畢業(yè)設(shè)計（論文）-基于單片機的空調(diào)控制器設(shè)計

1、畢 業(yè) 設(shè) 計基于單片機的空調(diào)控制器設(shè)計學(xué)院名稱工程學(xué)院 專業(yè)名稱論文提交日期2021年5月 論文辯論日期年 月辯論委員會主席 _評 閱 人 _摘 要在自動控制領(lǐng)域中，溫度檢測與控制占有很重要地位。溫度測控系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和在人們的生活領(lǐng)域，也得到了廣泛應(yīng)用。因此，溫度傳感器的應(yīng)用數(shù)量居各種傳感器之首。目前，溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字集成式方向飛速開展。本論文概述了溫控器的開展及根本原理，介紹了溫度傳感器的原理及特性。分析了各種溫度傳感器的優(yōu)劣。在此根底上描述了系統(tǒng)研制的理論根底，溫度采集等局部的電路設(shè)計，并對測溫系統(tǒng)的一些主要參數(shù)進(jìn)行了討論。同時在介紹溫度控制系統(tǒng)功能的根底上，提出

2、了系統(tǒng)的總體構(gòu)成。針對測溫系統(tǒng)溫度采集、接收、處理、顯示局部的總體設(shè)計方案進(jìn)行了論證，進(jìn)一步介紹了單片機在系統(tǒng)中的應(yīng)用，分析了系統(tǒng)各局部的硬件及軟件實現(xiàn)。利用Proteus7.1進(jìn)行了可行性的仿真，利用Protel DXP 2004進(jìn)行了電路原理圖的繪制，和PCB的制作。試驗證明，這套溫度控制器具有較強的可操作性，很好的可拓展性，控制簡單方便。本文詳細(xì)介紹了一種以單片機89C52為核心的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)?？照{(diào)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計原理以到達(dá)更優(yōu)的系統(tǒng)性能為目的，由單片機完成數(shù)據(jù)的采集，處理，顯示。該系統(tǒng)以在普通環(huán)境下測量到的溫度值為確定條件，利用單片機控制空調(diào)制冷和制暖來到達(dá)所需溫度。課題初步方案

3、是在普通環(huán)境下的測溫，系統(tǒng)的設(shè)計及器件的選擇也正是在這個根底上進(jìn)行的。關(guān)鍵詞：DS18B20 單片機 溫度控制 LED顯示目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc230489923 1 前言 PAGEREF _Toc230489923 h 1 HYPERLINK l _Toc230489924 2 設(shè)計任務(wù) PAGEREF _Toc230489924 h 1 HYPERLINK l _Toc230489925 3 系統(tǒng)方案確實定 PAGEREF _Toc230489925 h 2 HYPERLINK l _Toc230489926 3.1 溫度傳感器產(chǎn)品分類與選

4、擇 PAGEREF _Toc230489926 h 2 HYPERLINK l _Toc230489927 3.1.1 常用的測溫方法 PAGEREF _Toc230489927 h 2 HYPERLINK l _Toc230489928 3.1.2 溫度傳感器產(chǎn)品分類 PAGEREF _Toc230489928 h 2 HYPERLINK l _Toc230489929 3.1.3 溫度傳感器的選擇 PAGEREF _Toc230489929 h 4 HYPERLINK l _Toc230489930 3.2 總體方案確實定 PAGEREF _Toc230489930 h 5 HYPERLI

5、NK l _Toc230489931 4 系統(tǒng)電路總體設(shè)計 PAGEREF _Toc230489931 h 8 HYPERLINK l _Toc230489932 4.1 系統(tǒng)工作原理 PAGEREF _Toc230489932 h 8 HYPERLINK l _Toc230489933 4.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc230489933 h 8 HYPERLINK l _Toc230489934 4.2.1 溫度采集電路 PAGEREF _Toc230489934 h 8 HYPERLINK l _Toc230489935 4.2.2 信號處理與控制電路 PAGEREF _To

6、c230489935 h 9 HYPERLINK l _Toc230489936 4.2.3 溫度顯示電路 PAGEREF _Toc230489936 h 11 HYPERLINK l _Toc230489937 4.2.4 溫度設(shè)置電路 PAGEREF _Toc230489937 h 14 HYPERLINK l _Toc230489938 4.2.5 控制指示電路 PAGEREF _Toc230489938 h 15 HYPERLINK l _Toc230489939 系統(tǒng)軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc230489939 h 15 HYPERLINK l _Toc230489940 4

7、.3.1 DS18B20數(shù)據(jù)通信概述 PAGEREF _Toc230489940 h 15 HYPERLINK l _Toc230489941 4.3.2 軟件程序設(shè)計 PAGEREF _Toc230489941 h 17 HYPERLINK l _Toc230489942 5 系統(tǒng)的調(diào)試 PAGEREF _Toc230489942 h 20 HYPERLINK l _Toc230489943 5.1 單片機89C52的調(diào)試 PAGEREF _Toc230489943 h 20 HYPERLINK l _Toc230489944 5.2 程序調(diào)試過程中遇到的問題和解決方法 PAGEREF _T

