空調(diào)機(jī)溫度控制系統(tǒng)

1、III 貴州大學(xué)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)單片機(jī)課程（設(shè)計(jì)） （設(shè)計(jì)目）題： 空調(diào)機(jī)溫度控制系統(tǒng)學(xué) 院： 明德學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)電12151 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2015年 6月貴州大學(xué)單片機(jī)課程（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信責(zé)任書本人鄭重聲明：本人所呈交的課程設(shè)計(jì)，是在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所完成。在文本設(shè)計(jì)中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。特此聲明。課程（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日 期： 空調(diào)機(jī)溫度控制系統(tǒng)摘 要新世紀(jì)里，人們生活質(zhì)量不斷提高，同時(shí)也對(duì)高科技電子產(chǎn)業(yè)提出了更高的要求，為了使人們生活更人性化、智能化。我設(shè)計(jì)了這一個(gè)基于單片機(jī)

2、的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)，人們只有生活在一定的溫度環(huán)境內(nèi)才能長(zhǎng)期感覺舒服，才能保證不中暑不受凍，所以對(duì)室內(nèi)溫度要求要高。對(duì)于不同地區(qū)空調(diào)要求不同，有的需要升溫，有的需要降溫。一般都要維持在2226°C。 目前，雖然我國(guó)大量生產(chǎn)空調(diào)制冷產(chǎn)品，但由于我國(guó)人口眾多，需求量過盛，在我國(guó)的北方地區(qū)，還有好多家庭還沒有安裝有效地室內(nèi)溫控系統(tǒng)。溫度不能很好的控制在一定的范圍內(nèi)，夏天室內(nèi)溫度過高，冬天溫度過低，這些均對(duì)人們正常生活帶來不利的影響，溫度、濕度均達(dá)不到人們的要求。以前溫度控制主要利用機(jī)械通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行室內(nèi)、外空氣的交換來達(dá)到降低室內(nèi)溫度，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度適宜人們生活。以前通風(fēng)設(shè)備的開啟和關(guān)

3、停，均是由人手動(dòng)控制的，即由人們定時(shí)查看室內(nèi)外的溫度、濕度情況，按要求開關(guān)通風(fēng)設(shè)備，這樣人們的勞動(dòng)強(qiáng)度大，可靠性差，而且消耗人們體力，勞累成本過高。為此，需要有一種符合機(jī)械溫控要求的低成本的控制器，在溫差和濕度超過用戶設(shè)定值范圍時(shí)，啟動(dòng)制冷通風(fēng)設(shè)備，否則自動(dòng)關(guān)閉制冷通風(fēng)設(shè)備。鑒于目前大多數(shù)制冷設(shè)備現(xiàn)在狀況，我設(shè)計(jì)了一款基于MCS51單片機(jī)空調(diào)溫度控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：電子、單片機(jī)、空調(diào)、溫度、電路目 錄誠(chéng)信責(zé)任書.摘 要1 緒論11.1 空調(diào)11.2單片機(jī)與空調(diào)控制系統(tǒng)21.3 空調(diào)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)31.4 課題提出的背景和意義31.5 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀42 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案選擇52.1 基于51單片

4、機(jī)的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)結(jié)5 2.2 方案選擇6 2.2.1溫度傳感部分的選擇.6 2.2.2A/D轉(zhuǎn)換方案設(shè)計(jì).7 2.2.3數(shù)字顯示.8 2.2.4降溫驅(qū)動(dòng)控制電路的選擇.93 硬件設(shè)計(jì)103.1 溫度采集電路103.2 A/D轉(zhuǎn)換電路113.3 顯示電路133.4 驅(qū)動(dòng)電路144 軟件設(shè)計(jì)164.1 空調(diào)溫度控制系統(tǒng)主程序164.2 A/A轉(zhuǎn)換子程序204.3 延時(shí)子程序21結(jié)束語23致謝24參考文獻(xiàn)25附錄 2627貴州大學(xué)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)1 緒論隨著時(shí)代科技的迅猛發(fā)展，微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代電子技術(shù)的成就給傳統(tǒng)的電子測(cè)量與儀器帶來了巨大的沖擊和革命性的影響。常規(guī)的測(cè)試儀器儀表和控制裝置被更

5、先進(jìn)的智能儀器所取代，使得傳統(tǒng)的電子測(cè)量?jī)x器在遠(yuǎn)離、功能、精度及自動(dòng)化水平定方面發(fā)生了巨大變化，并相應(yīng)的出現(xiàn)了各種各樣的智能儀器控制系統(tǒng)，使得科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用工程的自動(dòng)化程度得以顯著提高。作為體重測(cè)量?jī)x器，電子體重秤以其測(cè)量的準(zhǔn)確性和高速性開始逐漸取代傳統(tǒng)的儀表體重秤，成為測(cè)量體重領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。1.1空調(diào)一、空調(diào)“空調(diào)”即房間空氣調(diào)節(jié)器，是一種用于給房間（或封閉空間、區(qū)域）提供處理空氣的機(jī)組。它的功能是對(duì)該房間（或封閉空間、區(qū)域）內(nèi)空氣的溫度、適度、潔凈度和空氣流速等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足人體舒適或工藝過程的要求。二、空調(diào)的工作原理空調(diào)器的制冷系統(tǒng)由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和毛細(xì)管四個(gè)主要部分組成

