度的狀態(tài)。但是當(dāng)我們?cè)谝壕霞右粋€(gè)電

41、壓信號(hào)時(shí)，就可以使液晶分子不發(fā)生扭轉(zhuǎn)，同時(shí)光線透過(guò)液晶時(shí)可以直射過(guò)去。lcd的另一個(gè)特點(diǎn)就是它工作過(guò)程中依賴于光線本身屬性還有液晶本身的濾光片質(zhì)量，極化濾光片的實(shí)際就是一系列越來(lái)越細(xì)的平行線。這些線會(huì)形成一張網(wǎng)，這張網(wǎng)可以阻斷一切不與這些線平行的光線，極化濾光片的線正好與第一個(gè)互相垂直，所以可以將已經(jīng)極化的光線完全阻斷。 因此在這個(gè)時(shí)候只有兩個(gè)濾光片線完全的相互平行或者光線被扭轉(zhuǎn)到與第二個(gè)極化濾光片相匹配時(shí)，光線才能完全穿透。所以在正常情況下應(yīng)當(dāng)阻斷所有試圖穿過(guò)液晶的光線穿過(guò)。其引腳如圖3.16所示。圖3.16 lcd引腳圖1602采用16腳接口，其中：第1腳：vss為電源地第2腳：vcc接5

42、v電源正極第3腳：v0為液晶顯示屏對(duì)比度調(diào)整輸入端口，該端口與正電源直接相連時(shí)對(duì)比度最弱，屏幕顯示最淡；接地時(shí)對(duì)比度最高，屏幕顯示最濃(但是也不可將對(duì)比度調(diào)節(jié)過(guò)高，如果對(duì)比度過(guò)高則會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，看不清屏幕數(shù)據(jù))。第4腳：rs為寄存器選擇輸入端口，該端口輸入為高電平0時(shí)選擇指令寄存器，為低電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器。第5腳：rw為讀寫信號(hào)輸入端，若輸入為高電平1時(shí)則進(jìn)行讀操作，若輸入為低電平(0)時(shí)則進(jìn)行寫操作。第6腳：e(或en)端為使能(enable)端,該端口為高電平(1)時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。第714腳：d0d7為一個(gè)8位雙向數(shù)據(jù)控制端。lcd液晶顯示電路如圖3.17所示。圖3.

43、17 lcd液晶顯示電路單片機(jī)p3.4p3.5口作為lcd的控制口，p0口作為lcd的并行數(shù)據(jù)口,由于單片機(jī)p0口輸出始終為低電平信號(hào)，因此需接一個(gè)上拉電阻轉(zhuǎn)化為高電平信號(hào)輸入lcd顯示。3.11 空調(diào)控制部分在各種自動(dòng)控制電路中，都存在一個(gè)高壓電路與一個(gè)低壓電路：低壓電路稱為控制電路，高壓電路稱為主電路。為了安全起見(jiàn)，一般利用低壓控制電路來(lái)控制高壓主電路一方面要使低壓的電子電路的控制信號(hào)能夠控制高壓電氣電路。該系統(tǒng)繼電器模塊的電路圖如圖3.18。 圖3.18 空調(diào)控制電路該控制電路原理為當(dāng)單片機(jī)p3.7口輸出為高電平時(shí)，npn型三極管的基極為高電平，基極與發(fā)射極導(dǎo)通，從而使得集電極與發(fā)射極導(dǎo)

44、通形成回路，繼電器動(dòng)作，空調(diào)啟動(dòng)。當(dāng)單片機(jī)p3.7口輸出為低電平，三極管基極與發(fā)射極未導(dǎo)通，集電極與發(fā)射極不構(gòu)成回路，繼電器還原，空調(diào)關(guān)閉。3.12 空調(diào)用電信息上傳用電信息上傳網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)使人們可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，信息傳遞的關(guān)鍵部分。該部分技術(shù)大大提升了生活的智能化，是實(shí)現(xiàn)智能化用電信息管理的關(guān)鍵技術(shù)。用電信息上傳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般可分為三個(gè)部分。感知層。該部分可以識(shí)別物理信號(hào)，通過(guò)傳感器，單片機(jī)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)電流，電壓，功率，功率因數(shù)，用電量等信息識(shí)別。網(wǎng)絡(luò)層。該部分主要將感知層中的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞，提供高可靠，高安全的數(shù)據(jù)傳輸，其主要由接入網(wǎng)與核心網(wǎng)組成。網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)是以光線網(wǎng)絡(luò)為主，并以數(shù)字微波網(wǎng)為

