多功能空氣調(diào)節(jié)器設(shè)計

劉雯雯

【摘 要】?為了切實改善室內(nèi)的溫度狀況又降低空調(diào)能耗，在傳統(tǒng)電風(fēng)扇功能較單一的基礎(chǔ)上，以STC89C52單片機(jī)作為控制中心，以溫度傳感器DS18B20作為檢測元件，實現(xiàn)“溫度高，風(fēng)力強(qiáng)，溫度低，風(fēng)力弱”的性能，使電風(fēng)扇更加的人性化，既簡潔方便又節(jié)約能源，大大提高智能風(fēng)扇的市場競爭力。

關(guān)鍵詞：溫度檢測;遙控調(diào)速;STC89C52單片機(jī)

本設(shè)計以STC89C52單片機(jī)作為多功能空氣調(diào)節(jié)器的控制元件，利用其對系統(tǒng)進(jìn)行總體控制;以溫度傳感器DS18B20作為空氣調(diào)節(jié)器的測量元件，將測量的溫度傳送給STC89C52單片機(jī)，實現(xiàn)對電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié);系統(tǒng)的遙控的元件為紅外信號發(fā)生器和紅外接收電路LT0038，通過接收、發(fā)送紅外線實現(xiàn)遙控功能;電機(jī)的轉(zhuǎn)動以L298N驅(qū)動;以顯示電路LCD12864作為系統(tǒng)的顯示元件，顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)的各個物理量。

一、功能描述

此自動溫控電風(fēng)扇系統(tǒng)具有手動調(diào)速狀態(tài)，自動調(diào)速狀態(tài)，定時狀態(tài)，停止?fàn)顟B(tài)四種工作狀態(tài)。

手動調(diào)速狀態(tài)：通過遙控器控制電風(fēng)扇，有一檔，二檔，三檔，三種狀態(tài)。遙控器與單片機(jī)之間采用紅外通訊，由紅外接收電路LT0038完成。

自動調(diào)速狀態(tài)：系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的最低工作溫度（27℃）由C語言編程設(shè)定，當(dāng)室溫小于設(shè)定值時，電風(fēng)扇將自動關(guān)閉。反之，電風(fēng)扇將自動啟動。如果此時有手動調(diào)速信號，則變?yōu)槭謩诱{(diào)速狀態(tài)。

定時狀態(tài)：擋模式選擇為定時狀態(tài)時，可以調(diào)節(jié)其工作的定時時間，當(dāng)定時時間結(jié)束時進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。

停止?fàn)顟B(tài)：手動調(diào)速狀態(tài)時，通過停止按鈕或定時完畢時進(jìn)入此狀態(tài)。

顯示設(shè)置：在風(fēng)扇運行過程中有顯示界面提示風(fēng)扇的運行狀態(tài)，如手動調(diào)速狀態(tài)的檔位，自動調(diào)速狀態(tài)。

本系統(tǒng)主要包括輸入、控制、輸出三大部分，由遙控功能輸入模塊、溫度傳感器電路、控制輸出模塊、電機(jī)調(diào)速模塊和輸出顯示電路等部分組成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

二、硬件系統(tǒng)設(shè)計

1.STC89C52單片機(jī)簡介

1.1 STC89C52單片機(jī)的主要性能：

STC89C52是一種含8KB閃爍可編程、可擦除只讀存儲器，支持在線編程的低功耗，高性能的單片機(jī)。芯片內(nèi)集成了ISPFLASH存儲單元和通用8位CPU。具體特點表現(xiàn)為：控制功能強(qiáng);可靠性高、體積小、集成度高;低電壓、低功耗;超強(qiáng)抗干擾;具有較高的性能價格比。

1.2 時鐘電路

STC89C52單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的反相放大器，此放大器的輸入、

輸出端為引腳XTAL1、XTAL2。時鐘由內(nèi)部或外部兩種方式產(chǎn)生，在XTAL1和XTAL2引腳上外接采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路作為的定時元件，內(nèi)部振蕩器就能夠產(chǎn)生自激振蕩。晶體振蕩頻率范圍1.2～12MHz，電容值范圍5～30pF，電容值的大小對頻率起微調(diào)的作用。

本設(shè)計系統(tǒng)的時鐘電路采用圖2所示的電路，振蕩頻率為11.0592MHz。

1.3 復(fù)位及復(fù)位電路

復(fù)位是必須對單片機(jī)進(jìn)行的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)程序編寫出錯或操作失誤使系統(tǒng)處于鎖死狀態(tài)時，也需按復(fù)位鍵重新啟動。

引腳RST是復(fù)位信號的輸入端。高電平有效的復(fù)位信號，有效時間為24個振蕩周期（即二個機(jī)器周期）以上。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖3 STC89S52單片機(jī)復(fù)位電路