8、oc230489944 h 21 HYPERLINK l _Toc230489945 5.3 調(diào)試結(jié)果 PAGEREF _Toc230489945 h 21 HYPERLINK l _Toc230489946 6 結(jié)論 PAGEREF _Toc230489946 h 22 HYPERLINK l _Toc230489947 致 謝 PAGEREF _Toc230489947 h 23 HYPERLINK l _Toc230489948 參 考 文 獻(xiàn) PAGEREF _Toc230489948 h 24 HYPERLINK l _Toc230489949 Abstract PAGEREF _T

9、oc230489949 h 25 HYPERLINK l _Toc230489950 附錄 PAGEREF _Toc230489950 h 26畢業(yè)設(shè)計成績評定表1 前言現(xiàn)代信息技術(shù)的三大根底是信息采集控制(即溫度控制器技術(shù))、信息傳輸(通信技術(shù))和信息處理(計算機技術(shù))。溫度控制器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度控制器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量日漸上升。近百年來,溫控器的開展大致經(jīng)歷了以下兩個階段：(1)模擬，集成溫度控制器；(2)智能數(shù)碼溫控器。目前,國際上新型溫控器正從模擬式向數(shù)字式，由集成化向智能化，網(wǎng)絡(luò)化的方向開展。溫度控制器是一種溫度控制裝置，它根據(jù)用戶

10、所需溫度與設(shè)定溫度之差值來控制中央空調(diào)末端之水閥風(fēng)閥及風(fēng)機，從而到達(dá)改變用戶所需溫度的目的。實現(xiàn)以上目的的方法理論上有很多，但目前業(yè)界主要有機械式溫度控制器及智能電子式兩大系列。 普通風(fēng)機盤管空調(diào)溫控器根本上是一個獨立的閉環(huán)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要由溫度傳感器、雙位控制器、溫度設(shè)定機構(gòu)、手動三速開關(guān)和冷熱切換裝置組成。其控制原理是空調(diào)溫控器根據(jù)溫度傳感器測得的室溫與設(shè)定值的比擬結(jié)果發(fā)生雙位控制信號，控制冷熱水循環(huán)管路電動水閥兩通閥或三通閥的開關(guān)，即用切斷和翻開盤管內(nèi)水流循環(huán)的方式，調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度供冷量。 第一代空調(diào)溫控器主要是電氣式產(chǎn)品，空調(diào)溫控器的溫度傳感器采用雙金屬片或氣動溫包，通過“給定溫度盤調(diào)

11、整預(yù)緊力來設(shè)定溫度，風(fēng)機三速開關(guān)和季節(jié)轉(zhuǎn)換開關(guān)為潑檔式機械開關(guān)。這類空調(diào)溫控器產(chǎn)品普遍存在“溫度設(shè)定分度值過粗、“時間常數(shù)太大、“機械開關(guān)易損壞等問題。 第二代空調(diào)溫控器為電子式產(chǎn)品，溫度傳感器采用熱敏電阻或熱電阻，局部產(chǎn)品的溫度設(shè)定和風(fēng)速開關(guān)通過觸摸鍵和液晶顯示屏實現(xiàn)人機交互界面，冷熱切換自動完成，運算放大電路和開關(guān)電路實現(xiàn)雙位調(diào)節(jié)。這類智能空調(diào)溫控器產(chǎn)品改善了人機交互界面，解決了“溫度設(shè)定分度值過粗等問題，但仍存在“控制精度不高、“時間常數(shù)大、“操作較復(fù)雜等問題。 目前國內(nèi)外生產(chǎn)廠家正在研究開發(fā)第三代智能型室溫空調(diào)溫控器，應(yīng)用新型控制模型和數(shù)控芯片實現(xiàn)智能控制?，F(xiàn)在已有國內(nèi)廠家生產(chǎn)出了智能

12、型室溫空調(diào)溫控器，并已應(yīng)用于實際工程。2 設(shè)計任務(wù)設(shè)計題目：基于單片機的空調(diào)控制器設(shè)計設(shè)計要求：1. 溫度控制范圍18-26。2低于18給出一個控制信號，啟動電暖設(shè)備。3高于26時，給出一個控制信號，啟動制冷設(shè)備。4. 能手動調(diào)整和自動調(diào)整。3 系統(tǒng)方案確實定3.1 溫度傳感器產(chǎn)品分類與選擇溫度是日常生活中經(jīng)常遇到的一個物理量，它也是科研和生產(chǎn)中最常見、最根本的產(chǎn)量之一。在很多場合都需要對溫度進(jìn)行測控，而溫度測控離不開溫度傳感器，因此，掌握正確的測溫方法及溫度傳感器的使用方法極為重要。3.1.1 常用的測溫方法 物體受熱后溫度就要升高，任何兩個溫度不同的物體相接觸都必然產(chǎn)生熱交換，直到兩者的溫

13、度到達(dá)平衡為止。據(jù)此，可以選擇某種溫度傳感器與被測物體接觸進(jìn)行溫度測量，這種方法稱為接觸式測溫。接觸式測溫常用于較低溫度的測量。此外，物體受熱后溫度升高的同時還伴有熱輻射，因此，可利用溫度傳感器接收被測物體在不同溫度下輻射能量的不同來測量溫度，這種測溫方法稱為非接觸式測溫。非接觸式測溫常用于高溫測量。3.1.2 溫度傳感器產(chǎn)品分類目前，溫度傳感器沒有統(tǒng)一的分類方法。按輸出量分類有模擬式溫度傳感器和數(shù)字式溫度傳感器。按測溫方式分類有接觸式溫度傳感器和非接觸式溫度傳感器。按類型分類有分立式溫度傳感器含敏感元件、模擬集成式溫度傳感器和智能溫度傳感器即數(shù)字溫度傳感器。模擬式溫度傳感器輸出的是隨溫度變化