6、。按照制冷循環(huán)工作的順序，依然用管道接成一個(gè)整體。系統(tǒng)工作時(shí)，蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑吸收室內(nèi)空氣的熱量而蒸發(fā)成為壓力和溫度均較低的蒸汽，被壓縮機(jī)吸入并壓縮后，制冷劑的壓力和溫度均升高，然后排入冷凝器。制冷劑蒸氣在冷凝器內(nèi)通過放熱給室外空氣而冷凝成為壓力較高的液體。制冷劑液體通過毛細(xì)空的氣流，壓力和溫度均降低，再進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)，如此周而復(fù)始地循環(huán)，從而達(dá)到降低室內(nèi)溫度的目的。三、空調(diào)的功能1、降溫 在空調(diào)器設(shè)計(jì)與制造中，一般允許將溫度控制在1632之間。若溫度設(shè)定過低，一方面增加不必要的電力消耗，一方面造成室內(nèi)溫度偏大時(shí)，人們進(jìn)入房間不能很快適應(yīng)溫度變化，容易患感冒。 2、除濕&#

7、160;空調(diào)器在制冷過程中伴有除濕作用。人們感覺舒適的環(huán)境相對(duì)濕度應(yīng)在4060%左右，當(dāng)相對(duì)溫度過大如在90%以上，即使溫度在舒適范圍內(nèi)，人的感覺仍然不佳。 3、升溫 熱泵型與電熱型空調(diào)器都有升溫功能。升溫能力隨室外環(huán)境溫度下降逐步變小，若溫度在-5時(shí)幾乎不能滿足供熱要求。 4、凈化空氣 空氣中含有一定量有害氣體如NH3、SO2等，以及各種汗臭、體臭和浴廁臭等臭氣。 空調(diào)凈化方法有：換新風(fēng)、過濾、利用活性炭或光觸煤吸附和吸收等。 A、換新風(fēng):利用風(fēng)機(jī)系統(tǒng)將室內(nèi)潮濕空氣往室外排，使室內(nèi)形成一定程度負(fù)壓，新鮮空氣從四周門縫、窗縫進(jìn)入室內(nèi)，

8、改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。1.2單片機(jī)與空調(diào)控制系統(tǒng)空調(diào)控制系統(tǒng)要控制的是空氣溫度，是通過壓縮機(jī)的運(yùn)行、停止控制的，實(shí)際上單片機(jī)直接控制的是壓縮機(jī)的工作狀態(tài)。該系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)以下功能。 (1)根據(jù)環(huán)境溫度控制壓縮機(jī)：控制參數(shù)是溫度，控制參數(shù)是壓縮機(jī)電路通、斷的狀態(tài)。 (2)設(shè)置希望的環(huán)境溫度值：由人手動(dòng)控制 (3)顯示設(shè)定的溫度值1.3 空調(diào)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，空調(diào)作為一款重要的家用電器，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和人們社會(huì)生活中扮演的角色也越來越重要。   進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)空調(diào)行業(yè)持續(xù)快速發(fā)展。改革開放帶動(dòng)國(guó)內(nèi)

9、經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，空調(diào)產(chǎn)品也由“生活奢侈品”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿粘Ｉ钣闷?，大大刺激了?guó)內(nèi)空調(diào)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。我國(guó)空調(diào)市場(chǎng)趨于成熟，消費(fèi)者對(duì)品牌認(rèn)知度不斷增強(qiáng)，品牌集中度持續(xù)提升，產(chǎn)業(yè)升級(jí)步伐加快，空調(diào)業(yè)逐步走向發(fā)展壯大。   我國(guó)空調(diào)行業(yè)已經(jīng)基本上進(jìn)入平穩(wěn)發(fā)展時(shí)期。中國(guó)空調(diào)企業(yè)不但在數(shù)量和規(guī)模上長(zhǎng)足發(fā)展，在技術(shù)上也開始從引進(jìn)模仿走上了自主創(chuàng)新的道路。在空調(diào)健康、節(jié)能功能以及外觀設(shè)計(jì)上，國(guó)內(nèi)企業(yè)也經(jīng)過引進(jìn)、消化、吸收，技術(shù)水平及產(chǎn)品質(zhì)量都在不斷趨于完善，中國(guó)已經(jīng)發(fā)展成為世界空調(diào)產(chǎn)業(yè)重要的研發(fā)和生產(chǎn)基地。   中國(guó)產(chǎn)業(yè)調(diào)研網(wǎng)發(fā)布的2015年版中國(guó)空調(diào)市

10、場(chǎng)深度調(diào)研與行業(yè)前景預(yù)測(cè)報(bào)告認(rèn)為：綠色經(jīng)濟(jì)和低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展已成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大勢(shì)所趨，環(huán)保節(jié)能、健康舒適成為空調(diào)行業(yè)未來發(fā)展的主要方向。變頻空調(diào)以其恒溫、快速制冷熱等性能上的優(yōu)勢(shì)，受到消費(fèi)者青睞，成為各大空調(diào)廠商爭(zhēng)相開發(fā)的熱點(diǎn)產(chǎn)品。中國(guó)空調(diào)企業(yè)正主動(dòng)適應(yīng)外部環(huán)境的變化，積極加大自主創(chuàng)新力度，加速產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整?！笆濉逼陂g，中國(guó)家用空氣調(diào)節(jié)器行業(yè)將保持平穩(wěn)增長(zhǎng)的良好發(fā)展勢(shì)頭，空調(diào)市場(chǎng)發(fā)展前景樂觀。1.4 課題提出的背景和意義溫度是生活及生產(chǎn)中最基本的物理量，它表征的是物體的冷熱程度。自然界中任何物理、化學(xué)過程都緊密地與溫度相聯(lián)系。在很多生產(chǎn)過程中，溫度的測(cè)量和控制都直接和安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效

