单片机的空调控制系统的设计
单片机的空调控制系统的设计[20200128193323]
摘要：在自动控制领域中，温度检测与控制占有很重要地位。温度测控系统在工农业生产、科学研究和在人们的生活领域，也得到了广泛应用。因此，温度传感器的应用数量居各种传感器之首。目前，温度传感器正从模拟式向数字集成式方向飞速发展。
在本文中，系统地介绍了空调制冷的原理、硬件的结构、工作原理及其使用和各部分逻辑功能电路的设计。
本论文概述了温控器的发展及基本原理，介绍了温度传感器的原理及特性。分析了DS18B20温度传感器的优劣。在此基础上描述了系统研制的理论基础，温度采集等部分的电路设计，并对测温系统的一些主要参数进行了讨论。同时在介绍温度控制系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。针对测温系统温度采集、接收、处理、显示部分的总体设计方案进行了论证，进一步介绍了单片机在系统中的应用，分析了系统各部分的硬件及软件实现。利用Proteus7.6进行了可行性的仿真，利用单片机开发板验证在实际电路中能起到的效果。试验证明，这套温度控制器具有较强的可操作性，很好的可拓展性，控制简单方便。
课题初步计划是在普通环境下的测温，系统的设计及器件的选择也正是在这个基础上进行的。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机温度控制DS18B201602液晶显示
目录
一.前言 7
(一)温度控制的简介和发展 7
(二)空调的发展和温控的应用 7
1. 空调的发展趋势 7
2. 温控应用于空调控制 7
二.系统的总体设计方案及功能 8
(一) 系统的工作原理 8
(二) 系统总体方案的确定 8
(三) 系统框图的制定 8
三.系统硬件的选择及其功能特性 10
(一) AT89C51单片机的结构 10
（二）AT89C51单片机引脚以及功能 11
(三)DS18B20温度芯片简介 13
1.选择背景 13
2.芯片简介 13
4.引脚排列 14
4.DS18B20时序图 15
四.硬件电路的设计 16
(一)时钟电路的设计 16
(二)复位电路的设计 16
(三)按键电路的设计 17
(四)显示电路的设计 17
（五）温度传感电路设计 18
(六)系统总电路的设计 18
1.系统总电路图 18
2.原件材料清单 18
3.PCB图及底层顶层布线图 18
五.系统软件的设计 19
（一）简述 19
（二）系统程序流程图 19
（三）程序源代码 19
六.仿真软件介绍 20
（一）Proteus仿真介绍 20
1. Proteus软件 20
2.仿真过程 20
七.总结与致谢 22
八.参考文献 23
附录 24
（一）附录一:源程序 24
（二）附录二.PCB图 32
（三）附录三：原理图 33
（四）附录四：原件材料清单 34
一.前言
(一)温度控制的简介和发展
现代信息技术的三大基础是信息采集控制(即温度控制器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度控制器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量日渐上升。
温度控制器是一种温度控制装置，它根据用户所需温度与设定温度之差值来控制中央空调末端之水阀（风阀）及风机，从而达到改变用户所需温度的目的。实现以上目的的方法理论上有很多，但目前业界主要有机械式温度控制器及智能电子式两大系列。
(二)空调的发展和温控的应用
1. 空调的发展趋势
由于近几年国家的大力倡导节能减排，促进环保，实施可持续发展的战略。2004年8月，国家发改委、国家质检总局联合制定并发布《能源效率标识管理办法》，这标志着我国将实施能源效率标识制度.我国的能效标识制度自2005年3月1日起正式实施.能效标准是由能效比得来的，首先介绍一下空调能效比的计算方法:能效比=制冷量/制冷功率。本着响应国家政策发展节能技术，内的空调生产商也开始逐步走向变频空调的市场。在2009年新空调年，美的变频空调整体销售目标为250万套，其中国内市场销售预计达150万套，占据国内变频空调60%以上市场份额。“明年对所有做变频空调的品牌来说都是一个机会，变频空调的销售量很可能翻番，所占市场份额可能达到10%以上。”海信科龙总裁王士磊对明年的变频空调市场抱乐观态度，而作为未来的发展趋势，国内几大空调厂家闻风而动，开始对变频空调“投怀送抱”。
2. 温控应用于空调控制
普通风机盘管空调温控器基本上是一个独立的闭环温度调节系统，主要由温度传感器、双位控制器、温度设定机构、手动三速开关和冷热切换装置组成。其控制原理是空调温控器根据温度传感器测得的室温与设定值的比较结果发生双位控制信号，控制冷热水循环管路电动水阀（两通阀或三通阀）的开关，即用切断和打开盘管内水流循环的方式，调节送风温度（供冷量）。