14、的模擬量信號。其特點是輸出響應(yīng)速度較快和MPU微處理器接口較復(fù)雜。數(shù)字式溫度傳感器輸出的是隨溫度變化的數(shù)字量，同模擬輸出相比，它輸出響應(yīng)較慢，但容易與MPU接口。下面對工程中常用的溫度傳感器做簡單介紹。電阻式溫度傳感器分為熱電阻式溫度傳感器和熱敏電阻溫度傳感器，他們的特點是自身的電阻值隨溫度而變化。熱敏電阻式利用半導(dǎo)體材料制成的敏感組件，通常所用的熱敏電阻溫度傳感器都是具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，它的電阻率受溫度的影響很大，而且隨溫度的升高而減少，簡稱NTC。其優(yōu)點是靈敏度高，體積小，壽命長，工作穩(wěn)定，易于實現(xiàn)遠(yuǎn)距離；缺點是互換性差，非線性嚴(yán)重。 利用熱電阻溫度系數(shù)隨溫度變化的特性而制成的溫度傳

15、感器。稱為熱電阻溫度傳感器。對于大多數(shù)金屬導(dǎo)體，其電阻值都具有隨溫度升高而增大的特性。由于純金屬的溫度系數(shù)比合金的高，因此均采用純金屬作為熱電阻組件。常用的金屬導(dǎo)體材料有鉑、銅、鐵和鎳。 熱電偶是一種傳統(tǒng)的溫度傳感器，其測溫范圍一般為-50到+1600，最高可達(dá)+2800，并且有較高的測量精度。另外，熱電偶產(chǎn)品已實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，使用時易于選擇，可方便地用計算機做線性補償，因此，至今在測溫領(lǐng)域內(nèi)仍被廣泛使用。它的理論根底是建立在熱電效應(yīng)上，將熱能轉(zhuǎn)化為電能。 集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世紀(jì)80年代問世的。它是將溫度傳

16、感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出功能的專用IC，它屬于最簡單的一種集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一僅測量溫度、測溫誤差小、價格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗，適合遠(yuǎn)距離測溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)。外圍電路簡單，它是目前在國內(nèi)外應(yīng)用較為普遍的一種集成傳感器。 智能溫度傳感器亦稱數(shù)字溫度傳感器是在20世紀(jì)90年代中期問世的。智能溫度傳感器是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)的結(jié)晶，它也是集成溫度傳感器領(lǐng)域中最具活力和開展前途的一種新產(chǎn)品。目前，行許多著名的集成電路生產(chǎn)已開發(fā)出上百種智能溫度傳感器產(chǎn)品。 智能溫度傳感器具有以下三個顯著特點：

17、第一，能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器MCU；第二，能以最簡方式構(gòu)成高性價比、多功能的智能化溫度測控系統(tǒng)；第三，它是在硬件的根底上通過軟件來實現(xiàn)測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D傳感器、存儲器或存放器和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路控制器、中央控制器CPU、隨機存取儲存器RAM和只讀存儲器ROM。3.1.3 溫度傳感器的選擇在介紹溫度傳感器的選擇原那么之前，首先介紹在測控系統(tǒng)中選擇傳感器的總原那么，本原那么適用于各種傳感器的選擇?，F(xiàn)代傳感器在原理和結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)具體的測控目的、測控對象以及測控環(huán)境合理地選擇傳感器，

18、是單片機測控系統(tǒng)首先要解決的溫度。當(dāng)傳感器選定之后，與之相配套的測控電路也就可以確定了。測控結(jié)果的成敗，在很大程度取決于傳感器的選擇是否合理。作為單片機測控系統(tǒng)前向通道的關(guān)鍵部件，在選擇傳感器時應(yīng)考慮一下幾個方面：1根據(jù)測控對象與測控環(huán)境確定傳感器的類型首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選擇，哪一種原理的傳感器更為適宜，那么需要根據(jù)被測量對象的特點和傳感器的使用條件綜合考慮一下一些具體問題：1傳感器的量程；2被測位置對傳感器體積的要求；3測量方式為接觸式還是非接觸式；4傳感器信號的引出是有線還是無線；5是購置

19、傳感器還是自行研制傳感器以及價格因素等。 在綜合考慮上述因素之后就能確定選擇何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。2靈敏度的選擇 通常情況下，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。3頻率響應(yīng)特性 傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍，傳感器的頻率響應(yīng)好，可測的信號頻率范圍就寬，傳感器的輸出信號必須在允許的頻率范圍內(nèi)保持不失真，實際上傳感器的響應(yīng)總有一定得延遲，希望延遲時間越來越好。4線性范圍 傳感器的線形范圍是指輸出信號與輸入量成正比的范圍。從理論上講，在此范圍內(nèi)靈敏度應(yīng)保持定值。傳感器的線性范圍越寬，其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當(dāng)傳感器