11、率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相聯(lián)系。自18世紀(jì)工業(yè)革命以來，工業(yè)過程離不開溫度控制。溫度控制廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，如家電、汽車、材料、電力電子等。溫度控制的精度以及不同控制對(duì)象的控制方法選擇都起著至關(guān)重要的作用，溫度是鍋爐生產(chǎn)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，也是保證鍋爐設(shè)備安全的重要參數(shù)。同時(shí)，溫度是影響鍋爐傳熱過程和設(shè)備效率的主要因素。基于此，運(yùn)用反饋控制理論對(duì)鍋爐進(jìn)行溫度控制，滿足了工業(yè)生產(chǎn)的需求，提高了生產(chǎn)力。1.5國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀1971年，著名的美籍華裔科學(xué)家傅京孫教授最早公開指出了一個(gè)嶄新的研究領(lǐng)域，并提出了相應(yīng)的概念，這就是智能控制系統(tǒng)（Intelligent C

12、ontrol Systems）。 1985年8月，IEEE在美國(guó)紐約召開了第一界智能控制學(xué)術(shù)討論會(huì)，智能控制原理和智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)這一提法成為這次會(huì)議的主要議題。這次會(huì)議決定，在IEEE控制系統(tǒng)學(xué)會(huì)下設(shè)立一個(gè)IEEE智能控制專業(yè)委員會(huì)。這標(biāo)志著智能控制這一新興學(xué)科研究領(lǐng)域的正式誕生。智能控制作為一門獨(dú)立的學(xué)科，已正式在國(guó)際上建立起來。在過去的20多年里，智能控制理論發(fā)展迅猛，出現(xiàn)了大量新穎的控制理論。 智能控制系統(tǒng)是某些具有仿人智能的工程控制和信息處理系統(tǒng)，它與人工智能的發(fā)展緊密聯(lián)系。智能控制是一門新興的交叉前沿學(xué)科，它具有非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。智能可定義為:能有效

13、的獲取、傳遞、處理、再生和利用信息，從而在任意給定的環(huán)境下成功的達(dá)到目的的能力。人工智能是應(yīng)用除了數(shù)學(xué)式子以外的方法把人們的思維過程模型化，并利用計(jì)算機(jī)來模仿人的智能的學(xué)科。它的應(yīng)用范圍遠(yuǎn)比控制理論廣泛，如包括判斷、理解、推理、預(yù)測(cè)、識(shí)別、規(guī)劃、決策、學(xué)習(xí)和問題求解等，是高度腦力行為和體力行為的綜合。智能控制就是應(yīng)用人工智能的理論與技術(shù)和運(yùn)籌學(xué)的優(yōu)化方法，并將其同控制理論方法與技術(shù)相結(jié)將智能控制與PID控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)溫度的智能控制。智能控溫法采用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和模糊數(shù)學(xué)為理論基礎(chǔ)，并適當(dāng)加以專家系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)智能化。其中應(yīng)用較多的有模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及專家系統(tǒng)等。尤其是模糊控溫法在實(shí)際工程技術(shù)

14、中得到了極為廣泛的應(yīng)用。目前已出現(xiàn)一種高精度模糊控制器，可以更好的模擬人的操作經(jīng)驗(yàn)來改善控制性能，從理論上講，可以完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。所謂第三代智能溫控儀表，就是指基于智能控溫技術(shù)而研制的具有自適應(yīng)PID算法的溫度控制儀表。 目前國(guó)內(nèi)溫控儀表的發(fā)展，相對(duì)國(guó)外而言在性能方面還存在一定的差距，它們之間最大的差別.主要還是在控制算法方面，具體表現(xiàn)為國(guó)內(nèi)溫控儀在全量程范圍內(nèi)溫度控制精度低，自適應(yīng)性較差。這種不足的原因是多方面造成的，如針對(duì)不同的溫控對(duì)象，由于控制算法的不足而導(dǎo)致控制精度不穩(wěn)定等。2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案選擇2.1基于51單片機(jī)的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)結(jié) 選用單片機(jī)89S51為中央處理器，通過

15、溫度傳感器對(duì)空氣進(jìn)行溫度采集，將采集到的溫度信號(hào)傳輸給單片機(jī)，再有單片機(jī)控制顯示器，并比較采集溫度與設(shè)定溫度是否一致，然后驅(qū)動(dòng)空調(diào)溫度的加熱或降溫循環(huán)對(duì)空氣進(jìn)行處理，從而模擬實(shí)現(xiàn)空調(diào)溫度控制單元的工作情況。 空調(diào)溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。實(shí)現(xiàn)方案的技術(shù)線路為：用按鈕輸入標(biāo)準(zhǔn)溫度值，用LED實(shí)時(shí)顯示環(huán)境空氣溫度，用驅(qū)動(dòng)電路控制壓縮機(jī)完成加熱和制冷調(diào)節(jié)，用ISIS軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真，用匯編語言完成軟件編程。 通過分析控制器和執(zhí)行器的關(guān)系，選用位置式PID控制作為控制系統(tǒng)的控制策略。2.2方案選擇2.2.1溫度傳感部分的選擇要求溫度和與溫度有關(guān)的參數(shù)量進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)考慮用熱電阻傳