45、輔，接入網(wǎng)是以光纖網(wǎng)，230mhz無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)為主，主要實(shí)現(xiàn)將感知層數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)用層。應(yīng)用層。應(yīng)用層是將感知層數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的應(yīng)用與用戶進(jìn)行互動(dòng)，主要包括應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)備，中間件等，利用基礎(chǔ)設(shè)施為網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)處理，計(jì)算等基礎(chǔ)設(shè)施，能以資源調(diào)用接口，并以此實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，用電信息遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程管理等。依據(jù)任務(wù)需求，本設(shè)計(jì)將利用無(wú)線傳感網(wǎng)，載波通信，光纖通信等通信手段實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)用電信息的網(wǎng)絡(luò)上傳與遠(yuǎn)程管理，該系統(tǒng)主要功能有:用電信息采集，雙向互動(dòng)服務(wù)，用戶用電信息管理，空調(diào)智能控制，互聯(lián)網(wǎng)功能等，根據(jù)三層體系結(jié)構(gòu)，構(gòu)建系統(tǒng)邏輯架構(gòu)如圖3.19所示。圖3.19 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框架4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1交流采樣單

46、片機(jī)計(jì)算方法將電壓有效值公式（4.1） （4.1） 離散化，之后可以用一個(gè)周期所測(cè)得一個(gè)個(gè)瞬時(shí)值來(lái)代替一個(gè)周期內(nèi)正弦電壓函數(shù)值，則 （4.2） 式（4.2）：表示相鄰兩次采樣的時(shí)間差；為第m-1個(gè)時(shí)間間隔所測(cè)得的電壓采樣瞬時(shí)值；n表示1個(gè)周期的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)。若相鄰的兩個(gè)采樣時(shí)間間隔是相等的，即為常數(shù)，我們考慮到n=(t/)+1，則有 （4.3）式（4.3）表示利用一個(gè)周期內(nèi)各采樣點(diǎn)的采樣瞬時(shí)值與每個(gè)周期采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)來(lái)計(jì)算出的電壓信號(hào)有效值。類比這種方法，電流有效值計(jì)算公式如下： （4.4） 計(jì)算有功功率的公式 （4.5）離散化后為 （4.6）式（4.6）： 、表示同一時(shí)間下電流、電壓的采樣值。則

47、功率因數(shù)可以通過(guò)下面公式計(jì)算出來(lái)： （4.7）計(jì)算用電量公式 w=pt （4.8）4.2系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖軟件是系統(tǒng)靈魂，軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。基于空調(diào)智能用電的控制器設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)可以采用標(biāo)準(zhǔn)c語(yǔ)言 編寫,。該軟件系統(tǒng)主要由系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、溫度采集、按鍵設(shè)置、溫度控制六大模塊組成，該結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。 圖4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)框圖系統(tǒng)流程順序?yàn)椋洪_(kāi)始，lcd初始化，溫度傳感器初始化，啟動(dòng)電壓電流采樣，lcd顯示各個(gè)參數(shù)，啟動(dòng)溫度傳感器讀取溫度，掃描鍵盤，比較溫度值與設(shè)定值，超過(guò)設(shè)定值則空調(diào)開(kāi)始制冷，不超過(guò)則繼電器斷開(kāi)，延時(shí)后返回程序初始化，其詳細(xì)流程如圖4.2所示。圖4

48、.2 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)框圖（2）液晶顯示流程圖如圖4.3所示。圖4.3 液晶顯示流程圖（3）溫度采集流程圖如圖4.4所示。圖4.4 溫度采集流程圖（4）鍵盤處理子程序流程圖如圖4.5所示。圖4.5鍵盤處理程序流程圖結(jié) 論本論文對(duì)智能用電做了一些詳細(xì)介紹，并在此基礎(chǔ)上采用交流采樣的方法，設(shè)計(jì)出了以at89c51單片機(jī)為核心部件的空調(diào)智能用電的控制器。主要工作如下所示：第一,分析了國(guó)外家電智能化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，同時(shí)分析了國(guó)內(nèi)在智能用電方面一些現(xiàn)有技術(shù)以及存在的問(wèn)題。第二，列舉出了多種系統(tǒng)方案，并對(duì)其進(jìn)行比較，確定了一個(gè)相對(duì)確定系統(tǒng)方案。第三，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所用的各個(gè)應(yīng)用芯片做出了引腳介紹，功能介紹，并對(duì)

