應用電子技術畢業(yè)設計（論文）-空調控制系統(tǒng).

1、20212021 學年第 二 學期畢業(yè)設計論文課題 空調控制系統(tǒng) 姓名 系部 電子信息工程系 專業(yè) 應用電子技術 班級 08電子2 班 學號 指導教師 武漢交通職業(yè)學院教務處制摘 要由于全球氣候的變暖和國內(nèi)人民生活水平的提高，空調將逐漸成為人們生活中不可缺少的一局部。空調器微電腦控制系統(tǒng)的任務是通過89C52的指令并根據(jù)房間的溫度、室內(nèi)熱交換器溫度、室外熱交換器溫度、壓縮機的狀態(tài)等來控制空調器的運行過程。具體地說，就是控制壓縮機、室外風扇、室內(nèi)風扇、室內(nèi)風向電機，并將設定溫度和房間實際溫度用LCD液晶顯示屏顯示出來。主要功能是根據(jù)房間溫度和設定溫度的差值，并綜合考慮其他條件，然后對壓縮機和室內(nèi)

2、外風扇的運行狀態(tài)進行智能控制。本控制系統(tǒng)采用STC89C52單片機收集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)來實現(xiàn)對 HYPERLINK :/ paowen /thesis/2021/0407/down_13231.html 溫度控制系統(tǒng)的調控。主要過程如下：利用溫度傳感器AD590采集的溫度信號再將非電量信號轉換為電信號，轉換后的電信號再進入A/D轉換器tlv1544轉換成數(shù)字量，傳送給單片機進行數(shù)據(jù)處理，并向外圍設備輸出控制信號。輸給單片機，再由單片機控制顯示，并比擬采集的溫度與設定的溫度是否一致，然后驅動空調機的加熱或降溫循環(huán)對空氣進行處理，從而實現(xiàn)對室內(nèi)溫度的調節(jié)，在整個設計中，涉及到溫度檢測電路，驅動控制電

3、路，顯示電路，鍵盤電路以及電源的設計等電路。由LCD實時顯示被控溫度及設定溫度，在配合用C語言編程使軟件實現(xiàn)空調溫度智能轉換的根本功能。本控制電路本錢低廉，功能實用，操作簡便，有一定的實用價值。關鍵字： 溫度控制 STC89C52 AD590 TLV1544 LCD液晶顯示目錄摘要 2一 引言1.1 課題背景 11.2 課題目的 2二 系統(tǒng)硬件設計設計任務及要求 32.2 總體設計 4 2.3 系統(tǒng)各局部硬件設計 42.3.1 單片機的選擇 42.3.2 溫度傳感器的選擇 52.3.3 A/D轉換的選擇 7.4 按鍵 8 2.3.5 lcd顯示 92.4 整機電路圖 11三 系統(tǒng)軟件設計 12

4、四 小結 15致謝參考文獻 16附錄 17一 引言基于89C52單片機的溫度控制系統(tǒng)是溫度傳感器AD590通過A/D轉換系統(tǒng)完成將模擬信號溫度轉換成數(shù)字信號電壓的功能，然后經(jīng)放大電路放大到所需的范圍內(nèi)，由89C52單片機控制從而實現(xiàn)對環(huán)境溫度的采集控制。實現(xiàn)對單片機、傳感器及A/D轉換的實踐學習。課題背景在上世紀末，中國推出了綠色建筑、健康住宅的概念，這就給住宅空調器的開展提供了良好的機遇?？諝庹{節(jié)在人們生活中，起著重要的作用。傳統(tǒng)空調器具有開調節(jié)模式，不僅噪音和溫度波動大，而且開關時對空調壓縮機有很大的損害。隨著 HYPERLINK :/ baidu /baidu?word=計算機論文&tn