16、感器。按照熱電阻的性質(zhì)可以分為半導(dǎo)體熱電阻和金屬熱電阻兩大類，目前通常成為熱敏電阻，后者稱為熱電阻。 方案1：采用熱敏電阻，這種電阻是利用對(duì)溫度敏感度半導(dǎo)體材料制成，其阻值隨溫度變化有明顯的改變。負(fù)溫度系統(tǒng)熱敏電阻器通常是由錳、鈷的氧化物燒制而成，其特點(diǎn)是，在工作溫度范圍內(nèi)電阻值隨溫度的升高而降低?？蓾M足4090測(cè)量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，不適于檢測(cè)小于1的信號(hào)：而且線性度很差，不能直接用于A/D轉(zhuǎn)換，應(yīng)用硬件或軟件對(duì)其線性化補(bǔ)償。 方案2：采用溫度傳感器鉑電阻Pt1000.鉑電阻的物理化學(xué)性能在溫度和氧化性介質(zhì)中很穩(wěn)定，它能用作工業(yè)測(cè)溫元件，且此元件線性

17、較好。在0100時(shí)，最大非線性偏差小于0.5。鉑熱電阻與溫度的關(guān)系是，Rt=R0(1+At+Bt*t)；其中Rt是溫度為t攝氏度時(shí)的電阻；R0是溫度為0時(shí)的電阻；t為任意溫度，A、B為溫度系數(shù)。但成本不貴，不適用做普通設(shè)計(jì)。 方案3：采用集成溫度傳感器，如常用的AD590和LM35。AD590這種器件以電流作為輸出量指示溫度，其典型的電流溫度靈敏度為1uA/K.它是二端器件，是用非常方便，作為一種高阻電流源，它不需要嚴(yán)格考慮傳輸線的電壓信號(hào)損失和噪聲干擾問題，因?yàn)樘貏e適用作為遠(yuǎn)距離測(cè)試或控制。另外，AD590也特別適用于多溫度測(cè)量系統(tǒng)，而不必考慮開關(guān)或CMOS多路轉(zhuǎn)換開關(guān)引起的附加電

18、阻造成的誤差。由于采用一種獨(dú)特的電路簡(jiǎn)單，便于設(shè)計(jì)。 方案選擇：選擇方案3.理由：電路簡(jiǎn)單穩(wěn)定可靠、無須調(diào)試，與A/D連接方便。2.2.2  A/D轉(zhuǎn)換方案設(shè)計(jì) A/D轉(zhuǎn)換器是一種將連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量的一種電路或器件。模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)一般需要經(jīng)過采樣保持和量化編碼兩過程。針對(duì)不同的采樣對(duì)象，有不同的A/D轉(zhuǎn)換(ADC)可供選擇，其中有通用的也有專用的。有些ADC還包含有其他功能，在選擇ADC器件時(shí)需要考慮多種因素，除了關(guān)系參數(shù)、分辨率和轉(zhuǎn)換速度以外，還應(yīng)考慮其他因素，如靜態(tài)與動(dòng)態(tài)精度、數(shù)據(jù)接口類型、控制接口與定時(shí)、采樣保持性能、基本要求

19、、校準(zhǔn)能力、通道數(shù)量、功耗、使用環(huán)境要求、封裝形式以及軟件有關(guān)的問題。ADC按功能劃分，可以分為直接轉(zhuǎn)換和非直接轉(zhuǎn)換兩大類，其中非直接轉(zhuǎn)換又有主次分級(jí)轉(zhuǎn)換、積分式轉(zhuǎn)換等類型 A/D轉(zhuǎn)換器在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，除了要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)牟杉?保持電路、基準(zhǔn)電路和多路模擬開關(guān)等電路外，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際選擇的具體芯片進(jìn)行輸入模擬信號(hào)極性轉(zhuǎn)換等設(shè)計(jì)。 方案1：采用分級(jí)式轉(zhuǎn)換器，這種轉(zhuǎn)換采用兩步或者多步進(jìn)行分辨率的閃爍式轉(zhuǎn)換，進(jìn)而快速地完成“模擬-數(shù)字”信號(hào)的轉(zhuǎn)換，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)較高的分辨率。例如，在利用兩步分級(jí)完成n位轉(zhuǎn)換的過程中，首先完成m位的粗轉(zhuǎn)換，然后使用精度至少為m位的A/D轉(zhuǎn)換器（DAC）將此結(jié)

20、轉(zhuǎn)換達(dá)到1/2的精度并且與輸入信號(hào)比較。對(duì)此信號(hào)用一個(gè)k位轉(zhuǎn)換器（K+MN）轉(zhuǎn)換，最后將兩個(gè)輸出結(jié)果合并。 方案2：采用積分分型A/D轉(zhuǎn)換器，如ICL7135等。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度高，但是轉(zhuǎn)換速度不快，若用于溫度測(cè)量，不能及時(shí)反映當(dāng)前的溫度值，而且多數(shù)雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器其輸出都不要二進(jìn)制碼，而是直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。所以，若直接將其輸出端接I/O接口會(huì)直接給軟件設(shè)計(jì)帶來極大的不方便。 方案3：采用主次逼近式轉(zhuǎn)換器，對(duì)于這種轉(zhuǎn)換方式，通常是用一個(gè)比較器輸入信號(hào)與作為基準(zhǔn)的n位DAC輸出進(jìn)行比較，并執(zhí)行n次1位轉(zhuǎn)換。這種方法類似于天平上用二進(jìn)制砝碼稱量物質(zhì)。采用逐次逼近寄

