空調(diào)溫度控制器的設(shè)計(jì)

...wd......wd......wd...密級(jí)：密級(jí)：公開基于單片機(jī)的空調(diào)溫度控制器設(shè)計(jì)ThedesignofairconditioningtemperaturecontrollerbasedonMCU學(xué)院：信息科學(xué)與工程專業(yè)班級(jí)：測(cè)控技術(shù)與儀器1003班學(xué)號(hào)：100401316學(xué)生姓名：劉和平指導(dǎo)教師：顏華〔教授〕2014年6月摘要隨著經(jīng)濟(jì)的開展和人們生活水平的提高，空調(diào)機(jī)受到了廣泛的應(yīng)用?？照{(diào)機(jī)的溫度控制器主要是由溫度傳感器感受室內(nèi)溫度變化，將采集到的溫度信號(hào)處理后與設(shè)定的溫度值進(jìn)展比擬，控制繼電器的通斷，使溫度被控制在設(shè)定值左右，使空調(diào)器的工作狀態(tài)隨著人們要求和環(huán)境狀態(tài)而自動(dòng)變化，迅速準(zhǔn)確的到達(dá)人們的要求，并使空調(diào)器的工作狀態(tài)保持在最合理的狀態(tài)下。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和在人們的生活領(lǐng)域中，溫度測(cè)控系統(tǒng)占有很重要的地位，得到了廣泛的應(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。本文主要從硬件和軟件兩方面介紹了單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)以STC12C5608AD單片機(jī)為核心，主要由溫度檢測(cè)電路、按鍵與顯示電路、繼電器控制電路等構(gòu)成。在本系統(tǒng)中，主要是同過(guò)DS18B20采集被測(cè)溫度并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送單片機(jī)，以單片機(jī)為核心數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通過(guò)兩位數(shù)碼管，顯示設(shè)定溫度，通過(guò)繼電器來(lái)控制壓縮機(jī)、四通閥從而控制空調(diào)制冷或制熱。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DS18B20溫度傳感器的優(yōu)劣。在此根基上描述了系統(tǒng)研制的理論根基，對(duì)測(cè)溫系統(tǒng)的一些主要參數(shù)進(jìn)展了討論。同時(shí)在介紹溫度控制系統(tǒng)功能的根基上，提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成。針對(duì)測(cè)溫系統(tǒng)溫度采集、接收、處理、顯示局部的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)展了論證，進(jìn)一步介紹了單片機(jī)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(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：DS18B20；單片機(jī)；溫度控制；空調(diào)AbstractWiththedevelopmentofeconomyandtheimprovementofpeople'slivingstandard,theairconditionerhasbeenwidelyapplied.Temperaturecontrollerofairconditionerismainlycomposedofsensorstomonitorindoortemperature,thetemperaturesignalprocessingthecollectedwiththesettemperaturevalue,tocontroltheon-offrelay,thetemperatureiscontrolledinthesetvalue,theairconditionerworkingconditionwithpeopledemandandthestateoftheenvironmentchangesrapidlyandautomatically,accuratetotherequirementsofthepeople,andmaketheairconditionerworkingstateismaintainedinareasonablestate.Intheindustrialandagriculturalproduction,scientificresearchandinpeople'slives,temperaturemeasurementandcontrolsystemplaysaveryimportantrole,hasbeenwidelyapplied.Therefore,thenumberoftemperaturesensorapplicationsofvarioussensorsofthefirsthome.Atpresent,thetemperaturesensorfromanalogtodigitalintegrateddevelopment.Thispapermainlydescribesthehardwareandsoftwareaspectsofthedesignofsingle-chiptemperaturecontrolsystem.ThesystemSTC12C5608ADmicrocontrollercore,mainlybythetemperaturedetectioncircuit,buttonsanddisplaycircuit,relaycontrolcircuit,etc..Inthissystem,mainlythroughtheDS18B20collectionwiththemeasuredtemperatureandconvertedintoadigitalsignalsenttothemicrocontroller,microcontrollerasthecoredataprocessingsystem,throughtwodigitaltubedisplaysettemperature,thecompressoriscontrolledbyrelays,Stonevalvetocontroltheairconditioning,refrigerationorheating.Thispaperoutlinesthedevelopmentandthebasicprinciplesofthethermostat,introducedtheprincipleandcharacteristicsofthetemperaturesensor.AnalysisofthemeritsoftheDS18B20temperaturesensor.Basedonthisdescriptionofthetheoreticalbasisforthedevelopmentofthesystem,someofthekeyparametersofthemeasurementsystemwerediscussed.Whiletheintroductionofatemperaturecontrolsystemfunctionsisproposedbasedontheoverallstructureofthesystem.Temperaturemeasurementsystemforcollecting,receiving,processing,displaypartoftheoveralldesignhasbeendemonstrated,furtherdescribestheSCMapplicationsinthesystem,andanalyzesthevariouspartsofthesystemhardwareandsoftware.Keywords:DS18B20;singlechipmicrocomputer;temperaturecontrol;airconditioning目錄摘要IAbstractII第1章緒論11.1課題研究目的11.2課題研究意義1第2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)32.1溫度傳感器產(chǎn)品分類與選擇32.1.1常用的測(cè)溫方法32.1.2溫度傳感器產(chǎn)品分類32.1.3溫度傳感器的選擇52.2總體方案確實(shí)定62.