5、=baby5iadmin_pg&fyb=0 t _blank 計算機技術、變頻技術、智能控制技術的開展，人們擺脫了傳統(tǒng)定頻定速空調器的調節(jié)模式，開發(fā)出性能更為優(yōu)良的變頻變速空調器。通過對空調開展的回憶和幾種典型的主流空調技術的應用，可以看出科技創(chuàng)新勢不可擋。高科技含量的空調產(chǎn)品必將取代市場上僅僅具備了制冷制熱功能的低技術含量空調。未來空調將要朝著四化，即健康化、節(jié)能環(huán)?；?、人性化、網(wǎng)絡化邁進。電子技術的開展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計算機的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學研究得到了質的飛躍，那么單片機技術的出現(xiàn)那么是給現(xiàn)代工業(yè)控制測控領域帶來了一次新的革命。目

6、前，單片機在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領域得到了極為廣泛的應用。尤其是在空調控制系統(tǒng)方面，更具有獨到的一面，它能更準更快的反響實時溫度，并對其能夠更好的控制，特別是其中的C51系列的單片機的出現(xiàn)，具有更好的穩(wěn)定性，更快和更準確的運算精度，影響著人們的工作和學習。在現(xiàn)代社會中，空調不僅應用在高級會所，其作用也表到達了各個方面，隨著人們生活質量的提高，酒店廠房及家庭生活中都會見到空調的影子，它將會更好的效勞于社會。而今，空調等家用電器隨著生產(chǎn)技術的開展和人們生活水平的提高已經(jīng)越來越普及，一個簡單，穩(wěn)定的空調控制系統(tǒng)便是實現(xiàn)這些的核心。1.2 課題目的本課題主要是讓我通過對空調控制系統(tǒng)的硬件設計過程,了解單片

7、機以及新型A/D轉換tlv1544，更全面的了解空調控制系統(tǒng)的全過程。通過理論聯(lián)系實際的方法，是所學知識通過自己設計思考真正應用到實踐中，對電子電路設計的相關知識有較為深刻的認識和理解。通過本課題的設計過程中，讓自己既能學習到相關的專業(yè)知識，又能對空調系統(tǒng)有一個較為清晰的認識。不僅能穩(wěn)固自己的C語言和單片機根底，而且對智能化、自動化控制系統(tǒng)有一個更深入的了解，拓寬知識面，積累系統(tǒng)編程的經(jīng)驗。二 系統(tǒng)硬件設計設計任務及要求任務：設計并制作一個空調控制器。根本任務是利用51系列單片機、ADCTLV1544模數(shù)轉換器等芯片設計并制作一個具有制冷、制熱、通風和自動運行的受控型空調控制器。要求：空調控制

8、器具有制冷、制熱、通風和自動運行四種工作模式2) 能對溫度進行設定和控制3) 室內(nèi)風機具有高、中、低三檔風速和自動風控制功能。每按一下風速選擇鍵時，風速模式按圖2.0所示的箭頭方向依此變換：自動高速低速中速圖2.0 風速模式選擇其中自動風與工作模式及溫度有關。4具有壓縮機三分鐘自動保護功能。由于家用空調器所使用的壓縮機大多為電容啟動運行電動機，帶載啟動能力較差，因此無論在制冷運行還是在制熱運行時，當壓縮機停止工作后，必須在三分鐘后才允許重新啟動。2.2 總體設計該系統(tǒng)通過溫度傳感器AD590對空氣進行溫度采集，將采集到的溫度信號傳輸給單片機，再由單片機控制顯示器，并比擬采集溫度與設定溫度是否一

9、致，然后驅動空調機的加熱或降溫循環(huán)對空氣進行處理，從而模擬實現(xiàn)空調溫度控制單元的工作情況?？照{溫控器主要單片機，溫度采樣電路，A/D轉換電路，溫度顯示電路，溫度輸入電路等組成。圖2.1系統(tǒng)硬件框圖2.3 系統(tǒng)各局部硬件設計 2.3.1 單片機的選擇STC89C52是深圳宏晶公司生產(chǎn)的單片機芯片，相對于其他芯片而言，其價格低廉，功能與其他昂貴的單片機芯片相比，應用廣泛，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強，性價比高。因此采用STC89C52(如圖2.2)。采用89C52單片機如圖2.3來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質量