20、的種類確定之后首先要看其量程是否滿足要求。5穩(wěn)定性 傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強的環(huán)境適應(yīng)能力。6精度的選擇精度是傳感器的一個重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個測控系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要能滿足整個測控系統(tǒng)的精度要求就可以了，不必選得太高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比擬廉價和簡單的傳感器。溫度傳感器技術(shù)被廣泛應(yīng)用于消費類電子產(chǎn)品、玩具、家用電子產(chǎn)品、工業(yè)測控系統(tǒng)以及個人計算

21、機應(yīng)用中。傳統(tǒng)上分立式溫度傳感器是最常用的溫度傳感器元件，而集成溫度傳感器特點是測溫誤差小、價格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗，適合遠(yuǎn)距離測溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單，它是目前在國內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種溫度傳感器。綜上所述，不同的傳感器具有不同的應(yīng)用場合，由于在溫度測控系統(tǒng)中，傳感器是前向通道的關(guān)鍵部件，因此選擇適宜的傳感器是非常重要的。選擇的原那么要考慮溫度范圍、溫控精度、測溫場合、價格等幾方面的因素。3.2 總體方案確實定考慮到該制冷控制系統(tǒng)功能比擬少，由單片機控制即可實現(xiàn)。而89C52單片機體積小、重量輕、抗干擾能力強、對環(huán)境要求不高、價格低廉、可靠性高、靈

22、活性好,故本系統(tǒng)選擇采用89C52單片機。在溫度采集方面，在設(shè)計開始時就準(zhǔn)備了兩種方案：一種是采用熱敏電阻式傳感器和ADC0809轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。總體方案示意圖如圖1所示： 圖1 熱敏電阻式溫度控制器具體方案如下：溫度傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后由P0口輸入。ADC0809由P3.0啟動轉(zhuǎn)換，由P3.1控制輸出。信號傳輸采用無條件輸入方式，啟動A/D轉(zhuǎn)換后延時100微妙從P0口采集數(shù)據(jù)。時間延遲由T0實現(xiàn)。具體系統(tǒng)電路圖如圖2所示：圖2 熱敏電阻式溫度控制器電路圖另一種是采用單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。DSB18B20S數(shù)字溫度計提供9到12位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度

23、信息經(jīng)過單線接口送入DS18B20送出，因此從中央處理器到DS18B20僅需連接一條線和地，讀寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，甚至不需要外部電源。而總體方案和系統(tǒng)電路圖方面根本上和熱敏式傳感器相同，只在數(shù)據(jù)采集方面有所差異。具體電路圖如圖3所示。圖3 數(shù)字傳感器式溫度控制器根據(jù)上述選擇傳感器的原那么，考慮到模擬量輸出傳感器會帶來許多不便，具體表達(dá)在接線多、信號處理復(fù)雜等，在硬件實現(xiàn)方面比擬困難。而且在上面也已經(jīng)提及，熱敏電阻式溫度傳感器互換性差，非線性嚴(yán)重。而數(shù)字溫度傳感器DS18B20接線簡單，數(shù)字輸出量能直接作為單片機的輸入數(shù)據(jù)， 同時考慮到只是在普通環(huán)境下測量，無論在靈敏

24、度、線性范圍、穩(wěn)定性，還是在精度方面，DS18B20的強大功能已足夠滿足設(shè)計需要。但是DS18B20也有缺點，就是軟件實施方面比擬復(fù)雜，但相對于模擬量輸出的硬件實現(xiàn)方面來說會簡單很多。在本次設(shè)計中，溫度數(shù)據(jù)采集用到的傳感器是DS18B20。4 系統(tǒng)電路總體設(shè)計4.1 系統(tǒng)工作原理該空調(diào)控制系統(tǒng)用到89C52單片機作為系統(tǒng)的CPU進(jìn)行控制控制，由數(shù)字傳感器DS18B20進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，89C52對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各種信號。而這些信號將分別作為LED數(shù)碼管顯示的信號輸入和啟動制冷設(shè)備、電暖設(shè)備的輸入。同時將利用單片機的其它使能端口實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位，手動調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié)。4.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系

25、統(tǒng)的硬件局部主要可分為溫度采集電路，信號處理與控制控制，溫度顯示電路，溫度調(diào)節(jié)電路，控制指示電路五大局部。4.2.1 溫度采集電路本系統(tǒng)中采集溫度使用的是DS18B20數(shù)字溫度傳感器。 DS18B20是Dallas 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的世界上第一片支持 “一線總線接口的溫度傳感器。與之前的傳感器相比，DS18B20體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。一線總線獨特而且經(jīng)濟(jì)的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。DS18B20 “一線總線數(shù)字化溫度傳感器支持“一線總線接口，測量溫度范圍為 -55到+125，在-10到+85范圍內(nèi),精度為?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線的數(shù)字方式傳輸，

26、大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V到5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更廉價，體積更小。DS18B20可以程序設(shè)定9到12位的分辨率，精度為。當(dāng)分辨率為12位時，轉(zhuǎn)換時間為750ms。使得用戶可選擇更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍和分辨率設(shè)定，同時用戶設(shè)定的報警溫度存儲在EEPROM中，掉電后依然保存。DS18B20一般為三極管型封裝，其引腳圖如圖4所示。這三個引腳分別為：GND電源地；QD數(shù)字信號輸入/輸出端；VDD外接供電電源可選5V。圖4 DS18B20引