第一代空调温控器主要是电气式产品，空调温控器的温度传感器采用双金属片或气动温包，通过“给定温度盘”调整预紧力来设定温度，风机三速开关和季节转换开关为泼档式机械开关。这类空调温控器产品普遍存在“温度设定分度值过粗”、“时间常数太大”、“机械开关易损坏”等问题。
第二代空调温控器为电子式产品，温度传感器采用热敏电阻或热电阻，部分产品的温度设定和风速开关通过触摸键和液晶显示屏实现人机交互界面，冷热切换自动完成，运算放大电路和开关电路实现双位调节。这类智能空调温控器产品改善了人机交互界面，解决了“温度设定分度值过粗”等问题，但仍存在“控制精度不高”、“时间常数大”、“操作较复杂”等问题。
二.系统的总体设计方案及功能
(一) 系统的工作原理
该空调控制系统用到89C51单片机作为系统的CPU进行控制控制，由数字传感器DS18B20进行数据采集，89C51对采集到的数据进行处理，得到各种信号。而这些信号将分别作为数码管显示的信号输入、启动报警装置的信号输入和启动制冷设备、电暖设备的输入。同时将利用单片机的其它使能端口实现系统的复位，手动调节和自动调节。
(二) 系统总体方案的确定
考虑到该制冷控制系统功能比较少，由单片机控制即可实现。而89C51单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好,故本系统选择采用89C51单片机。
在温度采集方面，采用单线数字温度传感器DS18B20进行数据采集。DSB18B20S数字温度计提供9到12位温度读数，指示器件的温度信息经过单线接口送入DS18B20送出，因此从中央处理器到DS18B20仅需连接一条线和地，读写和完成温度变换所需的电源可以由数据线本身提供，甚至不需要外部电源。而总体方案和系统电路图方面基本上和热敏式传感器相同，只在数据采集方面有所差别。
在上面也已经提及，热敏电阻式温度传感器互换性差，非线性严重。而数字温度传感器DS18B20接线简单，数字输出量能直接作为单片机的输入数据， 同时考虑到只是在普通环境下测量，无论在灵敏度、线性范围、稳定性，还是在精度方面，DS18B20的强大功能已足够满足设计需要。但是DS18B20也有缺点，就是软件实施方面比较复杂，但相对于模拟量输出的硬件实现方面来说会简单很多。在本次设计中，温度数据采集用到的传感器是DS18B20。
(三) 系统框图的制定
如图1所示：
摘要：在自动控制领域中，温度检测与控制占有很重要地位。温度测控系统在工农业生产、科学研究和在人们的生活领域，也得到了广泛应用。因此，温度传感器的应用数量居各种传感器之首。目前，温度传感器正从模拟式向数字集成式方向飞速发展。
在本文中，系统地介绍了空调制冷的原理、硬件的结构、工作原理及其使用和各部分逻辑功能电路的设计。
本论文概述了温控器的发展及基本原理，介绍了温度传感器的原理及特性。分析了DS18B20温度传感器的优劣。在此基础上描述了系统研制的理论基础，温度采集等部分的电路设计，并对测温系统的一些主要参数进行了讨论。同时在介绍温度控制系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。针对测温系统温度采集、接收、处理、显示部分的总体设计方案进行了论证，进一步介绍了单片机在系统中的应用，分析了系统各部分的硬件及软件实现。利用Proteus7.6进行了可行性的仿真，利用单片机开发板验证在实际电路中能起到的效果。试验证明，这套温度控制器具有较强的可操作性，很好的可拓展性，控制简单方便。
课题初步计划是在普通环境下的测温，系统的设计及器件的选择也正是在这个基础上进行的。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机温度控制DS18B201602液晶显示
目录
一.前言 7
(一)温度控制的简介和发展 7
(二)空调的发展和温控的应用 7
1. 空调的发展趋势 7
2. 温控应用于空调控制 7
二.系统的总体设计方案及功能 8
(一) 系统的工作原理 8
(二) 系统总体方案的确定 8
(三) 系统框图的制定 8
三.系统硬件的选择及其功能特性 10
(一) AT89C51单片机的结构 10
（二）AT89C51单片机引脚以及功能 11
(三)DS18B20温度芯片简介 13
1.选择背景 13
2.芯片简介 13
4.引脚排列 14
4.DS18B20时序图 15
四.硬件电路的设计 16
(一)时钟电路的设计 16
(二)复位电路的设计 16
(三)按键电路的设计 17
(四)显示电路的设计 17
（五）温度传感电路设计 18
(六)系统总电路的设计 18
1.系统总电路图 18
2.原件材料清单 18
3.PCB图及底层顶层布线图 18
五.系统软件的设计 19
（一）简述 19
（二）系统程序流程图 19
（三）程序源代码 19