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖7第3章系統(tǒng)單元電路設(shè)計(jì)83.1系統(tǒng)相關(guān)硬件及模塊介紹83.1.1溫度采集電路83.1.2STC12C5608AD介紹93.1.3時(shí)鐘電路113.1.4復(fù)位電路113.1.5溫度顯示電路123.1.6按鍵功能設(shè)置電路133.1.7繼電器驅(qū)動(dòng)電路143.1.8繼電器控制電路143.1.9壓縮機(jī)、四通閥153.1.10電動(dòng)機(jī)電路15第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)174.1DS18B20數(shù)據(jù)通信概述174.2控制接口時(shí)序說(shuō)明194.3軟件程序設(shè)計(jì)204.3.1主程序模塊流程圖214.3.2DS18B20測(cè)溫程序及流程圖224.3.3按鍵掃描程序及流程圖254.4程序調(diào)試264.4.1KeiluVision2軟件264.4.2程序調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法27第5章結(jié)論28參考文獻(xiàn)29致謝31附錄1系統(tǒng)硬件電路圖32附錄2系統(tǒng)軟件程序33第1章緒論1.1課題研究目的利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)具有制冷和制熱兩種工作模式的空調(diào)溫度控制器。該控制器能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)并顯示室溫，能利用鍵盤設(shè)定溫度、風(fēng)速和工作模式，并根據(jù)設(shè)定的溫度、當(dāng)前溫度和工作模式，使壓縮機(jī)處于制熱、制冷或暫停工作狀態(tài)。1.2課題研究意義現(xiàn)代信息技術(shù)的三大根基是信息采集控制(即溫度控制器技術(shù))、信息傳輸(通信技術(shù))和信息處理(計(jì)算機(jī)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。溫度檢測(cè)并控制是科研和實(shí)際生產(chǎn)生活中經(jīng)常用到的一類控制系統(tǒng)，為保障生產(chǎn)的安全進(jìn)展，提高生產(chǎn)的質(zhì)量和數(shù)量，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力，能源等，以及伴隨人們生活品質(zhì)的提高，對(duì)舒適的生活環(huán)境的需求，常常要實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制。隨著電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速開展，微機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)得到迅速開展和廣泛運(yùn)用。進(jìn)入21世紀(jì)后，溫度控制器正朝著高精度、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性以及安全性、研制單片機(jī)測(cè)溫控溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速開展。空調(diào)也就是空氣調(diào)節(jié)器，是一種用于給空間區(qū)域提供處理空氣的機(jī)組。它的功能是對(duì)該房間或一定區(qū)域內(nèi)空氣的溫度、濕度、干凈度和空氣流速等參數(shù)進(jìn)展調(diào)節(jié)，以滿足人體舒適或工藝過(guò)程的要求[1]。它使得人們的生活環(huán)境更加舒適，也滿足了工藝加工過(guò)程對(duì)精度的要求。而空調(diào)溫度控制系統(tǒng)是空調(diào)的核心。目前空調(diào)機(jī)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)、生活中。而此類家電越來(lái)越趨于輕巧型。單片機(jī)具有集成度高、通用性好、功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，功耗低，可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等特點(diǎn)[2]。自從單片機(jī)誕生以后，它就步入人類生活，廣泛應(yīng)用于各種家電產(chǎn)品和工業(yè)控制系統(tǒng)中，在溫度控制領(lǐng)域的應(yīng)用也十分廣泛。基于單片機(jī)的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)，控制簡(jiǎn)單方便，測(cè)量范圍更廣，精度更高，提高了智能化的程度，增加了功能，備受人們喜歡[3]。

隨著能源的日趨減少，大氣污染愈加嚴(yán)重，節(jié)能已是一個(gè)不容無(wú)視的問(wèn)題。眾所周知，空調(diào)正朝著節(jié)能、舒適、靜噪于一體的方向開展。鑒于這些方面的綜合考慮，設(shè)計(jì)一種可以實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制的空調(diào)機(jī)，將會(huì)在節(jié)能方面有新的突破，也必將會(huì)取代傳統(tǒng)的靠人工實(shí)現(xiàn)的溫度控制的空調(diào)機(jī)。通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)和安裝可實(shí)現(xiàn)美觀典雅和舒適衛(wèi)生的和諧統(tǒng)一，是國(guó)際和國(guó)內(nèi)的開展潮流?？梢灶A(yù)料，下個(gè)世紀(jì)的節(jié)能空調(diào)將會(huì)以更快的步伐向前開展。其應(yīng)用的范圍將極為廣闊，極大地方便了人們的工作和生活，可以說(shuō)節(jié)能空調(diào)將是未來(lái)一種新的開展趨勢(shì)。第2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1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(gè)物理量，它也是科研和生產(chǎn)中最常見(jiàn)、最根本的常量之一。在很多場(chǎng)合都需要對(duì)溫度進(jìn)展測(cè)控，而溫度測(cè)控離不開溫度傳感器，因此，掌握正確的測(cè)溫方法及溫度傳感器的使用方法極為重要。2.1.1常用的測(cè)溫方法物體受熱后溫度就要升高，任何兩個(gè)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(cè)物體接觸進(jìn)展溫度測(cè)量，這種方法稱為接觸式測(cè)溫。接觸式測(cè)溫常用于較低溫度的測(cè)量。此外，物體受熱后溫度升高的同時(shí)還伴有熱輻射，因此，可利用溫度傳感器接收被測(cè)物體在不同溫度下輻射能量的不同來(lái)測(cè)量溫度，這種測(cè)溫方法稱為非接觸式測(cè)溫。非接觸式測(cè)溫常用于高溫測(cè)量。2.1.2溫度傳感器產(chǎn)品分類目前，溫度傳感器沒(méi)有統(tǒng)一分類方法。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(cè)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、模擬集成式溫度傳感器和智能溫度傳感器〔數(shù)字溫度傳感器〕[4]。模擬式溫度傳感器輸出的是隨溫度變化的模擬量信號(hào)。其特點(diǎn)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(duì)工程中常用的溫度傳感器做簡(jiǎn)單介紹?！?〕熱敏電阻式溫度傳感器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(diǎn)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(jiǎn)稱NTC。其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，體積小，壽命長(zhǎng)，工作穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離；缺點(diǎn)是互換性差，非線性嚴(yán)重；〔2〕熱電阻式溫度傳感器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感器。稱為熱電阻溫度傳感器。