21、存器，輸入信號(hào)僅與高位（MSB）比較，確定DAC的最高位（DAC滿量程的一半）。確定后結(jié)果（0或1）被鎖存，同時(shí)加到DAC上，以決定DAC的輸出（0或1/2）。 逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，如ADC0809、AD574等，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快，精度比較高，輸出為二進(jìn)制碼，直接接I/O口，軟件設(shè)計(jì)方便。ADC0809芯片內(nèi)包含8位A/D模擬轉(zhuǎn)換器、8通道多路轉(zhuǎn)換器與微控制器兼容的控制邏輯。8通道多路轉(zhuǎn)換器能直接接通8個(gè)單端輸入信號(hào)中的任何一個(gè)。由于ADC0809設(shè)計(jì)時(shí)考慮到若干A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，所以該芯片非常適合于過程控制、微控制器輸入通道的結(jié)合口電路、智能儀器和機(jī)床控制等應(yīng)用場(chǎng)合，并且

22、價(jià)格低廉，降低設(shè)計(jì)成本。 方案選擇：選擇方案3。理由：用ADC0809采樣速度快，配合溫度傳感應(yīng)用方便，價(jià)格低廉，降低成本。 2.2.3 數(shù)字顯示 通常的LED顯示器有7段或8段和“米”字段之分。這種顯示器有共陽極和共陰極兩種。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常在此共陰極接地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二級(jí)管的陽極為高電平時(shí)，放光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽極LED顯示器的工作原理一樣。 方案1：采用靜態(tài)顯示方式。在這種方式下，各位LED顯示器的共陽極（或共陰極）連接在一起并接地（或電源正），每位的段選線分別與一個(gè)8位的鎖存器輸出相

23、連，各個(gè)LED的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個(gè)字符為止，正因?yàn)槿绱?，靜態(tài)顯示器的亮度確定都較高。若用I/O口接口，這需要占用N*8位I/O口（LED顯示器的個(gè)數(shù)N）。這樣的話，如果顯示器的個(gè)數(shù)較多，那使用的I/O接口就更多，因此在顯示位較多的情況下，一般都不用靜態(tài)顯示。 方案2：采用動(dòng)態(tài)顯示方式。當(dāng)多位LED顯示時(shí)，通常將所有位的段選線相應(yīng)的并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，形成段選線的多路復(fù)用。而 各位的共陽極或共陰極分別有相應(yīng)的I/O口控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。其中段選線占用一個(gè)8位I/O口，而位選線占用N個(gè)I/O口（N為L(zhǎng)ED顯示器的個(gè)

24、數(shù)）。由于各位的段選線并聯(lián)，段碼的輸出對(duì)各位來說都相同的，因此，同一時(shí)刻，如果各位選線都處于選通的狀態(tài)的話，那LED顯示器將顯示相同的字符，若要各位LED都能顯示出與本位相應(yīng)的字符，那就必須采用掃描顯示方式，即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線處于選通過的狀態(tài)，而其他各位的選通線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段選線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的段碼。 這種顯示方式占用的I/O口個(gè)數(shù)為8+N（N為L(zhǎng)ED顯示器的個(gè)數(shù)），相對(duì)靜態(tài)顯示少了很多，但需要占用大量的CPU資源，當(dāng)CPU處理別的事情時(shí)，顯示可能出現(xiàn)閃爍或者不顯示的狀況。 方案3：采用移位寄存器擴(kuò)展I/O口，只需要占用3個(gè)I/O口i，即數(shù)據(jù)(

25、DATA)、時(shí)鐘（CLOCK）、輸出使能（OUTPUT ENABLE），從理論上講就可以無限制地?cái)U(kuò)展I/O口，而且顯示數(shù)據(jù)為靜態(tài)顯示，幾乎不占用CPU資源。采用擴(kuò)展口后，又能采用靜態(tài)顯示，這樣，既解決了靜態(tài)顯示占用I/O口多的問題，又解決了動(dòng)態(tài)顯示不穩(wěn)定、容易閃爍、占用CPU資源過多的問題。 方案選擇：選擇方案3。理由：非常節(jié)約I/O口，又有靜態(tài)顯示的特點(diǎn)，亮度高，節(jié)約CPU的使用率。2.2.4 降溫驅(qū)動(dòng)控制電路的選擇 采用開關(guān)量控制，如繼電器、雙向可控硅、光耦等，控溫快速，但是雙向可控硅驅(qū)動(dòng)電路比較麻煩，調(diào)試也麻煩，若用現(xiàn)成的固態(tài)繼電器（其實(shí)就是把雙向

