基于單片機的空調溫度控制器設計

劉洋 遼寧錦州渤海大學工學院

基于單片機的空調溫度控制器設計

劉洋 遼寧錦州渤海大學工學院

本文的溫度控制器設計用到的單片機型號是AT89C52，該單片機在控制器起到了檢測和控制的作用，組成部分包括了電路顯示、電源電路、鍵盤、轉換器、控制電路輸出等等；而且這個系統能夠實現顯示溫度設置溫度以及控制空調等。

ADC0809 溫度控制器 單片機

隨著計算機技術的飛速發展，溫度控制器在工農業、科學領域等方面都起到了很大的作用，而且使用的范圍逐漸擴展。在這些年以來，溫控器主要包括了2個發展階段，首先是集成溫度控制器的模擬，其次是智能數碼溫控器。現今，溫度控制器正在從模擬式轉為數字式方向轉變，從集成化轉變為智能化發展。溫度控制器的作用主要是控制溫度，按照比較用戶對溫度的需求與系統設定的溫度從而對中央空調的風閥或者風機進行控制，最終實現溫度需求值。采用的方法存在很多種，然而現今存在的主要包括了機械式和智能式兩種。

現在即使空調制冷產品在持續大量研發，然而因為我國人口分布廣泛而且數量比較多，需求也十分龐大。溫度控制器對人們的生活有著極其重要的意義，如果溫度不適，會對農產品產生十分惡劣的影響，也會在很大程度上對人們的生活造成很大的影響。以往的溫度控制選擇的方式是機械通風，通過在室內與室外之間進行換氣，從而降低溫度。傳統意義上打開與關閉通風設備的操作都是需要人控制，也就是人們需要不斷地對室內以及室外的溫度進行觀察，根據相關的要求從而按下不同的通風設備開關，從某種程度上講這種方式對人們的體力有著很大的要求，而且可靠性不強，投入的人力成本高。所以，設計基于單片機的溫度控制器有著很大的實踐意義以及理論意義。

1 硬件電路設計

空調溫度控制系統的作用是設置溫度，顯示溫度以及采集溫度數據等操作，進而可以控制空調溫度。傳統意義上的溫度控制器設計用到了鉑電阻，即使有著很好的測量線性度，而且也有著高精度，然而設計電路的過程中存在很大的難度，同時測量電路的系統也十分巨大，不易于調試，另外需要投入昂貴的成本。所以考慮到這些因素后，本文選擇的測溫器件是DS18B20。通過DS18B20外部溫度信號會把輸入的模擬信號向8位數字信號轉變，通過并口AT89C52)系統會進行接收。單片機系統把所接收到的數字信號進行譯碼處理，然后借助于LCD1602顯示溫度，而且單片機系統實現的操作還包括了掃描鍵盤、設置按鍵溫度等。比較系統事先設置的溫度與待處理溫度信號，從而能夠實現空調停止、制冷以及制熱等狀態，最終完成智能化空調的目的。與此同時，輸入鍵盤過程中，用到了軟件的方式實現誤操作輸入修正，也就是輸入溫度范圍一定要在系統硬件規定的范圍之內，從而將誤操作出現的概率減少，將系統的可靠性提高。系統的整體框圖如圖1所示。

圖1 系統的整體框圖

圖2 AT89C52引腳圖

2 功能模塊電路設計

該系統用到的單片機型號AT89C52，是來自ATMEL公司，AT89C52使得在線調試操作大大增強了，也就是程序能夠下載JTAG接口，進行調試以及固化，所以開發這個芯片用到的硬件仿真器成本不會很高，能夠完成實時仿真，用戶可以使用全部的資源，能夠進行系統編程以及在線編程。AT89C52引腳圖如圖2所示。

表1 1602型液晶接口信號

2.1 振蕩電路設計

AT89C52里面存在反相放大器，CPU接收來自振蕩器中的信號，該信號是作為時鐘信號進行傳送，從而對CPU進行驅動。放大器的輸人端對應著引腳XTAL1，以及輸出端對應的是XTAL2。該放大器通過結合片外石英晶體最終形成了自激振蕩器。電容C1和C2取值沒有很大的限制，然而其大小會對穩定性、頻率的高低以及快速性起到決定的作用。石英晶體外接的時候，C1與C2的取值通常情況下是40pF-10pF范圍之間。

2.2 復位電路設計

復位單片機的作用是初始化CPU以及相關的功能部件，同時開始于該狀態。不管是在電源單接上在前亦或是斷電后復位操作都是必須的。如果系統的工作狀態是正常進行的時候，同時穩定振蕩器以后，假如有高電平存在RST引腳處，那么CPU就會發出響應，同時實現復位系統。復位主要包括了上電復位以及手動復位。本文選擇的是自動復位。

2.3 設計鍵盤接口電路

連接單片機和獨立鍵盤的時候，每個按鍵都對應著固定的單片機I/O口，單片機系統的按鍵要求很多，那么采用按鍵對應的I/O口資源就很多了。通常情況下單片機系統里面有著十分重要的I/O口資源，如果要達到I/O口線節約的目的，矩陣鍵盤是最好的選擇。本系統設置了的按鍵有16個，所以矩陣鍵盤用的是44型的。

2.4 系統顯示電路設計

該部分用到的顯示器件是LCD1602，1602字符型液晶是點陣型液晶中的一種，顯示部分包括了兩行，字符的組成包括了115甚至是75字符位，點陣字符位與字符顯示都是一一對應的。1602型液晶接口信號如表1所示。

2.5 設計控制電路輸出

當前室溫需要比設置的溫度低，可以對系統工作進行自動驅動加熱，如果室溫是超過了設置的溫度時可以對系統工作進行自動驅動制冷。當設置P2^6腳以及P2^7腳成低電平的時候，室溫是小于設定溫度的時候，設定P2^7腳成高電平從而給加熱系統進行后級驅動，本文加熱系統是選擇了紅色LED，同時制冷系統選擇的是藍色LED，制冷系統驅動用到了P2^6腳。

2.6 溫度測量電路設計

測量溫度電路使用的溫度傳感器器件是DS18B20。來自美國DALLAS公司的溫度傳感器，DS18B20的特點是：性能高、體積小、功耗低、微處理器容易配置等優點，溫度能夠直接進行轉化后，形成串行數字信號。

3 軟件系統設計

軟件設計包括的程序有溫度設置，溫度顯示，溫度初始化等等。

圖3 設置升溫的程序

3.1 溫度設定中斷流程

設定溫度主要涉及的程序有降溫和升溫。按下“升溫”的按鍵就可以實現溫度升高，單片機此時就會對溫度進行與上限30℃進行比較判斷，當溫度在這個范圍之類的時候，值就會升高1℃，以十進制的形式顯示，將新值顯示出來。設置升溫的程序如圖3所示。

當降溫的時候，第一步是比較溫度和溫度下限，當溫度在10℃以下的時候，如果是不超過10℃，那么就返回，如果是在10℃以上，那么溫度值就會下降1℃。也是以十進制形式將新值顯示。

結語：隨著社會的飛速發展，人們生活水平的逐漸提高，人們針對高科技產業有了更高的需求，市場上的產品逐漸實現生活智能化以及人性化。本文設計的基于單片機的空調溫度控制器，可以滿足人們隨時進行溫度控制，當天氣炎熱時可以按下降溫按鈕，給人舒適感，當天氣寒冷時，可以按下升溫按鈕，從而實現溫暖感，因此這個過程中與室內溫度分不開的。

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