對(duì)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；〔3〕熱電偶式溫度傳感器熱電偶是一種傳統(tǒng)的溫度傳感器，其測(cè)溫范圍一般為-50到+1600℃，最高可達(dá)+2800℃，并且有較高的測(cè)量精度。另外，熱電偶產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，使用時(shí)易于選擇，可方便地用計(jì)算機(jī)做線性補(bǔ)償，因此，至今在測(cè)溫領(lǐng)域內(nèi)仍被廣泛使用。它的理論根基是建設(shè)在熱電效應(yīng)上，將熱能轉(zhuǎn)化為電能?！?〕模擬集成溫度傳感器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(wèn)世的。它是將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上、可完成溫度測(cè)量及模擬信號(hào)輸出功能的專用IC，它屬于最簡(jiǎn)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(diǎn)是功能單一〔僅測(cè)量溫度〕、測(cè)溫誤差小、價(jià)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(cè)溫、控溫，不需要進(jìn)展非線性校準(zhǔn)。外圍電路簡(jiǎn)單，它是目前在國(guó)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(wèn)世的。智能溫度傳感器是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)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，許多著名的集成電路生產(chǎn)商已開發(fā)出上百種智能溫度傳感器產(chǎn)品【5】。智能溫度傳感器具有以下三個(gè)顯著特點(diǎn)：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(jiǎn)方式構(gòu)成高性價(jià)比、多功能的智能化溫度測(cè)控系統(tǒng)；第三，它是在硬件的根基上通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)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(chǔ)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(jī)存取儲(chǔ)存器〔RAM〕和只讀存儲(chǔ)器〔ROM〕。2.1.3溫度傳感器的選擇在介紹溫度傳感器的選擇原則之前，首先介紹在測(cè)控系統(tǒng)中選擇傳感器的總原則，本原則適用于各種傳感器的選擇【6】。1、選擇傳感器的總原則現(xiàn)代傳感器在原理和構(gòu)造上千差萬(wàn)別，如何根據(jù)具體的測(cè)控目的、測(cè)控對(duì)象以及測(cè)控環(huán)境合理地選擇傳感器，是單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)首先要解決的問(wèn)題。當(dāng)傳感器選定之后，與之相配套的測(cè)控電路也就可以確定了。測(cè)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(jī)測(cè)控系統(tǒng)前向通道的關(guān)鍵部件，在選擇傳感器時(shí)應(yīng)考慮一下幾個(gè)方面：〔1〕根據(jù)測(cè)控對(duì)象與測(cè)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?yàn)?，即使是測(cè)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，則需要根據(jù)被測(cè)量對(duì)象的特點(diǎn)和傳感器的使用條件綜合考慮一下一些具體問(wèn)題：1〕傳感器的量程；2〕被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；3〕測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；4〕傳感器信號(hào)的引出是有線還是無(wú)線；5〕是購(gòu)置傳感器還是自行研制傳感器以及價(jià)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)?！?〕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?！?〕頻率響應(yīng)特性傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，傳感器的頻率響應(yīng)好，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，傳感器的輸出信號(hào)必須在允許的頻率范圍內(nèi)保持不失真，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有一定得延遲，希望延遲時(shí)間越短越好?！?〕線性范圍傳感器的線形范圍是指輸出信號(hào)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(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定之后首先要看其量程是否滿足要求?！?〕穩(wěn)定性傳感器使用一段時(shí)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(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身構(gòu)造外，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(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力?！?〕精度的選擇精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要能滿足整個(gè)測(cè)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(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比擬廉價(jià)和簡(jiǎn)單的傳感器。2、溫度傳感器的選擇溫度傳感器技術(shù)被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品、玩具、家用電子產(chǎn)品、工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)以及個(gè)人計(jì)算機(jī)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(diǎn)是測(cè)溫誤差小、價(jià)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(cè)溫、控溫，不需要進(jìn)展非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡(jiǎn)單，它是目前在國(guó)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(chǎng)合，由于在溫度測(cè)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。選擇的原則要考慮溫度范圍、溫控精度、測(cè)溫場(chǎng)合、價(jià)格等幾方面的因素【7】。2.2總體方案確實(shí)定考慮到該控制系統(tǒng)功能比擬少，由單片機(jī)控制即可實(shí)現(xiàn)。而89C51單片機(jī)體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、對(duì)環(huán)境要求不高、價(jià)格低廉、可靠性高、靈活性好,故本系統(tǒng)選擇采用89C51單片機(jī)。在溫度采集方面，采用單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)展數(shù)據(jù)采集。DSB18B20S數(shù)字溫度計(jì)提供9到12位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度信息經(jīng)過(guò)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一樣，只在數(shù)據(jù)采集方面有所差異[8]。