六.仿真软件介绍 20
（一）Proteus仿真介绍 20
1. Proteus软件 20
2.仿真过程 20
七.总结与致谢 22
八.参考文献 23
附录 24
（一）附录一:源程序 24
（二）附录二.PCB图 32
（三）附录三：原理图 33
（四）附录四：原件材料清单 34
一.前言
(一)温度控制的简介和发展
现代信息技术的三大基础是信息采集控制(即温度控制器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度控制器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量日渐上升。
温度控制器是一种温度控制装置，它根据用户所需温度与设定温度之差值来控制中央空调末端之水阀（风阀）及风机，从而达到改变用户所需温度的目的。实现以上目的的方法理论上有很多，但目前业界主要有机械式温度控制器及智能电子式两大系列。
(二)空调的发展和温控的应用
1. 空调的发展趋势
由于近几年国家的大力倡导节能减排，促进环保，实施可持续发展的战略。2004年8月，国家发改委、国家质检总局联合制定并发布《能源效率标识管理办法》，这标志着我国将实施能源效率标识制度.我国的能效标识制度自2005年3月1日起正式实施.能效标准是由能效比得来的，首先介绍一下空调能效比的计算方法:能效比=制冷量/制冷功率。本着响应国家政策发展节能技术，内的空调生产商也开始逐步走向变频空调的市场。在2009年新空调年，美的变频空调整体销售目标为250万套，其中国内市场销售预计达150万套，占据国内变频空调60%以上市场份额。“明年对所有做变频空调的品牌来说都是一个机会，变频空调的销售量很可能翻番，所占市场份额可能达到10%以上。”海信科龙总裁王士磊对明年的变频空调市场抱乐观态度，而作为未来的发展趋势，国内几大空调厂家闻风而动，开始对变频空调“投怀送抱”。
2. 温控应用于空调控制
普通风机盘管空调温控器基本上是一个独立的闭环温度调节系统，主要由温度传感器、双位控制器、温度设定机构、手动三速开关和冷热切换装置组成。其控制原理是空调温控器根据温度传感器测得的室温与设定值的比较结果发生双位控制信号，控制冷热水循环管路电动水阀（两通阀或三通阀）的开关，即用切断和打开盘管内水流循环的方式，调节送风温度（供冷量）。
第一代空调温控器主要是电气式产品，空调温控器的温度传感器采用双金属片或气动温包，通过“给定温度盘”调整预紧力来设定温度，风机三速开关和季节转换开关为泼档式机械开关。这类空调温控器产品普遍存在“温度设定分度值过粗”、“时间常数太大”、“机械开关易损坏”等问题。
第二代空调温控器为电子式产品，温度传感器采用热敏电阻或热电阻，部分产品的温度设定和风速开关通过触摸键和液晶显示屏实现人机交互界面，冷热切换自动完成，运算放大电路和开关电路实现双位调节。这类智能空调温控器产品改善了人机交互界面，解决了“温度设定分度值过粗”等问题，但仍存在“控制精度不高”、“时间常数大”、“操作较复杂”等问题。
二.系统的总体设计方案及功能
(一) 系统的工作原理
该空调控制系统用到89C51单片机作为系统的CPU进行控制控制，由数字传感器DS18B20进行数据采集，89C51对采集到的数据进行处理，得到各种信号。而这些信号将分别作为数码管显示的信号输入、启动报警装置的信号输入和启动制冷设备、电暖设备的输入。同时将利用单片机的其它使能端口实现系统的复位，手动调节和自动调节。
(二) 系统总体方案的确定
考虑到该制冷控制系统功能比较少，由单片机控制即可实现。而89C51单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好,故本系统选择采用89C51单片机。
在温度采集方面，采用单线数字温度传感器DS18B20进行数据采集。DSB18B20S数字温度计提供9到12位温度读数，指示器件的温度信息经过单线接口送入DS18B20送出，因此从中央处理器到DS18B20仅需连接一条线和地，读写和完成温度变换所需的电源可以由数据线本身提供，甚至不需要外部电源。而总体方案和系统电路图方面基本上和热敏式传感器相同，只在数据采集方面有所差别。
在上面也已经提及，热敏电阻式温度传感器互换性差，非线性严重。而数字温度传感器DS18B20接线简单，数字输出量能直接作为单片机的输入数据， 同时考虑到只是在普通环境下测量，无论在灵敏度、线性范围、稳定性，还是在精度方面，DS18B20的强大功能已足够满足设计需要。但是DS18B20也有缺点，就是软件实施方面比较复杂，但相对于模拟量输出的硬件实现方面来说会简单很多。在本次设计中，温度数据采集用到的传感器是DS18B20。
(三) 系统框图的制定
如图1所示：
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