空调温度控制系统设计(附件)
随着人们生活水平的日益提高，人们也对空调操作的简单化和智能化提出了更高的要求。现代化的智能空调，采用了单片机技术，简化了空调的控制与操作；不仅满足了不同用户对环境温度的不同要求,而且能智能调节室内的温度。
本课题为设计并制作了基于STC89C51单片机空调温度控制系统。该系统以STC89C51单片机为系统控制核心，以单总线温度传感器DS18B20为温度采集模块，以数码管为显示单元，通过按键设置温度上下限，蜂鸣器为超限报警电路。文中主要介绍系统的硬件设计和软件设计流程图，软硬件联调可实现温度的显示、温度的设定、空调的控制及限温报警等多项功能。工作时温度测量范围为-10℃–+50℃，当温度超过设定上下限，蜂鸣器发出警报，连接空调的负载电路工作进行加热或者降温。系统采用AT24C02掉电保护电路，再次通电不用重复设置上下限。在现代生产生活中具有极高的应用价值。
关键词 STC89C51，温度传感器 ,AT24C02，空调控制系统
目 录
1 引言 1
1.1 研究意义 1
1.2 空调温度控制系统发展现状 1
2 空调温度控制系统各模块的选择方案 2
2.1 单片机的选择方案 2
2.2 温度传感器设计方案 2
2.3 数字显示电路方案 4
2.4 加热降温驱动电路方案 5
2.5 掉电保持方案 5
3 空调温度控制系统硬件电路设计 5
3.1 总体方案设计 5
3.2 单片机电路 6
3.3 温度传感器电路 9
3.4 数码管显示电路 11
3.5 AT24C02掉电保护电路 11
3.6 键盘接口电路设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
计 13
3.7 振荡电路 13
3.8 复位电路设计 13
3.9 输出控制电路设计 14
4 空调温度控制系统软件设计 15
4.1 总体系统流程图 15
4.2 DS18B20测温流程 16
5 PCB板的制作及焊接的注意事项 19
5.1 PCB板的绘制 19
6 仿真调试 22
6.1 仿真软件介绍 22
6.2 仿真结果 22
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
附录A 总体电路图 28
附录B C语言代码 29 1 引言
1.1 研究意义
进入21世纪后人们生活质量不断提高，对生活环境舒适度提出了更高的要求,其中环境温度与人们生活息息相关。古代人们取暖或者制冷只能通过生火跟扇扇子，这种方法不仅费时费力，而且效率不高。随着科技水平的不断提高，空调作为空气调节的重要工具开始进入千家万户，空调也由最初始的满足加热和制冷等基本功能，科研人员也赋予它了跟多其他功能。现代智能空调不仅操作操作简单方便，同时也增加了许多其他功能；不但满足了不同用户的需求，而且能够更加全智能化的调节室内的温度。本课题就是设计一款基于单片机的空调温度控制系统。
我国地域广泛，人口更是世界第一大国，最近几年人们生活质量的上升，对空气质量、舒适度的要求也愈来愈高。旧的空调机的温度和湿度不能很较好的控制在一定范围里面。以前旧的空调机设备的开始和停止，都是由人手动设置的，就是由人们自己感知室内外的温湿度情况，根据自己的需要手动开启或停止空调设备，这种情况会使人的劳动强度，消耗人的体力过大，疲劳成本太高，可靠性也很差。鉴于这种情况，就需要一种能够自动控制空调温度的系统，使室内的温度经常保持在一定的温度范围内，当温度超过这个范围，空调机可以根据事先设定的程序进行自动加热或者制冷。
1.2 空调温度控制系统发展现状
据有关相关单位公布数据统计，在我国建筑行业耗能占全国总耗能比例30%，而空调耗能占建筑行业总耗能的50%，换句话说空调耗能占全国总耗能的15%，所以改善空调系统耗能是非常必要的。世界第一台空调诞生于1902由美国人威利斯哈维兰卡里尔制造，利用压缩气体的原理实现对室内温度的制冷和加热。1915年开立公司正式成立,1922年该公司开发的离心式空调机，在空调的发展史上具有里程碑的意义。空调刚开始只是使用在工厂里面，空调刚开始只是使用在工厂里面，随后空调才开始进入千家万户。作为空调行业的领军品牌，开立公司的中央空调19XRD 3000冷吨双压缩机离心机组代表了空调行业的最尖端技术。
我国空调行业虽然起步较晚但是发展很快，由格力，美的，海尔等公司组成的国内企业打破了以前发达国国家技术垄断的局面，相继也掌握了各自的核心技术。格力空调推出的KFR-35GW/K(35556)C1-N5(1.5P)型家用空调具有舒适省电，超低变频，自动感知调节温度、风速、湿度等。已经做到了全智能的工作方式。
2 空调温度控制系统各模块的选择方案
2.1 单片机的选择方案
单片机具有以下优点；
(1)集成度高、体积小、高可靠性；
(2)控制能力强；