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(jiǎn)單，數(shù)字輸出量能直接作為單片機(jī)的輸入數(shù)據(jù)，同時(shí)考慮到只是在普通環(huán)境下測(cè)量，無(wú)論在靈敏度、線性范圍、穩(wěn)定性，還是在精度方面，DS18B20的強(qiáng)大功能已足夠滿足設(shè)計(jì)需要。但是DS18B20也有缺點(diǎn)，就是軟件實(shí)施方面比擬復(fù)雜，但相對(duì)于模擬量輸出的硬件實(shí)現(xiàn)方面來(lái)說(shuō)會(huì)簡(jiǎn)單很多。在本次設(shè)計(jì)中，溫度數(shù)據(jù)采集用到的傳感器是DS18B20。2.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路按鍵電路STC12C5608AD數(shù)碼管顯示電路DS18B20測(cè)溫電路繼電器控制電路圖2-1單片機(jī)控制溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)構(gòu)造圖第3章系統(tǒng)單元電路設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)相關(guān)硬件及模塊介紹3.1.1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[9]。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(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)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(cè)量溫度范圍為-55℃到+125℃，在-10到+85℃范圍內(nèi),精度為±0.5℃?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線〞的數(shù)字方式傳輸，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(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)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(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更廉價(jià)，體積更小。DS18B20可以程序設(shè)定9到12位的分辨率，精度為±0.5℃。當(dāng)分辨率為12位時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)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(shí)用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存[10]。DS18B20一般為三極管型封裝，其引腳圖如圖3-1所示。這三個(gè)引腳分別為：GND——電源地；QD——數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；VDD——外接供電電源〔可選5V〕。圖3-1DS18B20引腳圖在該系統(tǒng)中，DS18B20的數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端連接到89C51的P1.7中，作為單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸入[11]。3.1.2STC12C5608AD介紹信號(hào)處理與控制采用STC12C5608AD單片機(jī)根本電路。STC12C5608AD系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，4路PWM,8路高速10位A/轉(zhuǎn)換,針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合【12】。STC12C5608AD系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,4路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換,針對(duì)電機(jī)控制,強(qiáng)干擾場(chǎng)合。1.增強(qiáng)型8051CPU，1T，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。2.工作電壓：5.5V-3.5V3.工作頻率范圍：0～35MHz，相當(dāng)于普通8051的0～420MHz4.用戶應(yīng)用程序空間30K/28K/24K/20K/16K/12K/8K/4K字節(jié)5.片上集成768字節(jié)RAM。6.通用I/O口，復(fù)位后為:準(zhǔn)雙向口/弱上拉〔普通8051傳統(tǒng)I/O口〕可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，強(qiáng)推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可到達(dá)20mA，但整個(gè)芯片最大不要超過(guò)55mA

7.ISP〔在系統(tǒng)可編程〕/IAP〔在應(yīng)用可編程〕，無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器可通過(guò)串口〔P3.0/P3.1〕直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片

8.有EEPROM功能。9.看門狗。10.內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路〔外部晶體20M以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路〕。11.時(shí)鐘源：外部高精度晶體/時(shí)鐘，內(nèi)部R/C振蕩器用戶在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部R/C振蕩器還是外部晶體/時(shí)鐘常溫下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為：5.2MHz～6.8MHz精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測(cè)試為準(zhǔn)。12.共6個(gè)16位定時(shí)器兩個(gè)與傳統(tǒng)8051兼容的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,16位定時(shí)器T0和T1，沒(méi)有定時(shí)器2，PCA模塊可再實(shí)現(xiàn)4個(gè)16位定時(shí)器。13.2個(gè)時(shí)鐘輸出口，可由T0的溢出在P1.0輸出時(shí)鐘，可由T1的溢出在P1.1輸出時(shí)鐘。14.外部中斷9路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,PCA模式可分別或同時(shí)支持上升沿中斷/下降沿中斷，PowerDown模式可由外部中斷喚醒。

15.PWM(4路)/PCA〔可編程計(jì)數(shù)器陣列,4路〕

也可用來(lái)當(dāng)4路D/A使用

也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)4個(gè)定時(shí)器

也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)4個(gè)外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持)。16.A/D轉(zhuǎn)換,10位精度ADC，共8路