10、和數(shù)量。 圖2.2 STC89C52引腳圖圖2.3單片機最小系統(tǒng)2.3.2 溫度傳感器的選擇溫度傳感器的種類很多，根據(jù)溫室使用條件，選擇恰當?shù)膫鞲衅黝愋筒拍鼙ＷC測量的準確可靠，并同時到達增加使用壽命和降低本錢的目的。根據(jù)溫室溫度控制的特點，本系統(tǒng)中溫度傳感器選用AD590集成溫度傳感器圖2.4 AD590封裝及采集電路。集成溫度傳感器實質上是一種半導體集成電路，它是利用晶體管的b-e結壓降的不飽和值VBE與熱力學溫度T和通過發(fā)射極電流工的關系實現(xiàn)對溫度 VBE = InI (2-1) 式中，K一波爾茲常數(shù)；q一電子電荷絕對值。集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點

11、，得到廣泛應用。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時輸出為0,溫度25時輸出2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為1A/K。AD590是美國模擬器件公司利用PN結正向電流與溫度的關系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。這種器件在被測溫度一定時，相當于一個恒流源。該器件具有良好的線性和互換性，測量精度高，并具有消除電源波動的特性。它的主要特性參數(shù)如下:1.流過器件的電流(A)等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度(開爾文)度數(shù)，即： =1A/K (2-2) 式中:Ir流過器件(AD590)的電流，單位為A。 T熱力學溫度，單位為K。2. AD590

12、的測溫范圍為55150。3. AD590的電源電壓范圍為4V30V。電源電壓可在4V6V范圍變化，電流Ir變化1A，相當于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。5.精度高:AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在55150范圍內(nèi)，非線性誤差為。6.靈敏度:1A/K。圖2.4 AD590封裝及采集電路2.3.3 A/D轉換器的選擇由信號處理電路輸出的信號為模擬信號，而單片機只能處理數(shù)字量，所以必須首先將模擬量經(jīng)過一定電路轉換為數(shù)字信號，單片機才能處理，這種電路被稱為A/D轉換電路，是模擬系統(tǒng)與計算機之間的接口部件。A/D轉換器

13、的主要技術指標有:分辨率、精度、量程、轉換時間等。因此一般選擇轉換器主要看分辨率、轉換時間、精度等這幾項。分辨率反映轉換器所能分辨的被測量的最小值。從啟動轉換開始，直至取得穩(wěn)定的數(shù)字量或模擬量所需的時間稱為轉換時間。轉換時間與轉換器原理及其位數(shù)有關。精度指的是轉換的結果相對于實際的偏差。 綜上所述，tlv1544為10bit的AD轉換器，并且其轉換速率小于等于10um，精度相對于其他AD轉換芯片而言更精確，因此本系統(tǒng)采用tlv1544作為A/D轉換。下列圖為tlv1544引腳圖及A/D轉換電路圖2.5和2.6圖2.5 tlv1544引腳圖引腳功能說明： DATA OUT ：輸出轉換的結果DAT

14、A IN： 通道號I/O CLK： 時鐘信號，上升沿INV CLK為1，下降沿INV CLK為0 EOC：轉換結束信號， A0A3：四路模擬輸入通道 CS：片選端，低電平有效。 REF+、REF- ：接VCC 、GND CSTART： 一般接VCC FS：一般接微處理器的VCC圖2.6 A/D轉換電路2.3.4 按鍵 按鍵輸入用來控制空調系統(tǒng)的正常工作，是本系統(tǒng)最簡單而又不可或缺的局部。用5只按鈕來分別作為啟動/關閉鍵、工作模式鍵、風速選擇鍵、溫度設定上升鍵和下降鍵。此外還有1只系統(tǒng)復位按鈕，共6只按鍵輸入電路如下列圖圖2.7圖2.7按鍵輸入電路2.3.5 lcd顯示以往的led顯示漸漸褪去，

