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1、20102011 学年第 二 学期毕业设计（论文）课题 空调控制系统 姓名 系部 电子信息工程系 专业 应用电子技术 班级 08电子（2） 班 学号 指导教师 武汉交通职业学院教务处制摘 要由于全球气候的变暖和国内人民生活水平的提高，空调将逐渐成为人们生活中不可缺少的一部分。空调器微电脑控制系统的任务是通过89C52的指令并根据房间的温度、室内热交换器温度、室外热交换器温度、压缩机的状态等来控制空调器的运行过程。具体地说，就是控制压缩机、室外风扇、室内风扇、室内风向电机，并将设定温度和房间实际温度用LCD液晶显示屏显示出来。主要功能是根据房间温度和设定温度的差值，并综合考虑其他条件，然后对压缩
2、机和室内外风扇的运行状态进行智能控制。本控制系统采用STC89C52单片机收集数据，处理数据来实现对温度控制系统的调控。主要过程如下：利用温度传感器AD590采集的温度信号再将非电量信号转换为电信号，转换后的电信号再进入A/D转换器tlv1544转换成数字量，传送给单片机进行数据处理，并向外围设备输出控制信号。输给单片机，再由单片机控制显示，并比较采集的温度与设定的温度是否一致，然后驱动空调机的加热或降温循环对空气进行处理，从而实现对室内温度的调节，在整个设计中，涉及到温度检测电路，驱动控制电路，显示电路，键盘电路以及电源的设计等电路。由LCD实时显示被控温度及设定温度，在配合用C语言编程使软
3、件实现空调温度智能转换的基本功能。本控制电路成本低廉，功能实用，操作简便，有一定的实用价值。关键字： 温度控制 STC89C52 AD590 TLV1544 LCD液晶显示目录摘要 2一 引言1.1 课题背景 11.2 课题目的 2二 系统硬件设计2.1设计任务及要求 32.2 总体设计 4 2.3 系统各部分硬件设计 42.3.1 单片机的选择 42.3.2 温度传感器的选择 52.3.3 A/D转换的选择 72.3.4 按键 8 2.3.5 lcd显示 92.4 整机电路图 11三 系统软件设计 12四 小结 15致谢参考文献 16附录 17一 引言基于89C52单片机的温度控制系统是温度
4、传感器AD590通过A/D转换系统完成将模拟信号（温度）转换成数字信号（电压）的功能，然后经放大电路放大到所需的范围内，由89C52单片机控制从而实现对环境温度的采集控制。实现对单片机、传感器及A/D转换的实践学习。1.1 课题背景在上世纪末，中国推出了绿色建筑、健康住宅的概念，这就给住宅空调器的发展提供了良好的机遇。空气调节在人们生活中，起着重要的作用。传统空调器具有开调节模式，不仅噪音和温度波动大，而且开关时对空调压缩机有很大的损害。随着计算机技术、变频技术、智能控制技术的发展，人们摆脱了传统定频定速空调器的调节模式，开发出性能更为优良的变频变速空调器。通过对空调发展的回顾和几种典型的主流
5、空调技术的应用，可以看出科技创新势不可挡。高科技含量的空调产品必将取代市场上仅仅具备了制冷制热功能的低技术含量空调。未来空调将要朝着四化，即健康化、节能环保化、人性化、网络化迈进。电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，那么单片机技术的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。目前，单片机在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用。尤其是在空调控制系统方面，更具有独到的一面，它能更准更快的反应实时温度，并对其能够更好的控制，特别是其中的C51系列的单片机的出现，具有更好的稳定性，更快和更准确的
6、运算精度，影响着人们的工作和学习。在现代社会中，空调不仅应用在高级会所，其作用也体现到了各个方面，随着人们生活质量的提高，酒店厂房及家庭生活中都会见到空调的影子，它将会更好的服务于社会。而今，空调等家用电器随着生产技术的发展和人们生活水平的提高已经越来越普及，一个简单，稳定的空调控制系统便是实现这些的核心。1.2 课题目的本课题主要是让我通过对空调控制系统的硬件设计过程,了解单片机以及新型A/D转换tlv1544，更全面的了解空调控制系统的全过程。通过理论联系实际的方法，是所学知识通过自己设计思考真正应用到实践中，对电子电路设计的相关知识有较为深刻的认识和理解。通过本课题的设计过程中，让自己既
7、能学习到相关的专业知识，又能对空调系统有一个较为清晰的认识。不仅能巩固自己的C语言和单片机基础，而且对智能化、自动化控制系统有一个更深入的了解，拓宽知识面，积累系统编程的经验。二 系统硬件设计2.1设计任务及要求任务：设计并制作一个空调控制器。基本任务是利用51系列单片机、ADCTLV1544模数转换器等芯片设计并制作一个具有制冷、制热、通风和自动运行的受控型空调控制器。要求：1） 空调控制器具有制冷、制热、通风和自动运行四种工作模式2) 能对温度进行设定和控制3) 室内风机具有高、中、低三档风速和自动风控制功能。每按一下风速选择键时，风速模式按图2.0所示的箭头方向依此变换：自动高速低速中速