17.通用全雙工異步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，也可再用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)，也可再用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多串口。18.ISP同步通信口，主模式/從模式。此電路以單片機(jī)為核心，單片機(jī)的具體引腳圖如圖3-2。圖3-2STC12C5608AD引腳圖3.1.3時(shí)鐘電路在該系統(tǒng)中，要使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理與控制，則要使單片機(jī)的14腳〔GND〕接地，28腳〔VCC〕接正5V電源。6、7腳〔XTAL2、XTAL1〕接12MHz的晶振和兩個(gè)電容，組成片內(nèi)振蕩電路，為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖。3腳〔RST〕接按鍵復(fù)位電路，提供復(fù)位信號(hào)給單片機(jī)[13]。C51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)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(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。兩個(gè)電容通常取5-30pF左右，穩(wěn)定頻率并對(duì)震蕩頻率有微調(diào)作用【14】。如圖3-3所示圖3-3時(shí)鐘電路3.1.4復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài),并從這個(gè)狀態(tài)開場(chǎng)工作。其主要功能是：把程序計(jì)數(shù)器PC值初始化，使單片機(jī)從0000H單元開場(chǎng)執(zhí)行程序。當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，也需要復(fù)位來(lái)重新啟動(dòng)單片機(jī)。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸人到芯片的施密特觸發(fā)器中的假設(shè)RST高電平有效且有效地時(shí)間為24個(gè)振蕩周期即兩個(gè)機(jī)器周期則CPU響并且復(fù)位【15】。復(fù)位又分為：上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位a)上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路電容充電實(shí)現(xiàn)的。只要電源的上電時(shí)間不超過(guò)1ms，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，所以接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。b)按鍵手動(dòng)復(fù)位分為電平方式和脈沖方式。復(fù)位電路作用非常重要。一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)能否復(fù)正常運(yùn)行，首先要確保是否能成功復(fù)位。本次設(shè)計(jì)中，我采用了按鍵電平復(fù)位方式的復(fù)位電路。如圖3-4所示。圖3-4復(fù)位電路3.1.5溫度顯示電路本系統(tǒng)中，溫度顯示硬件由兩片LED共陽(yáng)數(shù)碼管和PNP管構(gòu)成【16】。電路圖如圖3-5所示。共陽(yáng)極數(shù)碼管中8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極〔二極管正端〕連接一起,即為共陽(yáng)極接法，簡(jiǎn)稱共陽(yáng)數(shù)碼管。通常,公共陽(yáng)極接高電平〔一般接電源〕，其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸入端為低電平時(shí)，該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。圖3-5數(shù)碼管顯示電路3.1.6按鍵功能設(shè)置電路溫度調(diào)節(jié)由四個(gè)不鎖按鍵電路實(shí)現(xiàn)。電路圖如圖3-6所示。按鍵S2一端與單片機(jī)的21腳〔P1.3〕相連，另一端接地。其功能是當(dāng)按鍵按下一次時(shí)，給單片機(jī)一個(gè)低電平，進(jìn)入風(fēng)速設(shè)定狀態(tài)；按鍵S3一端與單片機(jī)的20腳〔P1.2〕相連，另一端接地。其功能是當(dāng)按鍵按下一次時(shí)，給單片機(jī)一個(gè)低電平，進(jìn)入制冷或制熱模式的選擇。按鍵S4、S5，一端接地，另一端與單片機(jī)的19腳、18腳相連，其功能是每按下一次按鍵，溫度設(shè)定值加1或減1。圖3-6按鍵電路3.1.7繼電器驅(qū)動(dòng)電路在自動(dòng)化密集的場(chǎng)合會(huì)有很多被控元件如繼電器，微型電機(jī)，風(fēng)機(jī)，電磁閥等元件及設(shè)備，這些設(shè)備常由CPU所集中控制，由于控制系統(tǒng)不能直接驅(qū)動(dòng)被控元件，這就需要由功率電路來(lái)擴(kuò)展輸出電流以滿足被控元件的電流，電壓。ULN2003A就是這類可控大功率器件。ULN2003A是高耐壓大電流達(dá)林頓陣列,由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成，是一個(gè)7路反相器電路。該電路的特點(diǎn)如下:ULN2003A的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連,可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器。具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn),適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。

圖3-7ULN2003A引腳圖3.1.8繼電器控制電路繼電器控制電路由五個(gè)直流電磁繼電器構(gòu)成，由單片機(jī)P3.0、P3.1、P3.2、P3.3、P3.4輸出控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)ULN2003A驅(qū)動(dòng)大電流控制繼電器K1，K2，K3，K4，K5。繼電器是一種電控制器件。它具有控制系統(tǒng)〔又稱輸入回路〕和被控制系統(tǒng)〔又稱輸出回路〕之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開關(guān)〞。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。圖3-8電磁繼電器原理圖3.1.9壓縮機(jī)、四通閥壓縮機(jī)〔compressor〕，將低壓氣體提升為高壓氣體的一種從動(dòng)的流體機(jī)械。是制冷系統(tǒng)的心臟，它從吸氣管吸入低溫低壓的制冷劑氣體，通過(guò)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)活塞對(duì)其進(jìn)展壓縮后，向排氣管排出高溫高壓的制冷劑氣體，為制冷循環(huán)提供動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)壓縮→冷凝〔放熱〕→膨脹→蒸發(fā)(吸熱)的制冷循環(huán)【17】。四通閥，液壓閥術(shù)語(yǔ)，是具有四個(gè)油口的控制閥。四通閥是制冷設(shè)備中不可缺少的部件，其工作原理是，當(dāng)電磁閥線圈處于斷電狀態(tài)，先導(dǎo)滑閥在右側(cè)壓縮彈簧驅(qū)動(dòng)下左移，高壓氣體進(jìn)入毛細(xì)管后進(jìn)入右端活塞腔，另一方面，左端活塞腔的氣體排出，由于活塞兩端存在壓差，活塞及主滑閥左移，使排氣管與室外機(jī)接收相通，另兩根接收相通，形成制冷循環(huán)。當(dāng)電磁閥線圈處于通電狀態(tài)，先導(dǎo)滑閥在電磁線圈產(chǎn)生的磁力作用下抑制壓縮彈簧的張力而右移，高壓氣體進(jìn)入毛細(xì)管后進(jìn)入左端活塞腔，另一方面，右端活塞腔的氣體排出，由于活塞兩端存在壓差，活塞及主滑閥右移，使排氣管與室內(nèi)機(jī)接收相通，另兩根接收相通，形成制熱循環(huán)【18】。3.1.10電動(dòng)機(jī)電路該電路將電抗器和電機(jī)結(jié)合在一起，在電動(dòng)機(jī)定子鐵芯上嵌入一個(gè)中間繞組〔或稱調(diào)速繞組〕，采用繞組抽頭調(diào)速電動(dòng)機(jī)，一共有三個(gè)轉(zhuǎn)速抽頭，通過(guò)繼電器組改變電動(dòng)機(jī)氣隙磁場(chǎng)的大小及橢圓度，分別實(shí)現(xiàn)高、中、低速的控制。