15、lcd顯示相對于led顯示而言，直觀了許多而且設計也相對簡單，由此選擇lcd顯示器圖2.8 LCDts1620顯示器引腳圖。LCD顯示器接口：LCD_E：LCD顯示器使能LCD_RW：LCD讀寫方向控制LCD_RS：LCD命令，數(shù)據(jù)選擇LCD_DATA_TRI：LCD數(shù)據(jù)高阻態(tài)控制LCD_DATAO：LCD數(shù)據(jù)輸出總線圖2.8 LCD ts1620顯示器引腳圖圖2.9 LCD ts1620與單片機連接電路2.4 整機電路圖圖 整機電路圖三 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)軟件設計是為了在硬件設計的根底上使其實現(xiàn)所需控制，此系統(tǒng)首先初始化顯示 AD590 以及AD轉換器，然后進行溫度采集并經(jīng)過AD轉換，輸入單

16、片機控制lcd進行顯示，并且利用單片機設定溫度值，對其工作模式進行選擇及控制。軟件設計流程圖開始 Lcd初始化 串口初始化溫度傳感器初始化 溫度采集 顯示溫度值T 工作模式 風速模式 顯示控制循環(huán) 顯示溫度設定值圖3.1 系統(tǒng)控制主程序工作模式子程序通風模式制冷模式溫度設定值5度以上時設定值T-5度=溫度設定值5度以上時制熱模式風速模式子程序溫度2020溫度25度低風速檔中風速檔高風速檔 Yes yes yes Yes yes yes圖3.2模式選擇子程序 檢測是否有按鍵行為假設有那么繼續(xù)執(zhí)行檢測key2被按下調用按鍵子程序每按一次按照自動 高 中 低四個檔循環(huán)檢測key3被按下調用按鍵子程序

17、每按一次按照自動 制冷 通風 制熱四個模式循環(huán)檢測key4 或key5被按下調用按鍵子程序按下key4那么執(zhí)行減一子程序使溫度減一，key5那么執(zhí)行加一子程序使溫度加一結束圖3.3 中斷控制流程圖小結空調的核心就是溫度控制系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)的核心就是單片機。單片機因為本錢低，功能穩(wěn)定，而大量應用于各個領域。本論文用MCS-51系列的89C52單片機做成空調溫度控制器，通過溫度采集，A/D轉換，CPU控制，然后通過數(shù)碼管顯示等一系列硬件功能和軟件功能，共同完成溫度的智能控制。這次的畢設雖然遇到了很多問題，但在老師和同學的幫助下一步步走向成功，在黑暗中追求光明，一點一點的捕捉曙光，最終，功夫不負有

18、心人，夢想變現(xiàn)實。讓我感受到了成功的喜悅！一種說不出的幸福彌漫在我的心間。致謝感謝學校給這次時機讓我學會了更多東西，尤其是自學能力，感謝老師給我的幫助，他們嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的典范；他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪！這篇論文的每個細節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開你的細心指導。衷心感謝老師。參考資料1 程德福.智能儀器.北京：機械工業(yè)出版社.2021 2 駱德漢. 1種基于AD590溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng). 航空計測技術 .1995，43 孫慧蓮. 采用AD590集成AD590溫度傳感器測溫. 長春光學精密機械學院學報 .1997，34 汪明珠. 基于AD590溫度測

19、控電路及應用. 皖西學院學報 .2021，105 6 劉雅，胡漢才.溫度傳感器S.北京：中國標準出版社，2021 7 徐叔華.單片機實驗與實踐M.上海：上海大學出版社，2021.8 李輝.單片機原理及應用M.北京：北京希望電子出版社，2003.9 李朝青.PC機及單片機數(shù)據(jù)通信技術M.北京：北京航空航天大學出版社,2006附錄#include #include /庫函數(shù)頭文件，代碼中引用了_nop_()函數(shù)#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned char/*LCD1602*/ 定義控制信號端口sbit CS_AD=P2