8、图2.0 风速模式选择其中自动风与工作模式及温度有关。4）具有压缩机三分钟自动保护功能。由于家用空调器所使用的压缩机大多为电容启动运行电动机，带载启动能力较差，因此无论在制冷运行还是在制热运行时，当压缩机停止工作后，必须在三分钟后才允许重新启动。2.2 总体设计该系统通过温度传感器AD590对空气进行温度采集，将采集到的温度信号传输给单片机，再由单片机控制显示器，并比较采集温度与设定温度是否一致，然后驱动空调机的加热或降温循环对空气进行处理，从而模拟实现空调温度控制单元的工作情况。空调温控器主要单片机，温度采样电路，A/D转换电路，温度显示电路，温度输入电路等组成。图2.1系统硬件框图2.3
9、系统各部分硬件设计 2.3.1 单片机的选择STC89C52是深圳宏晶公司生产的单片机芯片，相对于其他芯片而言，其价格低廉，功能与其他昂贵的单片机芯片相比，应用广泛，性能稳定，抗干扰能力强，性价比高。因此采用STC89C52(如图2.2)。采用89C52单片机（如图2.3）来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。 图2.2 STC89C52引脚图图2.3单片机最小系统2.3.2 温度传感器的选择温度传感器的种类很多，根据温室使用条件，选择恰当的传感器类型才能保证测量的准确可靠，并同时达到增加使用寿命和
10、降低成本的目的。根据温室温度控制的特点，本系统中温度传感器选用AD590集成温度传感器（图2.4 AD590封装及采集电路）。集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管的b-e结压降的不饱和值VBE与热力学温度T和通过发射极电流工的关系实现对温度 VBE = InI (2-1) 式中，K一波尔兹常数；q一电子电荷绝对值。集成温度传感器具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点，得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K，温度0时输出为0,温度25时输出2.982V。电流输出型的灵敏度一般为1A/K。AD590
11、是美国模拟器件公司利用PN结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器。这种器件在被测温度一定时，相当于一个恒流源。该器件具有良好的线性和互换性，测量精度高，并具有消除电源波动的特性。它的主要特性参数如下:1.流过器件的电流(A)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数，即： =1A/K (2-2) 式中:Ir流过器件(AD590)的电流，单位为A。 T热力学温度，单位为K。2. AD590的测温范围为55150。3. AD590的电源电压范围为4V30V。电源电压可在4V6V范围变化，电流Ir变化1A，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反
12、接也不会被损坏。5.精度高:AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在55150范围内，非线性误差为0.3。6.灵敏度:1A/K。图2.4 AD590封装及采集电路2.3.3 A/D转换器的选择由信号处理电路输出的信号为模拟信号，而单片机只能处理数字量，所以必须首先将模拟量经过一定电路转换为数字信号，单片机才能处理，这种电路被称为A/D转换电路，是模拟系统与计算机之间的接口部件。A/D转换器的主要技术指标有:分辨率、精度、量程、转换时间等。因此一般选择转换器主要看分辨率、转换时间、精度等这几项。1） 分辨率反映转换器所能分辨的被测量的最小值。2） 从启动转换开始，直至取得稳定的
13、数字量或模拟量所需的时间称为转换时间。转换时间与转换器原理及其位数有关。3） 精度指的是转换的结果相对于实际的偏差。 综上所述，tlv1544为10bit的AD转换器，并且其转换速率小于等于10um，精度相对于其他AD转换芯片而言更精确，因此本系统采用tlv1544作为A/D转换。下图为tlv1544引脚图及A/D转换电路（图2.5和2.6）图2.5 tlv1544引脚图引脚功能说明： DATA OUT ：输出转换的结果DATA IN： 通道号I/O CLK： 时钟信号，上升沿（INV CLK为1），下降沿（INV CLK为0） EOC：转换结束信号， A0A3：四路模拟输入通道 CS：片选端