圖3-9單相異步電機(jī)工作原理圖第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1DS18B20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)〕【19】。每次訪問(wèn)DS18B20，必須嚴(yán)格遵守這個(gè)命令時(shí)序，如果出現(xiàn)序列混亂，則單總線器件不會(huì)響應(yīng)主機(jī)。這個(gè)準(zhǔn)則對(duì)于搜索ROM命令和報(bào)警搜索命令例外，在執(zhí)行兩者中任何一條命令之后，主機(jī)不能執(zhí)行其后的功能命令，而必須返回至第一步【20】。1.初始化單總線上的所有傳輸過(guò)程都是以初始化開場(chǎng)的，初始化過(guò)程由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和從機(jī)響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成，應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道總線上有從機(jī)設(shè)備且準(zhǔn)備就緒。2.ROM命令在主機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答脈沖后，就可以發(fā)出ROM命令。ROM命令與各個(gè)從機(jī)設(shè)備的唯一64位ROM代碼相關(guān)，允許主機(jī)在單總線上連接多個(gè)從機(jī)設(shè)備時(shí)，指定操作某個(gè)從機(jī)設(shè)備。ROM命令還允許能夠檢測(cè)到總線上有多少個(gè)從機(jī)設(shè)備及其設(shè)備類型，或者有沒(méi)有設(shè)備處于報(bào)警狀態(tài)。(1)搜索ROM[F0h]當(dāng)系統(tǒng)初始上電時(shí)，主機(jī)必須找出總線上所有從機(jī)設(shè)備的ROM代碼，這樣主機(jī)才能夠判斷出從機(jī)的數(shù)目和類型。主機(jī)通過(guò)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(jī)設(shè)備。如果總線只有一個(gè)從機(jī)設(shè)備，則可以采用讀ROM命令來(lái)替代搜索ROM命令。在每次執(zhí)行完搜索ROM循環(huán)后，主機(jī)必須返回至命令序列的第一步：初始化。(2)讀ROM[33h]〔僅適合于單節(jié)點(diǎn)〕該命令僅適用于總線上只有一個(gè)從機(jī)設(shè)備，它允許主機(jī)直接讀出從機(jī)的64位ROM代碼，而無(wú)須執(zhí)行搜索ROM過(guò)程。如果該命令用于多節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)則必然發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，因?yàn)槊總€(gè)從機(jī)設(shè)備都會(huì)響應(yīng)該命令。(3)匹配ROM[55h]匹配ROM命令跟隨64位ROM代碼，從而允許主機(jī)訪問(wèn)多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中某個(gè)指定的從機(jī)設(shè)備。僅當(dāng)從機(jī)完全匹配64位ROM代碼時(shí)，才會(huì)響應(yīng)主機(jī)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ROM[CCH](僅適合于單節(jié)點(diǎn))主機(jī)能夠采用該命令同時(shí)訪問(wèn)總線上的所有從機(jī)設(shè)備，而無(wú)須發(fā)出任何ROM代碼信息。例如，主機(jī)通過(guò)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(shí)命令總線上所有的DS18B20開場(chǎng)轉(zhuǎn)換速度，這樣大大節(jié)省了主機(jī)的時(shí)間。注意：如果跳越ROM命令跟隨的是讀操作命令，則該命令只能應(yīng)用于單節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，否則將由于多個(gè)節(jié)點(diǎn)都響應(yīng)該命令而引起數(shù)據(jù)沖突。(5)報(bào)警搜索[ECH]除那些設(shè)置了報(bào)警標(biāo)志的從機(jī)響應(yīng)外，該命令的工作方式完全等同于搜索ROM命令，該命令允許主機(jī)設(shè)備判斷哪些從機(jī)設(shè)備發(fā)生了報(bào)警〔如最近的測(cè)量溫度過(guò)高或過(guò)低等〕。同搜索ROM命令一樣，在完成報(bào)警搜索循環(huán)后，主機(jī)必須返回至命令序列的第一步。3.功能命令在主機(jī)發(fā)出ROM命令，以訪問(wèn)某個(gè)指定的DS18B20，接著就可以發(fā)出DS18B20的某個(gè)功能命令。這些命令允許主機(jī)寫入或讀出DS18B20的存儲(chǔ)器，啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換以及判斷從機(jī)的供電方式。(1)讀RAM存儲(chǔ)器[BEH]此命令讀RAM存儲(chǔ)器的內(nèi)容，開場(chǎng)讀字節(jié)0，并繼續(xù)讀到第九個(gè)字節(jié)〔CRC〕。如果不是所有位置均可讀，那么主機(jī)可以再任何時(shí)候發(fā)出一復(fù)位命令以中止讀操作。(2)復(fù)制RAM存儲(chǔ)器〔48H〕此命令讀RAM存儲(chǔ)器的內(nèi)容，開場(chǎng)讀字節(jié)0，并繼續(xù)讀到第九個(gè)字節(jié)〔CRC〕。如果不是所有位置均可讀，那么主機(jī)可以再任何時(shí)候發(fā)出一復(fù)位命令以中止讀操作。(3)重新調(diào)出EERAM[B8H]此命令把存儲(chǔ)在EERAM中TH、TL、CONF的值重新調(diào)至RAM存儲(chǔ)器。這種重新調(diào)出的操作在對(duì)DS18B20上電時(shí)也自動(dòng)發(fā)生，因此只要器件一接電，暫存存儲(chǔ)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(shí)間片，器件都會(huì)給其電源方式的信號(hào)：0=強(qiáng)上拉電阻供電；1=電源供電。(5)寫RAM存儲(chǔ)器[44H]寫數(shù)據(jù)到RAM存儲(chǔ)器，地址為第2、第3、第4字節(jié)〔TH、TL、CONF〕。(6)溫度變換[44H]此命令開場(chǎng)溫度變換，不需要另外的數(shù)據(jù)。溫度變換將被執(zhí)行，接著DS18B20便保持在空閑狀態(tài)。4.2控制接口時(shí)序說(shuō)明〔1〕讀操作時(shí)序圖4-1讀操作時(shí)序〔2〕寫操作時(shí)序圖4-2讀操作時(shí)序4.3軟件程序設(shè)計(jì)初始化啟動(dòng)風(fēng)扇電機(jī)調(diào)用測(cè)溫子程序調(diào)用溫度顯示程序四通閥不通電，制冷模式四通閥通電，制熱模式實(shí)際溫度-設(shè)定溫度>1℃初始化啟動(dòng)風(fēng)扇電機(jī)調(diào)用測(cè)溫子程序調(diào)用溫度顯示程序四通閥不通電，制冷模式四通閥通電，制熱模式實(shí)際溫度-設(shè)定溫度>1℃實(shí)際溫度-設(shè)定溫度<1℃開關(guān)K4閉合，啟動(dòng)壓縮機(jī)開關(guān)K4斷開，暫停壓縮機(jī)YESNONOYES主程序開場(chǎng)開關(guān)K5閉合NOYES完畢有鍵按下YESNO按鍵處理子程序圖4-3主程序流程圖4.3.2DS18B20測(cè)溫程序及流程圖向DS18B20發(fā)送初始化脈沖向DS18B20發(fā)送初始化脈沖初始化成功向DS18B20發(fā)送44H啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)化向DS18B20發(fā)送初始化脈沖向DS18B20發(fā)送BEH準(zhǔn)備取溫度取出溫度值及CRC校驗(yàn)位CRC校驗(yàn)轉(zhuǎn)化完畢初始化成功YYYYNNNN向DS18B20發(fā)送CCH向DS18B20發(fā)送CCH保存該溫度，并精度運(yùn)算，返回舍棄該溫度，返回報(bào)錯(cuò)返回報(bào)錯(cuò)返回圖4-4DS18B20通訊模塊流程圖DS18B20測(cè)溫程序：INIT_1820:SETBP1.7;這是DS18B20復(fù)位初始化子程序NOPCLRP1.7MOVR1,#5;主機(jī)發(fā)出延時(shí)500微秒的復(fù)位低脈沖TSR1:MOVR0,#25DJNZR0,$DJNZR1,TSR1SETBP1.7;然后拉高數(shù)據(jù)線NOPNOPNOPMOVR0,#20HTSR2:JNBP1.7,TSR3;等待DS18B20回應(yīng)DJNZR0,TSR2LJMPTSR4;延時(shí)TSR3:SETBFLAG1;置標(biāo)志位,表示DS1820存在LJMPTSR5TSR4:CLRFLAG1;清標(biāo)志位,表示DS1820不存在LJMPTSR7TSR5:MOVR0,#70TSR6:DJNZR0,TSR6;時(shí)序要求延時(shí)一段時(shí)間TSR7:SETBP1.7RETGET_TEMPER:SETBP1.7;讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值LCALLINIT_1820;先復(fù)位DS18B20JBFLAG1,TSS2RET;判斷DS1820是否存在?