2.溫度檢測系統(tǒng)

DS18B20為單線數(shù)字溫度傳感器，即“一線器件”，實現(xiàn)與微處理器連接的雙向通訊僅需一條口線（即地址線、數(shù)據(jù)線、控制線、電源線）即可。測量溫度范圍寬、精度高。有多點組網(wǎng)功能：惟一的單線上可以并聯(lián)多個DS18B20（最多8個），實現(xiàn)多點測溫。系統(tǒng)掉電后，由于內(nèi)部含有3個EEPROM，可保存分辨率及報警溫度的設(shè)定值。

3.紅外線遙控系統(tǒng)

將遙控信號（二進(jìn)制脈沖碼）調(diào)制在38KHz的載波上，經(jīng)緩沖放大和紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號發(fā)射出去。

本系統(tǒng)采用LT0038作為紅外接收電路，集成了紅外線的接收、放大、解調(diào)等功能，體積與普通的塑封三極管相似，不需外接任何元件，能完成從紅外線接收到輸出，再與TTL電平信號兼容的所有工作。適合于各種紅外線數(shù)據(jù)傳輸和紅外線遙控，38.0kHz為其中心頻率。

4 電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)

本設(shè)計系統(tǒng)采用電機(jī)驅(qū)動芯片--L298N作為電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，內(nèi)部含有邏輯驅(qū)動電路4通道，是一種高電壓、大電流的電機(jī)驅(qū)動芯片，是二相和四相步進(jìn)電機(jī)的專用驅(qū)動器，可同時驅(qū)動2個二相或四相步進(jìn)電機(jī)。

5.顯示及蜂鳴器報警電路系統(tǒng)

5.1 顯示電路

本系統(tǒng)的顯示電路采用帶中文字庫的128×64點陣型液晶顯示模塊LCD12864。并行多種接口方式有2線/3線串行、4位/8位;內(nèi)置16×16點漢字8192個和16×8點ASCII字符集128個，可顯示8×4行16×16點陣的漢字，也可完成圖形的顯示，構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面;其顯示分辨率為128×64。

5.2 蜂鳴器報警電路

報警電路中三極管采用PNP型，LS1一端通過PNP型三極管接上拉電壓+5V，另外一端接地。其中PNP型三極管的發(fā)射級接+5V電壓，基極通過電阻R12與STC89C52單片機(jī)的P23管腳相連，集電極與LS1一端相連。

當(dāng)STC89C52單片機(jī)的管腳P23的電壓為高電平時，PNP型三極管斷開，電路不報警;反之，為低電平時，PNP型三極管接通，實現(xiàn)電路報警（系統(tǒng)紅外發(fā)生器的按鍵聲音），電路中的PNP型三極管相當(dāng)于開關(guān)。

三、軟件系統(tǒng)設(shè)計

本控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計是通過C語言對單片機(jī)進(jìn)行軟件編程，采用模塊化式結(jié)構(gòu)，由主程序，顯示鍵盤掃描程序，紅外線接收及控制電機(jī)等子程序模塊構(gòu)成，以實現(xiàn)所需要的各項功能。

運行主程序時，首先進(jìn)行程序的初始化，顯示電路進(jìn)行初始化的顯示，系統(tǒng)開始進(jìn)行按鍵掃描的子程序的檢測。如圖4所示為主程序流程圖。

四、 系統(tǒng)調(diào)試

將調(diào)試好的程序下載到STC89C52單片機(jī)中，連接好電源與電機(jī)后，按下按鈕啟動程序，液晶顯示? ??塊LCD12864顯示當(dāng)前溫度值，利用按鈕進(jìn)入自動模式，根據(jù)目前室內(nèi)溫度，轉(zhuǎn)速發(fā)生改變。拿打火機(jī)? ? ??靠近DS18B20溫度傳感器，液晶顯示模塊LCD12864? ??顯示溫度逐步增高，觀察風(fēng)扇轉(zhuǎn)速是否也隨之升高;利用冰塊靠近DS18B20溫度傳感器，液晶顯示模塊LCD12864顯示溫度逐步降低，當(dāng)溫度低于27℃時，觀察風(fēng)扇轉(zhuǎn)速是否停止轉(zhuǎn)動。

按下按鍵，切換到手動控制。此時數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度值。手動調(diào)節(jié)以前的定時器和開關(guān)檔位可以控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。

經(jīng)測試表明，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)想功能，反應(yīng)靈敏，達(dá)到了預(yù)想效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳麗芳.單片機(jī)原理與控制技術(shù).南京：東南大學(xué)出版社，2003.

[2] 張毅剛，彭喜元.單片機(jī)原理與接口技術(shù).北京：人民郵電出版社，2008.