26、可控硅和驅(qū)動(dòng)電路做在一起的）價(jià)格昂貴。若用繼電器時(shí)要注意其電感的反向電動(dòng)勢(shì)，和開關(guān)觸點(diǎn)對(duì)電源的影響，以及開關(guān)脈沖整個(gè)電路的影響等。應(yīng)該加入必要的防止干擾的措施。 方案1：采用單向晶閘管，這是一種大功率半導(dǎo)體器件，它既有單向?qū)щ姷恼髂芰?，又有可以控制的開關(guān)作用。利用它可以用較小的功率控制較大的功率。在交直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和無觸點(diǎn)開關(guān)等方面均獲得了廣泛的運(yùn)用。 這種晶閘管與二極管不同的是，當(dāng)其兩端加入正向電壓而控制極不加電壓時(shí)，晶閘管并不導(dǎo)通，其正向電流很小，處于正向阻斷狀態(tài)；當(dāng)加上正向電壓、且控制極上（與陰極間）也加上一正向電壓時(shí)，晶閘管便進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，

27、這是管壓降很?。?V左右）。這是即使控制電壓消失，仍然保持導(dǎo)通狀態(tài)，所以控制電壓沒必要一直存在，通常采用脈沖形式，以降低觸發(fā)功耗。它不具有自動(dòng)關(guān)斷能力，要切斷負(fù)載電流，只有使陽極電流減小到維持電流一下，或加上反向電壓實(shí)現(xiàn)關(guān)斷。若在交流回路中應(yīng)用，當(dāng)電流過零和進(jìn)入負(fù)半周時(shí)，自動(dòng)關(guān)斷，為了使其再次導(dǎo)通，必須重加控制信號(hào)。 方案2：采用光耦合雙向控制硅驅(qū)動(dòng)電路，這種部件是一種單片機(jī)輸出與雙向可控硅之間較理想的借口器件，它由輸入和輸出兩部分組成，輸入部分是一個(gè)砷化鎵發(fā)光二級(jí)管，該二極管在5mA15mA正向電流作用下發(fā)出足夠強(qiáng)度的紅外光，觸發(fā)輸出部分。輸出部分是一個(gè)硅光敏雙向可控硅，在紅外線的

28、作用下可雙向?qū)ā?#160;光耦合器也常用于較遠(yuǎn)距離的信號(hào)隔離傳送。一方面光耦合器可以起到隔離兩個(gè)系統(tǒng)地線的作用，使兩個(gè)系統(tǒng)的電源相互獨(dú)立，消除地點(diǎn)位不同所產(chǎn)生的影響。另一方面，光耦合器的發(fā)光二極管是電源驅(qū)動(dòng)器件，可以形成電流環(huán)路的傳送形式。由于電流環(huán)電路是低阻抗電路，對(duì)噪音的敏感度低，因此提高通訊系統(tǒng)的抗干擾能力，常用于有噪音干擾的環(huán)境里傳輸信號(hào)。 方案選擇：選擇方案2。理由：達(dá)到同樣的加熱效果，開關(guān)量控制容易，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，通訊系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)。3 硬件設(shè)計(jì) 3.1溫度采集電路 溫度采集系統(tǒng)主要由AD590、OP07、ICL8069組成，如圖3所示。選

29、用溫度傳感器AD590，AD590具有較高精度和重復(fù)性（重復(fù)性優(yōu)于0.1，其良好的非線性可以保證優(yōu)于0.1的測(cè)量精度，利用重復(fù)性較高的特點(diǎn)，通過非線性補(bǔ)償，可以達(dá)到0.1測(cè)量精度）。超低溫度漂移高精度運(yùn)算放大器OP-07將“溫度-電壓”信號(hào)進(jìn)行放大，便于A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以提高溫度采集電路的可靠性。 集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mV/K，溫度0時(shí)輸出為0，溫度25時(shí)輸出為2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為1uA/K。這樣便于A/D轉(zhuǎn)換器采集數(shù)據(jù)。 A/D590L的主特性參數(shù)如下：工作電壓：430V 工作溫度：-

30、55+150攝氏度 正向電壓：+44V 反向電壓：-20V 靈敏度：1uA/K3.2 A/D轉(zhuǎn)換電路 選用89S51作為中央處理器，A/D轉(zhuǎn)換器選用ADC0809，其連接電路如圖4所示。用單片機(jī)控制ADC時(shí)，多數(shù)采用查詢和中斷控制兩種方式。查詢法是在單片機(jī)把啟動(dòng)命令送到ADC之后，執(zhí)行別的程序，同時(shí)對(duì)ADC狀態(tài)進(jìn)行查詢，以檢查ADC變換是否已經(jīng)完成，如查詢到變換已結(jié)束，則讀入轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)據(jù)。中斷控制是在啟動(dòng)信號(hào)送到ADC之后，單片機(jī)執(zhí)行別的程序。當(dāng)ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束并向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，單片機(jī)響應(yīng)中斷請(qǐng)求，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，并

31、進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，然后返回到源程序。這種方法單片機(jī)無需進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)間管理，CPU效率高，所以特別適合于變換時(shí)間較長(zhǎng)的ADC。本設(shè)計(jì)采用查詢方式進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。 由于ADC0809片內(nèi)無時(shí)鐘，故利用8051提供的地址鎖存使能信號(hào)ALE經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后獲得時(shí)鐘。因?yàn)锳LE信號(hào)的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的1/6，如果時(shí)鐘頻率為6MHz,則ALE信號(hào)的頻率為1MHz,經(jīng)二分頻后為500kHz，ADC0809時(shí)鐘頻率的典型值吻合。由于ADC0809具有三態(tài)輸出鎖存器，故其數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線直接相連。地址碼引腳ADDAC分別與地址總線的低3位A0、A1、A2相連，以選通IN0IN7