27、腳圖在單片機89C52中，輸入/輸出端口分別P0、P1、P2、P3。其中P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動吸收或輸出電流方式4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻吧端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被電阻拉低的引腳會輸出一個電流。P3端口還用于一些復(fù)用功能，其復(fù)用功能如表1所列。表1 單片機89C52-P3口的功能及在本系統(tǒng)中的應(yīng)用端口引腳復(fù)用功能本系統(tǒng)接口分配RXD串行口輸入口與手動升溫按鈕連接TXD串行口輸出口與手動降溫按鈕連接INT0外部中斷與手動調(diào)節(jié)確認(rèn)按鈕連接INT1外部中斷1與DS18B20的

28、I/O端口通訊T0定時器0的外部輸入與高溫報警的二極管連接T1定時器1的外部輸入與低溫報警的二極管連接WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通備用RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通備用在該系統(tǒng)中，DS18B20的數(shù)字信號輸入/輸出端連接到89C52的P3.3中，作為89C52的數(shù)據(jù)輸入。4.2.2 信號處理與控制電路信號處理與控制采用52單片機根本電路。此電路以52單片機為核心，52的具體引腳圖如圖5。在該系統(tǒng)中，要使單片機實現(xiàn)信號處理與控制，那么要使單片機的20腳GND接地，40腳Vcc和31腳/EA接正5V電源。18、19腳XTAL2、XTAL1接12MHz的晶振和兩個電容，組成片內(nèi)振蕩電路，為單片機提供時鐘脈沖。

29、9腳RST接按鍵復(fù)位電路，提供復(fù)位信號給單片機。圖5 89C52引腳圖 89C52芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。兩個電容通常取30pF左右，穩(wěn)定頻率并對震蕩頻率有微調(diào)作用。如圖6所示。圖6 晶振電路 手動復(fù)位是通過接通一按鈕開關(guān)，使單片機進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。系統(tǒng)上電運行后，假設(shè)需要復(fù)位，那么通過手動復(fù)位來實現(xiàn)的。如圖7所示。圖7 手動復(fù)位電路4.2.3 溫度顯示電路本系統(tǒng)中，溫度顯示硬件由74HC138八位二進(jìn)制譯十進(jìn)制譯碼器，74HC245信號功率放大和四位一體共陰數(shù)碼管構(gòu)成

30、。四位一體共陰數(shù)碼管四位一體共陰數(shù)碼管引腳圖如圖8所示。它的1、4、5、7腳為位選腳，分別對應(yīng)從左到右四個數(shù)碼管，輸入低電平選通。剩下的其他引腳為數(shù)據(jù)輸入腳，此電路中數(shù)碼管的8個數(shù)據(jù)引腳a、b、c、d、e、f、g、dp。圖8 LED數(shù)碼管引腳圖 八位二進(jìn)制譯十進(jìn)制譯碼器由于要對四位一體共陰數(shù)碼管提供位選信號，供其選通四個數(shù)碼管,所以在系統(tǒng)中使用了74HC138八位二進(jìn)制譯十進(jìn)制譯碼器。其引腳圖如圖9所示。引腳說明：第1、2、3腳A、B、C二進(jìn)制輸入腳。第4、5、6腳片選信號控制，只有在4、5腳為“0，6腳為“1時，才會被選通，輸出受A、B、C信號控制。其它任何組合方式將不被選通，且Y0Y7輸出

31、全為“1。第8腳為GND，電源地。第15腳為VCC，電源正極。 圖9 74HC138引腳圖74HC138的1、2、3腳分別與單片機的P1.0、P1.1、P1.2腳相連，單片機的這三個管腳輸出選通二進(jìn)制信號，輸入到74HC138譯碼，由74HC138的Y0至Y7腳本電路只用了Y0、Y1、Y3將譯碼十進(jìn)制信號輸出到四位一體共陰數(shù)碼管，以到達(dá)對數(shù)碼管的位選作用。譯碼電路如圖10所示。圖10 譯碼電路信號功率放大電路為了使LED能夠獲得足夠的功率顯示溫度，在本系統(tǒng)中采用了74HC245功率放大器，把單片機處理后的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)由74HC245進(jìn)行功率放大后，再把它輸入給LED數(shù)碼管顯示。74HC245引腳

32、圖如圖11所示。引腳說明：第1腳DIR，為輸入輸出端口轉(zhuǎn)換用，DIR=“1高電平時信號由“A端輸入“B端輸出，DIR=“0低電平時信號由“B端輸入“A端輸出。第2到9腳“A信號輸入輸出端，A1=B1A8=B8，A1與B1是一組，如果DIR=“1,G=“0那么A1輸入B1輸出，其它類同。如果DIR=“0G=“0那么B1輸入A1輸出，其它類同。第11到18腳“B信號輸入輸出端，功能與“A端一樣，不再贅述。 圖11 74HC245引腳圖第19腳G使能端，假設(shè)該腳為“1，A/B端的信號將不導(dǎo)通，只有為“0時A/B端才被啟用，該腳也就是起到開關(guān)的作用。第10腳GND，電源地。第20腳VCC，電源正極。本