14、，低电平有效。 REF+、REF- ：接VCC 、GND CSTART： 一般接VCC FS：一般接微处理器的VCC图2.6 A/D转换电路2.3.4 按键 按键输入用来控制空调系统的正常工作，是本系统最简单而又不可或缺的部分。用5只按钮来分别作为启动/关闭键、工作模式键、风速选择键、温度设定上升键和下降键。（此外还有1只系统复位按钮，共6只）按键输入电路如下图（图2.7）图2.7按键输入电路2.3.5 lcd显示以往的led显示渐渐褪去，lcd显示相对于led显示而言，直观了许多而且设计也相对简单，由此选择lcd显示器（图2.8 LCDts1620显示器引脚图及图2.9与单片机连接电路）。L
15、CD显示器接口：LCD_E：LCD显示器使能LCD_RW：LCD读写方向控制LCD_RS：LCD命令，数据选择LCD_DATA_TRI：LCD数据高阻态控制LCD_DATAO：LCD数据输出总线图2.8 LCD ts1620显示器引脚图图2.9 LCD ts1620与单片机连接电路2.4 整机电路图图2.10 整机电路图三 系统软件设计 系统软件设计是为了在硬件设计的基础上使其实现所需控制，此系统首先初始化显示 AD590 以及AD转换器，然后进行温度采集并经过AD转换，输入单片机控制lcd进行显示，并且利用单片机设定温度值，对其工作模式进行选择及控制。软件设计流程图开始 Lcd初始化 串口初
16、始化温度传感器初始化 温度采集 显示温度值T 工作模式 风速模式 显示控制循环 显示温度设定值图3.1 系统控制主程序工作模式子程序通风模式制冷模式温度设定值5度以上时设定值T-5度=温度设定值5度以上时制热模式风速模式子程序温度2020温度25度低风速档中风速档高风速档 Yes yes yes Yes yes yes图3.2模式选择子程序 检测是否有按键行为若有则继续执行检测key2被按下调用按键子程序每按一次按照自动 高 中 低四个档循环检测key3被按下调用按键子程序每按一次按照自动 制冷 通风 制热四个模式循环检测key4 或key5被按下调用按键子程序按下key4则执行减一子程序使温
17、度减一，key5则执行加一子程序使温度加一结束图3.3 中断控制流程图小结空调的核心就是温度控制系统，温度控制系统的核心就是单片机。单片机因为成本低，功能稳定，而大量应用于各个领域。本论文用MCS-51系列的89C52单片机做成空调温度控制器，通过温度采集，A/D转换，CPU控制，然后通过数码管显示等一系列硬件功能和软件功能，共同完成温度的智能控制。这次的毕设虽然遇到了很多问题，但在老师和同学的帮助下一步步走向成功，在黑暗中追求光明，一点一点的捕捉曙光，最终，功夫不负有心人，梦想变现实。让我感受到了成功的喜悦！一种说不出的幸福弥漫在我的心间。致谢感谢学校给这次机会让我学会了更多东西，尤其是自学
18、能力，感谢老师给我的帮助，他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪！这篇论文的每个细节和每个数据，都离不开你的细心指导。衷心感谢老师。参考资料1 程德福.智能仪器.北京：机械工业出版社.2010 2 骆德汉. 1种基于AD590温度数据采集系统. 航空计测技术 .1995，43 孙慧莲. 采用AD590集成AD590温度传感器测温. 长春光学精密机械学院学报 .1997，34 汪明珠. 基于AD590温度测控电路及应用. 皖西学院学报 .2009，105 王静霞.单片机应用技术. 北京：电子工业出版社.20096 刘雅，胡汉才.温
19、度传感器S.北京：中国标准出版社，2008 7 徐叔华.单片机实验与实践M.上海：上海大学出版社，2008.8 李辉.单片机原理及应用M.北京：北京希望电子出版社，2003.9 李朝青.PC机及单片机数据通信技术M.北京：北京航空航天大学出版社,2006附录#include #include /库函数头文件，代码中引用了_nop_()函数#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned char/*LCD1602*/ 定义控制信号端口sbit RS=P30; /P3.0sbit RW=P31;/P3.1sbit E=P32; /
20、P3.2sbit CS_AD=P23;sbit CLK=P22;sbit DATA_IN=P21;sbit DATA_OUT=P20;unsigned int Volt;unsigned char Buffer11=Volt:0.0000;/ 声明调用函数void lcd_w_cmd(unsigned char com);/写命令字函数void lcd_w_dat(unsigned char dat); /写数据函数unsigned char lcd_r_start();/读状态函数void int1();/LCD初始化函数void delay(unsigned char t);/可控延时函数