32、中的一個(gè)通道。采用單片機(jī)的P2.7(地址總線最高位A15)作為A/D的片選信號(hào)。并將A/D的ALE和START腳連在一起，以實(shí)現(xiàn)在鎖存通道地址的同時(shí)啟用ADC0809轉(zhuǎn)換。啟動(dòng)信號(hào)由單片機(jī)的寫信號(hào)WR和P2.7經(jīng)或非門而產(chǎn)生。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用單片機(jī)的讀信號(hào)RD和P2.7經(jīng)或非門加工得到的正脈沖作為OE信號(hào)去打開三態(tài)輸出鎖存器。編寫的軟件按下列順序動(dòng)作，令P2.7=A15=0，并用A0，A1，A2的組合制定模擬通道的地址；執(zhí)行一條輸出指令，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換；然后根據(jù)選用的查詢、中斷、等待延時(shí)三種方式之一的條件去執(zhí)行一條輸入指令，讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。轉(zhuǎn)換結(jié)果。3.3顯示電路 利用74L

33、S47與單片機(jī)相連，如圖5所示。進(jìn)行I/O口擴(kuò)充，并通過74LS47與LED連接達(dá)到顯示的目的。74LS47是8位串入并出移位寄存器，當(dāng)單片機(jī)串行口工作在方式0的發(fā)送狀態(tài)時(shí)，串行數(shù)據(jù)由P3.0(RXD)送出，移位時(shí)鐘由P3.1(PXD)送出。在移位時(shí)鐘的作用下，串行口發(fā)送緩沖器的數(shù)據(jù)一位一位地移入74LS47中，需要指出的是，由于74LS47無并行輸出控制器，因而在串行輸入過程中，其輸出端的狀態(tài)會(huì)不斷的變化，故在某些應(yīng)用場(chǎng)合，在74LS47的輸出端應(yīng)加接輸出三態(tài)控制。 其傳輸方式采用串行口方式0的數(shù)據(jù)傳送，可采用中斷方式，也可采用查詢方式，無論哪種方式，都要借助于TI或RI標(biāo)志。串行

34、發(fā)送時(shí)，可以靠TI置位（發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后）引起中斷申請(qǐng)，在終端服務(wù)程序中發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。在串行接收時(shí)，則由RI引起終端或?qū)I查詢來確定何時(shí)來接收下一幀數(shù)據(jù)。無論采用什么方式，在開始通訊之前，都要先對(duì)控制寄存器SCON進(jìn)行初始化。在方式0中i，將00H送SCON就可以了。 顯示采用2位共陽極LED靜態(tài)顯示方式，顯示內(nèi)容有溫度的十位、個(gè)位，這樣可以用P3.0（RXD）口來輸出顯示數(shù)據(jù)，從而節(jié)省了單片機(jī)端口資源，在P3.1（TXD）的控制下通過74LS47來實(shí)現(xiàn)2位靜態(tài)顯示。就是每一個(gè)顯示器都占用單獨(dú)的具有鎖存功能的I/O接口用用于筆劃段字形代碼。只要把顯示的字形代碼發(fā)送到借口電路，就不

35、用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形代碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中CPU的利用小了。3.4驅(qū)動(dòng)電路 光耦合雙向可控硅驅(qū)動(dòng)器是一種單片機(jī)輸出與雙向可控硅之間較理想的接口器件，它由輸入和輸出兩部分組成，輸入部分和為砷化鎵發(fā)光二級(jí)管，該二極管在5mA15mA正向電流作用下發(fā)出足夠強(qiáng)度的紅外光，觸發(fā)輸出部分。連接電路如圖6所示。輸出部分為硅光敏雙向可控硅，在紅外線的作用下可雙向?qū)?，該器件為六引腳雙列直插式封裝。 光耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種“電光電”轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同意密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為

36、輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二級(jí)管，受光源為光敏二極管、光敏三極管等。光耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達(dá)林頓型、集成電路型等。 在光電耦合器輸入端加電信號(hào)使光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的大小，次光照射到封裝在一起的受光器上后，因?yàn)殡娦?yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了“電-光-電”的轉(zhuǎn)換。在光電耦合器內(nèi)部，由于發(fā)光二級(jí)管和受光器之間的耦合電容很小(2pF以內(nèi))，所以共模輸入電壓通過極間耦合電容對(duì)輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。   在發(fā)光二級(jí)管上提供一個(gè)偏

37、置電流，再把電信號(hào)通過電阻耦合到發(fā)光二級(jí)管上，這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號(hào)，其輸出電流將隨輸入的信號(hào)電壓作線性變化。光電耦合器也可以工作于開關(guān)狀態(tài)，輸出脈沖信號(hào)，傳輸脈沖信號(hào)。在傳輸脈沖信號(hào)時(shí)，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間存在一定的延遲時(shí)間，不同結(jié)構(gòu)的光電耦合器輸入、輸出延時(shí)時(shí)間相差很大。 空調(diào)器通電后，制冷系統(tǒng)內(nèi)制冷劑的低壓蒸汽被壓縮機(jī)吸收并壓縮為高壓蒸汽后排至冷凝器。同時(shí)軸流風(fēng)扇吸入的室外空氣流經(jīng)冷凝器，帶走制冷劑放出的熱量，使高壓制冷劑蒸汽凝結(jié)在高壓液體。高壓液體經(jīng)過過濾器、節(jié)流機(jī)構(gòu)后噴入蒸發(fā)器，并在相應(yīng)的低壓下蒸發(fā)，吸取周圍的熱量。同時(shí)貫流風(fēng)扇空氣不斷進(jìn)入

