基于單片機的空調溫度顯示器設計

劉衛 長沙民政職業技術學院

基于單片機的空調溫度顯示器設計

劉衛 長沙民政職業技術學院

我們生活在21世紀無疑是幸福的，在當今社會上各種科學技術飛速發展，經濟快速增長，人們不再擔心溫飽問題，更多的人追求舒適生活,很多的人家里都安裝了空調。溫度控制可以將溫度控制在人們生活和生產所需的范圍之內，而溫度顯示可以讓人們能夠直觀的看到實時的溫度值，有助于人們判斷當前溫度是否合適。以前溫度監控一般都采用模擬電路設計,弊端是：轉換率低，實時性差，抗干擾能力不好，尤其是在頻率很高的電路中，常常會自激。而單片機由于使用便利，功能強大剛好能解決模擬電路測溫存在的問題。

1 硬件設計思路

選用的溫度傳感器是DS18B20，選擇它主要是因為它不需要像ADC0809要進行模數變換，它可直接進行溫度采集顯示，比起使用ADC0809少了好多步驟，因此電路變得簡單了。應用單片機AT89S51編程控制DS18B20，采集當前溫度信息，而后經過單片機芯片處理后由七段數碼管顯示檢測到的溫度。另外，設置限定溫度值，當當前溫度超出或低于限定溫度，蜂鳴器響發光二極管亮，通過按鍵來調節溫度達到我們想要的溫度，滿足生活、生產需要的適合溫度。

總體流程圖如下：

1.1 DS18B20簡介

DS18B20溫度傳感器產自美國達拉斯半導體公司，能夠雙向傳輸數據，使得外部電路簡單明了容易看懂。它測得的溫度可以直接讀取，精度也比較高，熱敏電阻等以前的測溫元件測量的溫度值不是特別準確，不是很可靠，還必須由模擬信號到數字信號的轉換變成數字信號，送給單片機處理，這樣就讓測溫裝置因為多了一個步驟而使電路結構變得復雜，導致系統的安全性和可靠性降低。DS18B20具備體積小、耗能低、能抗很強的干擾、測量的溫度很準確，格外適用于多點溫度測控系統中。這部分主要是完成溫度溫度信號的采集和轉換，硬件結構非常簡單，只要用到主控制器件和測溫器件DS18B20就行。

單片機與DS18B20之間只要用到一根線來連接，不用溫度補償電路就能夠達到兩者間的雙向通訊，電路簡易明了，容易看懂。它能測-55℃至+125℃的溫度值，測溫彈性很大，能在高溫和低溫環境中測量，測量精度比較高。工作電源在3．0到5．5V之間。

1.2 測溫電路設計

對DS18B20的設計外部供電方式單點測溫。DS18B20有三個引腳，DQ為數字信號輸入/輸出，GND必須接地，VDD接5V電源。為了避免出現電源將DS18B20短缺，DS18B20的電源要直接連接到VDD引腳，以確保精度。然而，應該注意的是GND必須接地，否則DS18B20就失去了測溫的功能，不能轉換溫度了。

1.3 溫度顯示電路設計

七段數碼管顯示采用動態掃描方式，能簡化電路布線，節省單片機I/O端口。段碼Q0-Q7由單片機P0口控制，位碼D0-D3由單片機P2前4位控制，且使用三極管8550放大電流。要顯示的溫度有設定值和實際值。

1.4 鍵盤輸入電路

四個鍵連接到單片機 P3．4、P3．5、P3．6、P3．7 接口，形成一個獨立的鍵盤，按鍵可以設定溫度上限和下限溫度，調節溫度的上下限值。

1.5 蜂鳴器報警電路

當溫度超過設定溫度范圍時，蜂鳴器會發出響聲，同時對應的二極管發光，如果是紅色的點亮表明低溫報警，綠色的點亮表明高溫報警。蜂鳴器用三極管驅動。

2 軟件系統設計

2.1 主程序模塊

（1）DS18B20測溫子程序

（2）實時溫度顯示子程序：單片機將DS18B20傳回來的溫度訊息處理后顯示溫度在數碼管上

（3）溫度設定、報警子程序：設定溫度上限和下限，當溫度超出限值，蜂鳴器響，同時綠色二極管發光表示制冷；當溫度低于下限值

2.2 讀溫度值模塊

（1）DS18B20初始化子程序：讓單片機了解到DS18B20在總線上做好準備接受命令進行操作

（2）DS18B20寫字節子程序：對DS18B20發出命令

（3）DS18B20讀字節子程序：從DS18B20讀取內存數據

（4）延時子程序：對DS18B20操作時的時序控制

2.3 中斷模塊

用T0中斷1,50ms的初始值

中斷模塊需調用兩個子程序：

（1）讀溫度值子程序：定時讀取溫度值，實時更新溫度值

（2）記錄溫度值子程序：定時記錄溫度值，以便于查詢當前溫度

為了防止調整報警溫度或檢查以前的溫度值時，單片機不再更新記錄當前溫度值，所以在中斷中放入這兩個子程序。

2.4 溫度設定、報警模塊

按加減鍵上調和下調設定報警溫度值，當實時溫度值超過設定值時蜂鳴器鳴叫，并點亮發光二極管，實現聲光報警。

[1]單片機項目式教程—天津：天津大學出版社，2011.8

[2]單片機原理及接口技術— 北京:北京航空航天大學出版社，1998

[3]單片機基礎—北京:北京航空航天大學出版社，1994

[4]微機原理與匯編語言—國防工業出版社，2010.7

劉衛，長沙民政職業技術學院教師，主要研究方向為電路與系統。