21、void delay1();/软件实现延时函数，5个机器周期void write_1544(unsigned char a);void init_1544(); /*初始化1544口线*/unsigned int read_1544( unsigned char a);/void Cstart_1544();void TLV1544();/函数名：delay/函数功能：采用软件实现可控延时 /形式参数：延时时间控制参数存入变量t中/返回值：无void delay(unsigned char t) unsigned char j,i; for(i=0;it;i+) for(j=0;j250;j+
22、); /函数名：delay1/函数功能：采用软件实现延时，5个机器周期 /形式参数：无/返回值：无void delay1() _nop_(); _nop_(); _nop_();/函数名：int1/函数功能：lcd初始化 /形式参数：无/返回值：无void int1() lcd_w_cmd(0x3c);/ 设置工作方式 lcd_w_cmd(0x0e);/ 设置光标 lcd_w_cmd(0x01);/ 清屏 lcd_w_cmd(0x06);/ 设置输入方式 lcd_w_cmd(0x80);/ 设置初始显示位置/函数名：lcd_w_cmd/函数功能：写命令字/形式参数：命令字已存入com单元中/返
23、回值：无void lcd_w_cmd(unsigned char com) E=0; RW=1; RS=1; delay1(); RW=0; RS=0;/ RW=1，RS=0，写LCD命令字 delay1(); E=1;/E端时序 delay1(); P1=com;/将com中的命令字写入LCD数据口 E=0; delay1(); RW=1; RS=1;/函数名：lcd_w_dat/函数功能：写数据/形式参数：数据已存入dat单元中/返回值：无void lcd_w_dat(unsigned char dat) E=0; RW=1; RS=1; delay1(); RW=0; RS=1;/ RW
24、=1，RS=0，写LCD命令字 delay1(); E=1;/ E端时序 delay1(); P1=dat;/ 将dat中的显示数据写入LCD数据口 E=0; delay1(); RW=1; RS=1;/*TLV1544*/void init_1544() /*初始化1544口线*/ CS_AD=1; DATA_OUT=1; DATA_IN=1; CLK=1;/ CSTART=1;/*主机把4通道地址提供给DATA_IN;并提供时钟序列给IO-CLK*/void write_1544(unsigned char a) unsigned char i; unsigned char b=0x08;
25、 CS_AD=0; CLK=0; for(i=0;i=1; CLK=0; CS_AD=1; DATA_OUT=1;/*void Cstart_1544() /采样与转换的起始控制CS_AD=1; CSTART=1; delay(1); CSTART=0; delay(1); CSTART=1;*/*选取被读的通道，10个数据位通过DATA_OUT发送到主机*/unsigned int read_1544(unsigned char a) unsigned char i; unsigned char b=0x08; unsigned int r_data=0; /*返回转换结果*/ CS_AD=
26、0; CLK=0; for(i=0;i10;i+) r_data=1; CLK=0;/时序 if(DATA_OUT=1) r_data+; delay1(); CS_AD=1; DATA_IN=1; return r_data;void shuzichuli_1544()unsigned int m; m=read_1544(0x00); Volt=m*48; /*将电压值扩大了一万倍*/void Display_Volt()Buffer5=Volt/10000+0;/*电压值的个位*/Buffer7=Volt/1000%10+0;/*电压值小数点后的十分位*/Buffer8=Volt/100
27、%10+0;/*电压值小数点后的百分位*/Buffer9=Volt/10%10+0;/*电压值小数点后的千分位*/Buffer10=Volt%10+0;/*电压值小数点后的万分位*/void TLV1544() init_1544(); /初始化TLV1544 write_1544(0x00); / Cstart_1544(); delay(10); read_1544(0x00); shuzichuli_1544(); Display_Volt();void main()/主函数 unsigned char i; P1=0xff;/ 送全1到P1口 int1();/ 初始化LCD delay(20); while(1) TLV1544(); lcd_w_cmd(0x80); / 设置显示位置 for(i=0;i11;i+)/ 显示字符串 lcd_w_dat(Bufferi);指导教师意见指导教师（签名及时间）：答辩意见答辩小组组长（签名及时间）：成绩评定毕业设计（论文）成绩答辩成绩总评成绩