33、電路選擇DIR=“1，G=“0那么A1輸入B1輸出，單片機P2口輸出顯示8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號到74HC245的A1A8腳，使信號功率放大，再通過B1到B8腳輸出到四位一體共陰數(shù)碼管數(shù)據(jù)腳，驅(qū)動數(shù)碼管顯示。具體電路圖如圖12所示。圖12 信號功率放大電路圖4.2.4 溫度設(shè)置電路溫度調(diào)節(jié)由三個不鎖按鍵電路實現(xiàn)。電路圖如圖13所示。按鍵K1一端與單片機的外部中斷0/INT0,12腳相連，另一端接地。其功能是當(dāng)按鍵按下一次時，給單片機一個低電平，進(jìn)入溫度設(shè)定狀態(tài)；再次按下時，那么退出溫度設(shè)定狀態(tài)。按鍵K2、K3，一端接地，另一端與單片機的10腳、11腳相連，其功能是每按下一次按鍵，溫度顯示值加1或減1

34、。圖13 溫度設(shè)置電路4.2.5 控制指示電路控制指示電路由兩個彩燈構(gòu)成，由單片機P3.4引腳14、P3.5(引腳15，見表1)輸出控制信號，控制彩燈的亮滅。在該系統(tǒng)中，當(dāng)溫度超過26攝氏度時，單片機P3.5輸出高電平，驅(qū)動高溫彩燈亮，啟動制冷設(shè)備。當(dāng)溫度低于18攝氏度時，單片機P3.4輸出高電平，驅(qū)動低溫彩燈亮，啟動電暖設(shè)備。當(dāng)不滿足條件時，彩燈熄滅。系統(tǒng)軟件設(shè)計 4.3.1 DS18B20數(shù)據(jù)通信概述 和DS18B20通信，其命令序列有3步：初始化、ROM命令跟隨需要交換的數(shù)據(jù)和功能命令跟隨需要交換的數(shù)據(jù)。每次訪問DS18B20，必須嚴(yán)格遵守這個命令時序，如果出現(xiàn)序列混亂，那么單總線那么單

35、總線器件不會響應(yīng)主機。這個準(zhǔn)那么對于搜索ROM命令和報警搜索命令例外，在執(zhí)行兩者中任何一條命令之后，主機不能執(zhí)行其后的功能命令，而必須返回至第一步。初始化單總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，初始化過程由主機發(fā)出的復(fù)位脈沖和從機響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成，應(yīng)答脈沖使主機知道總線上有從機設(shè)備且準(zhǔn)備就緒。ROM命令在主機檢測到應(yīng)答脈沖后，就可以發(fā)出ROM命令。ROM命令與各個從機設(shè)備的唯一64位ROM代碼相關(guān)，允許主機在單總線上連接多個從機設(shè)備時，指定操作某個從機設(shè)備。ROM命令還允許能夠檢測到總線上有多少個從機設(shè)備及其設(shè)備類型，或者有沒有設(shè)備處于報警狀態(tài)。(1)搜索ROMF0h當(dāng)系統(tǒng)初始上電時，主機

36、必須找出總線上所有從機設(shè)備的ROM代碼，這樣主機才能夠判斷出從機的數(shù)目和類型。主機通過重復(fù)執(zhí)行搜索ROM循環(huán)搜索ROM命令跟隨著位數(shù)據(jù)交換，以找出總線上所有的從機設(shè)備。如果總線只有一個從機設(shè)備，那么可以采用讀ROM命令來替代搜索ROM命令。在每次執(zhí)行完搜索ROM循環(huán)后，主機必須返回至命令序列的第一步：初始化。2讀ROM33h僅適合于單節(jié)點該命令僅適用于總線上只有一個從機設(shè)備，它允許主機直接讀出從機的64位ROM代碼，而無須執(zhí)行搜索ROM過程。如果該命令用于多節(jié)點，系統(tǒng)那么必然發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，因為每個從機設(shè)備都會響應(yīng)該命令。3匹配ROM55h匹配ROM命令跟隨64位ROM代碼，從而允許主機訪問多節(jié)

37、點系統(tǒng)中某個指定的從機設(shè)備。僅當(dāng)從機完全匹配64位ROM代碼時，才會響應(yīng)主機隨后發(fā)出的功能命令，其他設(shè)備將處于等待復(fù)位脈沖狀態(tài)。4跳躍ROMCCh(僅適合于單節(jié)點) 主機能夠采用該命令同時訪問總線上的所有從機設(shè)備，而無須發(fā)出任何ROM代碼信息。例如，主機通過在發(fā)出跳越ROM命令后，跟隨轉(zhuǎn)換溫度命令44h就可以同時命令總線上所有的DS18B20開始轉(zhuǎn)換速度，這樣大大節(jié)省了主機的時間。注意：如果跳越ROM命令跟隨的是讀操作命令，那么該命令只能應(yīng)用于單節(jié)點系統(tǒng)，否那么將由于多個節(jié)點都響應(yīng)該命令而引起數(shù)據(jù)沖突。5報警搜索Ech 除那些設(shè)置了報警標(biāo)志的從機響應(yīng)外，該命令的工作方式完全等同于搜索ROM命令