38、蒸發(fā)器的肋片間進(jìn)行熱交換，并將放熱后變冷的空氣送向室內(nèi)。如此室內(nèi)空氣不斷循環(huán)流動(dòng)，達(dá)到降低溫度的目的。（因?yàn)閷?shí)際難達(dá)到，用一個(gè)LED燈代替變化信號(hào)）。4軟件設(shè)計(jì) 4.1空調(diào)溫度控制系統(tǒng)主程序 空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的主程序流程圖如圖7所示主程序源程序如下：TEMP EQU 30H 設(shè)置的溫度存在30H中，定義TEMP指向30H AD_RD BIT P3.3 AD_RD=P3.3 AD_WR BIT P3.4 AD_WR=P3.4 AD_INTR BIT P3.5 AD_INTR=P3.5 SW BIT P2.0 SW=P2.0,SW指向按鈕開關(guān) DRIVE BIT P2.1 SW

39、=P2.1，DRIVE指向壓縮機(jī)控制線 ORG 0000H 原始地址0000H SJMP START 跳到START ORG 0BH Timer 0中斷向量地址 SJMP TIM0 跳到TIM0 START: MOV TMOD,#01H Timer 0工作在模式1下 MOV IE ,#82H Timer0中斷使能 MOV TH0,#3CH 計(jì)數(shù)初值載入，Timer每50ms中斷一次 MOV TL0,#0B0H SETB TR0 啟動(dòng)Timer0 MOV TEMP,#0FFH 設(shè)定溫度的初始值 ANL P0,#00H 關(guān)閉七段數(shù)碼管的顯示MOV R4,#10 取顯示數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器R0=10 AD_C

40、ONVERT: MOV P1,#0FFH P1作為輸入口，需要將1寫入每一位中 CLR AD_WR WR由低電平跳為高，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換過程 SETB AD_WR CHECK_CON: JNB SW,SET_TEMP 判斷按鈕開關(guān)有沒有按下 JB AD_INTR,CHECK_CON 檢查INTR位，出現(xiàn)低電平表明轉(zhuǎn)換完成 CLR AD_RD RD由高電平跳為低電平，使能DB0DB7輸出 MOV A,P1 轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)載入ACC中 LCALL HEX_TO_DEC 調(diào)用十六進(jìn)制向十進(jìn)制轉(zhuǎn)換子程序 MOV P0,A 輸出至P0顯示 SJMP AD_CONVERT 循環(huán) SET_TEMP: LCAL

41、L DELAY 消除抖動(dòng) JNB SW,$ 判斷按鈕是否釋放 LCALL DELAY 消除抖動(dòng) CHECK_SET: CJNE R4,#0FFH,LOAD 是否取完數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)？取完時(shí)R0=0FH CLR P2.2 MOV R4,#10 重新載入（R0)=10 LOAD: MOV A,R4 (ACC)=(R0) MOV DPTR,#TABLE DPTR指向數(shù)據(jù)表 MOVC A,A+DPTR 顯示數(shù)據(jù)載入ACC中 MOV P0,A 從P0輸出顯示 MOV TEMP,A 將數(shù)據(jù)保存在TEMP(30H)中 LCALL DELAY_D 調(diào)用延時(shí)子程序(帶按鈕判讀功能) SJMP AD_CONVERT

42、 循環(huán) SET_DIS: LCALL DELAY 消除抖動(dòng) JNB SW,$ 判斷按鈕是否釋放 LCALL DELAY 消除抖動(dòng) DEC R4 R0減1 SJMP CHECK_SET 跳到CHECK_SET繼續(xù)TIM0: Timer0中斷服務(wù)子程序 PUSH ACC ACC壓棧 PUSH PSW PSW壓棧 MOV TMOD,#01H Timer0計(jì)數(shù)初始值重新載入 MOV TH0,#3CH CLR C 清進(jìn)位CY MOV A,TEMP 將TEMP中保存的數(shù)據(jù)載入ACC中 SUBB A,#29 (ACC)-29 JNC SHUT 如果借位（CY）=0，表示TEMP大，即設(shè)定溫度較大 CLR D

43、RIVE 否則說明室溫高于設(shè)定溫度，啟動(dòng)壓縮機(jī)制冷 BACK: POP PSW PSW彈棧 POP ACC ACC彈棧 RETI SHUT: SETB DRIVE 設(shè)定溫度比較大，停止壓縮機(jī)工作 SJMP BACK 跳回BACK TABLE: DB 20H,21H,22H,23H,24H 顯示數(shù)據(jù)表 DB 25H,26H,27H,28H,29H,30H END 4.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序 A/D轉(zhuǎn)換流程圖如圖8所示。A/D轉(zhuǎn)換源程序如下：HEX_TO_DEC: MOV R3,A ACC的值載入計(jì)數(shù)器R3中 CLR A ACC清0 COUNTUP: ADD A,#1 ACC加1 DA A 十進(jìn)制調(diào)整 DJNZ R3,COUNTUP 如果R3不等于0，則ACC繼續(xù)增加 RET 直到R3=0，ACC中的數(shù)值已成為十進(jìn)制 CONVERSION: MOV R0,A ACC的數(shù)值保存在R0中 ANL A,#