20、3;sbit CLK=P22;sbit DATA_IN=P21;sbit DATA_OUT=P20;unsigned int Volt;unsigned char Buffer11=Volt:0.0000;/ 聲明調用函數(shù)void lcd_w_cmd(unsigned char com);/寫命令字函數(shù)void lcd_w_dat(unsigned char dat); /寫數(shù)據(jù)函數(shù)unsigned char lcd_r_start();/讀狀態(tài)函數(shù)void int1();/LCD初始化函數(shù)void delay(unsigned char t);/可控延時函數(shù)void delay1();/軟件

21、實現(xiàn)延時函數(shù)，5個機器周期void write_1544(unsigned char a);void init_1544(); /*初始化1544口線*/unsigned int read_1544( unsigned char a);/void Cstart_1544();void TLV1544();/函數(shù)名：delay/函數(shù)功能：采用軟件實現(xiàn)可控延時 /形式參數(shù)：延時時間控制參數(shù)存入變量t中/返回值：無void delay(unsigned char t) unsigned char j,i; for(i=0;it;i+) for(j=0;j250;j+); /函數(shù)名：delay1/函數(shù)

22、功能：采用軟件實現(xiàn)延時，5個機器周期 /形式參數(shù)：無/返回值：無void delay1() _nop_(); _nop_(); _nop_();/函數(shù)名：int1/函數(shù)功能：lcd初始化 /形式參數(shù)：無/返回值：無void int1() lcd_w_cmd(0 x3c);/ 設置工作方式 lcd_w_cmd(0 x0e);/ 設置光標 lcd_w_cmd(0 x01);/ 清屏 lcd_w_cmd(0 x06);/ 設置輸入方式 lcd_w_cmd(0 x80);/ 設置初始顯示位置/函數(shù)名：lcd_w_cmd/函數(shù)功能：寫命令字/形式參數(shù)：命令字已存入com單元中/返回值：無void lcd

23、_w_cmd(unsigned char com) E=0; RW=1; RS=1; delay1(); RW=0; RS=0;/ RW=1，RS=0，寫LCD命令字 delay1(); E=1;/E端時序 delay1(); P1=com;/將com中的命令字寫入LCD數(shù)據(jù)口 E=0; delay1(); RW=1; RS=1;/函數(shù)名：lcd_w_dat/函數(shù)功能：寫數(shù)據(jù)/形式參數(shù)：數(shù)據(jù)已存入dat單元中/返回值：無void lcd_w_dat(unsigned char dat) E=0; RW=1; RS=1; delay1(); RW=0; RS=1;/ RW=1，RS=0，寫LCD

24、命令字 delay1(); E=1;/ E端時序 delay1(); P1=dat;/ 將dat中的顯示數(shù)據(jù)寫入LCD數(shù)據(jù)口 E=0; delay1(); RW=1; RS=1;/*TLV1544*/void init_1544() /*初始化1544口線*/ CS_AD=1; DATA_OUT=1; DATA_IN=1; CLK=1;/ CSTART=1;/*主機把4通道地址提供應DATA_IN;并提供時鐘序列給IO-CLK*/void write_1544(unsigned char a) unsigned char i; unsigned char b=0 x08; CS_AD=0; CLK=0; for(i=0;i=1; CLK=0; CS_AD=1; DATA_OUT=1;/*void Cstart_1544() /采樣與轉換的起始控制CS_AD=1; CSTART=1; delay(1); CSTART=0; delay(1); CSTART=1;*/*選取被讀的通道，10個數(shù)據(jù)位通過DATA_OUT發(fā)送到主機*/unsigned int read_1544(unsigned char a) unsigne