38、，該命令允許主機設(shè)備判斷哪些從機設(shè)備發(fā)生了報警如最近的測量溫度過高或過低等。同搜索ROM命令一樣，在完成報警搜索循環(huán)后，主機必須返回至命令序列的第一步。功能命令在主機發(fā)出ROM命令，以訪問某個指定的DS18B20，接著就可以發(fā)出DS18B20的某個功能命令。這些命令允許主機寫入或讀出DS18B20的存儲器，啟動溫度轉(zhuǎn)換以及判斷從機的供電方式。1讀RAM存儲器BEh 此命令讀RAM存儲器的內(nèi)容，開始讀字節(jié)0，并繼續(xù)讀到第九個字節(jié)CRC。如果不是所有位置均可讀，那么主機可以再任何時候發(fā)出一復(fù)位命令以中止讀操作。 (2) 復(fù)制RAM存儲器48h 此命令讀RAM存儲器的內(nèi)容，開始讀字節(jié)0，并繼續(xù)讀到第

39、九個字節(jié)CRC。如果不是所有位置均可讀，那么主機可以再任何時候發(fā)出一復(fù)位命令以中止讀操作。 3重新調(diào)出EERAMB8h 此命令把存儲在EERAM中TH、TL、CONF的值重新調(diào)至RAM存儲器。這種重新調(diào)出的操作在對DS18B20上電時也自動發(fā)生，因此只要器件一接電，暫存存儲器內(nèi)就有有效的數(shù)據(jù)可供使用。4讀電源B4h 在此命令送至DS18B20之后最先發(fā)出的讀數(shù)據(jù)時間片，器件都會給其電源方式的信號：0=強上拉電阻供電；1=電源供電。5寫RAM存儲器44h 寫數(shù)據(jù)到RAM存儲器，地址為第2、第3、第4字節(jié)TH、TL、CONF。6溫度變換44h 此命令開始溫度變換，不需要另外的數(shù)據(jù)。溫度變換將被執(zhí)行

40、，接著DS18B20便保持在空閑狀態(tài)。4.3.2 軟件程序設(shè)計主程序模塊如圖14所示。DS18B20通訊模塊如圖15所示。溫度設(shè)置模塊如圖16所示。溫度顯示模塊如圖17所示。讀取溫度信號值。與設(shè)定值比擬，決定空調(diào)狀態(tài)制冷還是制暖。主程序流程圖如圖11所示。圖14 主程序流程圖根據(jù)上述DS18B20的通信原理，DS18B20的工作流程如圖11所示。圖15 DS18B20工作流程圖 溫度設(shè)定和溫度顯示流程圖分別如圖12和圖13所示。圖16 溫度設(shè)置軟件流程圖 圖17 溫度顯示軟件流程圖完整的程序請詳見附錄。5 系統(tǒng)的調(diào)試5.1 單片機89C52的調(diào)試本系統(tǒng)中主要調(diào)試的硬件是單片機。調(diào)試單片機89C

41、52的主要目的是確保單片機能正常工作。調(diào)試分三局部進(jìn)行：1.單片機沒有損壞；2.測試晶振電路是否工作正常；3.錄入檢測程序，檢測單片機及其外圍電路能否整體正常工作。步驟一：確定單片機沒有損壞。調(diào)試所用的單片機編程器是WH-280AU系列的USB型編程器。一般來說，使用編程器對單片機進(jìn)行程序的擦除和燒錄都能成功，并且通過校驗，可以確定單片機沒有損壞。步驟二：測試晶振電路是否工作正常。晶振電路連接上單片機并且上電后檢測晶體振蕩器的兩端電壓，電壓是+2V左右時，晶振電路是供電正常。用示波器觀察晶體振蕩器兩端的波型，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖波形是，可以確定晶振電路工作正常。步驟三：錄入檢測程序，檢測單片機及

42、其外圍電路能否整體正常工作。向單 片機錄入以下檢測程序：ORG 0000HLJMP MAINORG 0100HMAIN:CLR AMOV A,#AAHMOV P1,AMOV P2,AMOV P3,AAJMP MAINEND該程序的目的是令單片機的P1、P2、P3端口都輸出 10101010的八位數(shù)字信號，這時用電壓表測量這三個端口的電平，假設(shè)得出符合程序的結(jié)果，那么可以確定單片機及其外圍電路都能正常工作。5.2 程序調(diào)試過程中遇到的問題和解決方法較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補償，由于DS1820與微處理器采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS1820進(jìn)行讀寫編程時，必須嚴(yán)格的保證讀寫時序，否

43、那么將無法讀取測溫結(jié)果。在DS1820測溫程序設(shè)計中，向DS1820發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820的返回信號，一旦某個DS1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS1820時，將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點在進(jìn)行DS1820硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予一定的重視。編程時要注意，在程序開始時，要寫入各定時器中斷的入口地址。編程過程中要注意加注釋或分割線，否那么，在程序過長時容易變得很亂，不便于查找或更改。 程序的結(jié)構(gòu)要設(shè)計的合理，防止上下亂調(diào)用的現(xiàn)象，這樣會使程序更加清晰化。編程前要加流程圖，這樣會使思路清晰。5.3 調(diào)試結(jié)果實物圖如圖18所示：圖18 電路實物圖從實物圖可以看