假設(shè)DS18B20不存在則返回TSS2:MOVA,#0CCH;跳過(guò)ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#44H;發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令LCALLWRITE_1820LCALLDISPLAY;這里通過(guò)調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí)一段時(shí)間,等待AD轉(zhuǎn)換完畢,12位的話750微秒LCALLINIT_1820;準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位MOVA,#0CCH;跳過(guò)ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#0BEH;發(fā)出讀溫度命令LCALLWRITE_1820LCALLREAD_18200;將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到35H/36HRETWRITE_1820:MOVR2,#8;寫DS18B20的子程序(有具體的時(shí)序要求),一共8位數(shù)據(jù)CLRCWR1:CLRP1.7MOVR3,#5DJNZR3,$RRCAMOVP1.7,CMOVR3,#21DJNZR3,$SETBP1.7NOPDJNZR2,WR1SETBP1.7RETREAD_18200:MOVR4,#2;讀DS18B20的程序,從DS18B20中讀出兩個(gè)字節(jié)的溫度數(shù)據(jù),將溫度高位和低位從DS18B20中讀出MOVR1,#29H;低位存入29H(TEMPER_L),高位存入28H(TEMPER_H)RE00:MOVR2,#8;數(shù)據(jù)一共有8位RE01:CLRCSETBP1.7NOPNOPCLRP1.7NOPNOPNOPSETBP1.7MOVR3,#8RE10:DJNZR3,RE10MOVC,P1.7MOVR3,#21RE20:DJNZR3,RE20RRCADJNZR2,RE01MOV@R1,ADECR1DJNZR4,RE00RET4.3.3按鍵掃描程序及流程圖按鍵掃描S2按按鍵掃描S2按下30H+1S3按下S2按下S2按下31H+132H+132H-1YESSSSYESYESYESNONONONO調(diào)用測(cè)溫程序按鍵掃描程序：MAIN:MOVP1,#0FHJNBP1.3,SPREADLOOP1:JNBP1.2,MODELOOP2:JNBP1.1,JLOOP3:JNBP1.0,NSPREAD:INC30HMOVA,30HCJNEA,#03H,LOOP1MOVA,#00HMOV30H,ASJMPLOOP1MODE:INC31HSJMPLOOP2J:INC32HMOVA,32HCJNEA,#31,LOOP3MOVA,#16SJMPLOOP3N:DEC32HMOVA,32HCJNEA,#15,MAINMOVA,#304.4程序調(diào)試4.4.1KeiluVision2軟件Keilc51開發(fā)工具提供數(shù)個(gè)十分有用的特性，可以幫助你快速地成功開發(fā)嵌入式應(yīng)用。這些工具使用簡(jiǎn)單并保證你到達(dá)你的設(shè)計(jì)目的uVision2IDE是一個(gè)基于Window的開發(fā)平臺(tái)，包含一個(gè)高效的編輯器，一個(gè)工程管理器和一個(gè)MAKE工具。uVision2支持所有的KEIL8051工具，包括C編譯器，宏匯編器，連接/定位器，目標(biāo)代碼到HEX的轉(zhuǎn)換器。uVision2通過(guò)以下特性加速你的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程：全功能的源代碼編輯器。器件庫(kù)用來(lái)配置開發(fā)工具設(shè)置。工程管理器用來(lái)創(chuàng)立和維護(hù)你的工程。集成的MAKE工具可以匯編，編譯和連接你的嵌入式應(yīng)用。所有開發(fā)工具的設(shè)置都是對(duì)話框形式的。真正的源代碼級(jí)的對(duì)CPU和外圍器件的調(diào)試器。高級(jí)GDI〔AGDI〕接口用來(lái)在目標(biāo)硬件上進(jìn)展軟件調(diào)試，以及和Monitor-51進(jìn)展通信。與開發(fā)工具手冊(cè)和器件數(shù)據(jù)手冊(cè)和用戶指南有直接的鏈接。uVision2界面提供一個(gè)菜單，一個(gè)工具條以便你快速選擇命令按鈕，另外還有源代碼的顯示窗口，對(duì)話框和信息顯示。uVision2允許同時(shí)翻開瀏覽多個(gè)源文件。4.4.2程序調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法1.較小的硬件開銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)展補(bǔ)償，由于DS18B20與微處理器采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì)DS18B20進(jìn)展讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。2.在DS18B20測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號(hào)，一旦某個(gè)DS18B20接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS18B20時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)展DS1820硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。3.編程時(shí)要注意，在程序開場(chǎng)時(shí)，要寫入各定時(shí)器中斷的入口地址。4.編程過(guò)程中要注意加注釋或分割線，否則，在程序過(guò)長(zhǎng)時(shí)容易變得很亂，不便于查找或更改。5.程序的構(gòu)造要設(shè)計(jì)的合理，防止上下亂調(diào)用的現(xiàn)象，這樣會(huì)使程序更加清晰化。6.編程前要加流程圖，這樣會(huì)使思路清晰。第5章結(jié)論近四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完畢，這意味著我們的大學(xué)生活也要完畢了，但我的學(xué)習(xí)沒(méi)有完畢，由于我本身知識(shí)的局限性，所以只對(duì)空調(diào)溫度控制做了局部研究，并不成熟。在本次設(shè)計(jì)中，我所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)承受了實(shí)踐的檢驗(yàn)，增強(qiáng)了綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力及動(dòng)手能力。提前了解了空調(diào)的工作原理，尤其是溫度檢測(cè)及控制這一塊，為我畢業(yè)后在奧克斯空調(diào)的工作與學(xué)習(xí)打下了良好的根基。本設(shè)計(jì)使用STC12C5608AD作為主控芯片進(jìn)展控制，單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。