49、硬件設(shè)計(jì)電路的工作原理及工作過(guò)程做出詳細(xì)說(shuō)明。第四，對(duì)系統(tǒng)中at89c51單片機(jī)工作過(guò)程中進(jìn)行了說(shuō)明，并設(shè)計(jì)出了軟件設(shè)計(jì)框圖。通過(guò)該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)用電參數(shù)（包括電壓，電流，功率，功率因數(shù)，用電量）的實(shí)時(shí)測(cè)量，并能通過(guò)溫度傳感器ds18b20對(duì)當(dāng)前室內(nèi)溫度進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)室內(nèi)溫度來(lái)控制空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)可以將空調(diào)的用電參數(shù)，運(yùn)行狀態(tài)上傳網(wǎng)絡(luò)，但本設(shè)計(jì)中也存在一些干擾因素，例如系統(tǒng)工作時(shí)出現(xiàn)，單片機(jī)會(huì)受到其他高頻信號(hào)影響，具有隨機(jī)性，若采用硬件抗干擾措施，由于其局限性，只能抑制一些頻率范圍的干擾信號(hào)。軟件抗干擾方面，其一是采用抑制疊加在模擬輸入信號(hào)上噪聲的影響；其二是由于干擾而使運(yùn)行程序發(fā)生混

50、亂，導(dǎo)致程序亂飛或陷入死循環(huán)時(shí)，可以利用軟件冗余、軟件陷阱“看門狗”等技術(shù)使程序納入正軌。致 謝歷時(shí)四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，我查閱了好多資料和書(shū)籍，不僅去之前學(xué)過(guò)的課程有了更加深入的了解，同時(shí)又學(xué)到了很多新的知識(shí)。為以后走向工作奠定了基礎(chǔ)。首先我要衷心的感謝陳老師。從最初的論文選題、信息收集到論文的撰寫工作陳老師都給與了我很大的幫助。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期，陳老師耐心的為我講解了本設(shè)計(jì)要達(dá)到的要求，讓我明白總體框架，以及，以及特別細(xì)心的修改論文，陳老師這種踏實(shí)的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度備受感激。同時(shí)再設(shè)計(jì)中，李學(xué)長(zhǎng)也對(duì)提供了很大的幫助在此，特向陳老師和李學(xué)長(zhǎng)表達(dá)我深深的感謝

51、。同時(shí)，感謝學(xué)校為我提供了極好的學(xué)習(xí)條件，學(xué)到了知識(shí)，使我能順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)；感謝電氣工程學(xué)院的各位老師對(duì)我曾經(jīng)的關(guān)心與支持；感謝給過(guò)我?guī)椭乃信笥褌?，祝你們前程似錦！ 鑒于本人的水平有限，錯(cuò)誤之處在所難免，希望各位老師賜教，在此向大家表示由衷的感謝。參 考 文 獻(xiàn)1王曉丹.純電動(dòng)客車空調(diào)系統(tǒng)參數(shù)匹配與設(shè)計(jì)研究d.吉林大學(xué),2009.2董愛(ài)華,李金麗. 一種基于單片機(jī)電壓采樣的功率因數(shù)在線檢測(cè)j. 微計(jì)算機(jī)信息,2010,17:98-99+110.3董愛(ài)華,李金莉. 一種基于電壓采樣的功率因數(shù)在線測(cè)量電路a. 中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì).第七屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集c.中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì):,

52、2009:5.4梁清華,梅立風(fēng),張鍵. 電能質(zhì)量與諧波測(cè)量技術(shù)講座第五講 用單片機(jī)測(cè)量功率因數(shù)j. 儀表技術(shù),1999,05:43-44.5白連平,王晶,馬文忠. 用單片機(jī)測(cè)量電機(jī)功率的一種新方法j. 石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1997,01:111-112+122.6戴克中. 采用8031單片機(jī)測(cè)量電壓頻率的方法j. 自動(dòng)化與儀表,1998,06:25-26.7張琪,馮占飛,宋保業(yè). 一種電能測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)j. 中國(guó)科技信息,2015,01:170-171.8楊德超,楊旭,李釗,趙皖豫. 電能計(jì)量裝置計(jì)量準(zhǔn)確性影響因素分析j. 智能電網(wǎng),2015,02:157-163.9周艷. 基于單

53、片機(jī)的萬(wàn)用表設(shè)計(jì)j. 科技視界,2015,04:117-118.10邱關(guān)源.電路m. 北京：高等教育出版社, 2006.11譚浩強(qiáng). c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)m. 北京：清華大學(xué)出版社, 2011.12柳敏. 智能用電綜合服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)d.華北電力大學(xué),2012.13張迎. 智能用電信息采集管理系統(tǒng)優(yōu)化研究d.華北電力大學(xué),2013.14楊躍平,王驍,項(xiàng)斌,劉曉芳. 智能用電管理系統(tǒng)研究j. 電力需求側(cè)管理,2014,06:39-42.15徐長(zhǎng)軍,張宏權(quán),張西華. ipm智能功率模塊的設(shè)計(jì)與分析j. 世界電子元器件,2008,09:82-84.16李會(huì)容,張雪峰,方民憲. dsp技術(shù)在智能功率表中的應(yīng)用j

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