44、出，溫度控制器能正常顯示溫度值，當(dāng)超出18-26這個溫度范圍時輸出啟動制冷或電暖設(shè)備信號。6 結(jié)論基于DS18B2O的數(shù)字溫度計在實際應(yīng)用中取得了良好的效果，提高了溫度采集系統(tǒng)的可靠性，且硬件電路簡單、工作穩(wěn)定、可靠，體積小巧、線路簡單、本錢低、應(yīng)用靈活、測溫精度和的實現(xiàn)轉(zhuǎn)換速度足以保證大多數(shù)測溫系統(tǒng)工作的要求。致 謝在幾個月的學(xué)習(xí)研究中，課題受到了許多老師和同學(xué)的熱心關(guān)注和支持。他們對空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的研究開發(fā)提出了珍貴意見，并在物質(zhì)和精神上給予了大力支持。在我即將結(jié)束對課題的研究時，整個系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)已初步成型，并通過了實驗，這與支持我的老師和同學(xué)的關(guān)心是分不開的。衷心感謝我的導(dǎo)師老

45、師，正是因為許老師的悉心指導(dǎo)和諄諄教誨，我的設(shè)計才得以順利完成。許老師淵博的知識、豐富科研經(jīng)驗、不計名利、兢兢業(yè)業(yè)的治學(xué)精神使我受益非淺。他無私奉獻(xiàn)的高貴品質(zhì)和平易近人的長者作風(fēng)，使我在學(xué)習(xí)科學(xué)知識的同時也學(xué)會了做人的道理。至此論文完成之際，謹(jǐn)向老師表示由衷的感謝。尤其感謝我的父母，無論我在順境還是逆境，他們始終是我最堅強的后盾，感謝他們對我多年的培養(yǎng)和支持。最后感謝所有曾經(jīng)鼓勵過我，幫助過我的人們。參 考 文 獻(xiàn)于珍珠,趙娜,趙剛等.2007.基于51單片機的溫度測量系統(tǒng).單片機開發(fā)與應(yīng)用.231-2：146-148王沫楠.2007.單片機原理及應(yīng)用.北京：中國計量出版社李朝青.2021.單

46、片機原理及接口技術(shù)第3版.北京：北京航空航天大學(xué)出版社齊建家,胡天明.2021.基于DS18B20的數(shù)字溫度設(shè)計及其應(yīng)用.黑龍江工程學(xué)院學(xué)報.22(2)：59-62宋亞偉.2021.基于DS18B29的溫度控制采集系統(tǒng).機電工程技術(shù).37(09)：89-91羅平,陶冶.袁永超.2007.基于DS18B20的溫度測量系統(tǒng).農(nóng)機化研究.(10)：161-164趙佩華.2003.單片機接口技術(shù)及應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社曹柏榮.2003.單片機原理及其應(yīng)用技術(shù).上海：原子能出版社DS18B20的分布式多點溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計.自動化技術(shù)與應(yīng)用.27(11)：90-93魏英智.2005.DS18B20在

47、溫度控制中的應(yīng)用.煤礦機械.(3)：92-93魏澤鼎.2005.單片機應(yīng)用技術(shù)與實例.北京：電子工業(yè)出版社MCU-based Controller Design For Air-conditioningBen Chan (College of Engineering, South China Agricultural University Guangzhou 510640,China)Abstract:In the field of automatic control, temperature detection and control of a very important position

48、. Temperature monitoring and control system, have been widely used in the industrial and agricultural production, scientific research and in the field of peoples lives. Therefore, the number of temperature sensor applications of various sensors of the first home. At present, the temperature sensor i

49、s moving from analog to digital integrated direction in the rapid development.This paper provides an overview of temperature controller and the basic principles of development, introduced the principle of temperature sensor and characteristics. Analysis of the merits of the various temperature senso

50、rs. On this basis describes the theoretical basis for system development, acquisition, such as temperature part of the circuit design, measurement and some of the key parameters of the system are discussed. At the same time, introducing the function of the temperature control system based on the ove

51、rall composition of the system. Temperature measurement system for collecting, receiving, processing, display part of the overall design of the demonstration program, and further introduced the single-chip applications in the system, analysis of the various parts of the system hardware and software.

52、 Proteus 7.1 carried out the feasibility of using the simulation, the use of Protel DXP 2004 to carry out the circuit schematic drawing and PCB production. This paper describes a single-chip microcomputer 89C52 as the core temperature of the air-conditioning control system. Air-conditioning temperat

53、ure control system design principles to achieve better system performance for the purpose of the completion of the single-chip data acquisition, processing and display. The system is measured in the general environment to determine the value of the temperature conditions, the use of single-chip micr

54、ocomputer to control air-conditioning refrigeration and heating system to achieve the required temperature. Preliminary plan is to issue under the ordinary temperature, the system design and choice of devices is also on this basis.Key words: DS18B20 single-chip Temperature Control LED display附錄#incl

55、ude #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DS=P33; /定義DS18B20接口sbit p30=P30;sbit p31=P31;sbit at=P34; /定義增溫控制接口sbit dt=P35; /定義減溫控制接口static int temp; uint cout=0;static int l_tmp;uchar flag1;uint i=0; void display(void); code unsigned char table=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x40,0 x80,0 x00;/共陰數(shù)碼管 0-9空表Unsigned char l_tmpdate8=0,0,0,0,0,0,0,0; /定義數(shù)組變量，并賦值1，2，3，4，5，6，7，8，就是本程序顯示的八個數(shù)int tmp(void);void tmpchange(void);void tmpwritebyte(uchar dat);uchar tmpread(void);bit tmpreadbit(void);void dsreset(void);v