其中的溫度控制系統(tǒng)采用DS18B20“一線總線〞數(shù)字化溫度傳感器，支持“一線總線〞接口，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。而且體積小價(jià)格實(shí)惠，溫度、風(fēng)速、冷暖模式設(shè)定采用按鍵設(shè)定，風(fēng)速控制則由電機(jī)轉(zhuǎn)速控制，冷暖模式則由四通閥來(lái)控制，軟件算法采用設(shè)定值和測(cè)量值相比擬的算法。參考文獻(xiàn)[1]彥啟森，石文星，田長(zhǎng)青.空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)〔第四版〕[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.[2]李朝青．單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]．北京航空航天大學(xué)出版社，2005.[3]MengChen,LiMin,LiAi-chuan.Singlechipmicrocomputerandthedevelopmentofthetemperatureandhumiditysensor[M].InternationalElectronicElements,2004.[4]金發(fā)慶.傳感器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000.[5]宋亞偉.基于DS18B20的溫度控制采集系統(tǒng)[J].機(jī)電工程技術(shù),2008,37(09)：89-91.[6]齊建家,胡天明.基于DS18B20的數(shù)字溫度設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[J].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào),2001,22(2)：59-62.[7]DALLASSemiconductorCorporationDS18B20ProgrammableResolutionWireDigitalThermometer．www．maximit,2008.[8]童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)根基[M].北京：高等教育出版社，2006.[9]閻石.數(shù)字電子技術(shù)根基[M].北京：高等教育出版社，2006.[10]黃正祥，鄧懷雄，郭延文，周書.基于MCS-51單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2005，3(6)：20-21.[11]李伙友.基于MCS-51的溫度控制器的設(shè)計(jì)[J].龍巖學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，24(6):16-18.[12]StevenF.BarrettDanielJ.Pack.EmbeddedSystem[M].北京：電子出版社，2006.[13]陳光明，陳國(guó)邦.制冷與低溫原理〔第2版〕[M].杭州：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.[14]萬(wàn)平英等.空調(diào)智能傳感器[J].傳感器與微系統(tǒng)，2006,25(1)：56-57.[15]JosephSimmons,BenjaminL.Davis,AlanL.Nicoll.Heating,VentilatingandAir-conditioningDesignapaaratusandmethod[M].HVACHoldingCompany,2007[16]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)[M].清華大學(xué)出版社，2010.[17]NealRobertPerlmutter.IndividualRoomRemperatureControlSystem[M].BiBTeX,BiBTeX,EndNote,RefMan,1976.[18]郭天祥主編.51單片機(jī)C語(yǔ)言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.[19]JackGlass,ChristopherKurkjian.Air-ConditioningDesignforDataCenters-AccommodatingCurrentLoadsandPlanningfortheFuture[M].AmericanSocietyofHeating,RefrigeratingandAir-ConditioningEngineers,2005.[20]KatsuhikoOgata．ModenControlEngineering．Publishinghouseofelectronicsindustry，2000，20〔1〕：96—202致謝在幾個(gè)月的學(xué)習(xí)研究中，課題受到了許多教師和同學(xué)的熱心關(guān)注和支持。他們對(duì)空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的研究開發(fā)提出了珍貴意見(jiàn)，并在物質(zhì)和精神上給予了大力支持。在我即將完畢對(duì)課題的研究時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)已初步成型，這與支持我的教師和同學(xué)的關(guān)心是分不開的。衷心感謝我的導(dǎo)師，正是因?yàn)轭伻A教師的悉心指導(dǎo)和諄諄教導(dǎo)，我的設(shè)計(jì)才得以順利完成。顏教師淵博的知識(shí)、豐富的科研經(jīng)歷、不計(jì)名利、兢兢業(yè)業(yè)的治學(xué)精神使我受益匪淺。她無(wú)私奉獻(xiàn)的高貴品質(zhì)和平易近人的長(zhǎng)者作風(fēng)，使我在學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的同時(shí)也學(xué)會(huì)了做人的道理。至此論文完成之際，謹(jǐn)向教師表示由衷的感謝。尤其感謝我的父母，無(wú)論我在順境還是逆境，他們始終是我最堅(jiān)強(qiáng)的后盾，感謝他們對(duì)我多年的培養(yǎng)和支持。最后感謝所有曾經(jīng)鼓勵(lì)過(guò)我，幫助過(guò)我的人們。附錄1系統(tǒng)硬件電路圖附錄2系統(tǒng)軟件程序ORG0000H;單片機(jī)內(nèi)存分配申明!TEMPER_LEQU29H;用于保存讀出溫度的低8位TEMPER_HEQU28H;用于保存讀出溫度的高8位FLAG1EQU38H;是否檢測(cè)到DS18B20標(biāo)志位a_bitEQU20h;數(shù)碼管個(gè)位數(shù)存放內(nèi)存位置b_bitEQU21h;數(shù)碼管十位數(shù)存放內(nèi)存位置MOVA,#00H MOV30H,A;存風(fēng)速M(fèi)OV31H,A;存模式MOV32H,#16;存設(shè)定溫度MOVP3,#00HMAIN:MOVP1,#0FHJNBP1.3,SPREADLOOP1:JNBP1.2,MODELOOP2:JNBP1.1,JLOOP3:JNBP1.0,NLOOP4:LCALLSLCALLGET_TEMPER;調(diào)用讀溫度子程序MOVA,29HMOVC,40H;將28H中的最低位移入CRRCAMOVC,41HRRCAMOVC,42HRRCAMOVC,43HRRCAMOV29H,ALCALLDISPLAY;調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序CJNEA,32H,YCPLP3.3SJMPMAINY:JBP3.4,YRJCY1DECACJNEA,32H,Y2CPLP3.3SJMPMAINY2:JCY1SETBP3.3SJMPMAINY1:CPLP3.3SJMPMAINYR:JNCY1INCACJNEA,32H,Y3CPLP3.3SJMPMAINY3:JNCY1SETBP3.3SJMPMAINSPREAD:INC30HMOVA,30HCJNEA,#03H,LOOP1MOVA,#00HMOV30H,ASJMPLOOP1MODE:INC31HSJMPLOOP2J:INC32HMOVA,32HCJNEA,#31,LOOP3MOVA,#16SJMPLOOP3N:DEC32HMOVA,32HCJNEA,#15,MAINMOVA,#30SJMPLOOP4S:MOVA,30HCJNEA,#00H,S1SETBP3.2CPLP3.0CPLP3.1SJMPMS1:CJNEA,#01H,S2SETBP3.1CPLP3.2CPLP3.0SJMPMS2:SETB