(3)低电压，低功耗；
(4)容易扩展:单片机外部具有许多可供扩展用的地址、数据、控制总线及I/O口管脚，能够满足各种规模的计算机应用系统的需求。
(5)极高的性价比：单片机具有极高的性价比。单片机以前寻址能力最高只有64KB，但是目前单片机寻址能力已高达1MB，部分甚至达到了16MB，单片机内部的ROM存储空间也高达62MB。因为单片机的性能优越，可广泛应用于各种领域，所以需求量是极大的，因为商业竞争的激烈，开发商考虑到销量，将单片机的价格降的很便宜。因此，它具有很高的性能价格比。
方案一:硬件核心采用STC89C51单片机。STC89C51单片机内部具有8KB?的ROM,512KB的RAM，更带有2K的EEPROM存储空间，并且其具有很强的抗干扰能力， STC89C51可以通过串口下载程序。
方案二:采用AT89S51单片机。AT89S51片内具有8KB ROM存储空间，256KB的RAM存储空间,但是它没有EEPROM存储空间，AT89S51单片机具有双数据指示器，电源标示等特点。
方案选择：这两种单片机都符合本次设计的需要，考虑到成本因素STC89C51比ATS89C52价格便宜，并且它的抗干扰能力强，符合这次设计的所有需要。所以选用STC89C51。
2.2 温度传感器设计方案
传感器对现代检测技术贡献是不容置疑的。主机虽然有相当强的数据处理能力，但是现实生活的非电量和模拟量主机也是无能为力。传感器能够将单片机无法直接检测的信号通过电信号的形式传送给单片机，让单片机能够将传感器传递的信号进行处理。
方案二：继电器驱动电路，这种器件的特点就是用小电流控制大电流的器件。这种继电器应用在日常生活中是完全可以的，但是在工业中就不行，工业用电电压高，普通继电器不安全。本次设计中完全能够胜任，这种继电器价格便宜。
方案选择：选择方案二。理由：以上两种方案都符合本次设计需要，同样都可以控制目的，考虑成本因素选择普通继电器。
2.5 掉电保持方案
为了操作简单，本设计就是采用其具有电路连接简单，数据掉电不丢失等特点的串行E2PROMI2C-BUS的存储器件AT24C02，在仪器仪表及工业自动化控制中得到了广泛的应用。本设计就是采用此功能。
3 空调温度控制系统硬件电路设计
3.1 总体方案设计
本设计采用DS18B20温度传感器，具有可靠性和安全性高，高精度，多功能的总线标准，负压特性等特点。由于其优越的性能特点，温度传感器DS18B20不仅仅只在工农业领域应用，在人们日常生活中也得到了广泛的应用。
1 引言 1
1.1 研究意义 1
1.2 空调温度控制系统发展现状 1
2 空调温度控制系统各模块的选择方案 2
2.1 单片机的选择方案 2
2.2 温度传感器设计方案 2
2.3 数字显示电路方案 4
2.4 加热降温驱动电路方案 5
2.5 掉电保持方案 5
3 空调温度控制系统硬件电路设计 5
3.1 总体方案设计 5
3.2 单片机电路 6
3.3 温度传感器电路 9
3.4 数码管显示电路 11
3.5 AT24C02掉电保护电路 11
3.6 键盘接口电路设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
计 13
3.7 振荡电路 13
3.8 复位电路设计 13
3.9 输出控制电路设计 14
4 空调温度控制系统软件设计 15
4.1 总体系统流程图 15
4.2 DS18B20测温流程 16
5 PCB板的制作及焊接的注意事项 19
5.1 PCB板的绘制 19
6 仿真调试 22
6.1 仿真软件介绍 22
6.2 仿真结果 22
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
附录A 总体电路图 28
附录B C语言代码 29 1 引言
1.1 研究意义
进入21世纪后人们生活质量不断提高，对生活环境舒适度提出了更高的要求,其中环境温度与人们生活息息相关。古代人们取暖或者制冷只能通过生火跟扇扇子，这种方法不仅费时费力，而且效率不高。随着科技水平的不断提高，空调作为空气调节的重要工具开始进入千家万户，空调也由最初始的满足加热和制冷等基本功能，科研人员也赋予它了跟多其他功能。现代智能空调不仅操作操作简单方便，同时也增加了许多其他功能；不但满足了不同用户的需求，而且能够更加全智能化的调节室内的温度。本课题就是设计一款基于单片机的空调温度控制系统。
我国地域广泛，人口更是世界第一大国，最近几年人们生活质量的上升，对空气质量、舒适度的要求也愈来愈高。旧的空调机的温度和湿度不能很较好的控制在一定范围里面。以前旧的空调机设备的开始和停止，都是由人手动设置的，就是由人们自己感知室内外的温湿度情况，根据自己的需要手动开启或停止空调设备，这种情况会使人的劳动强度，消耗人的体力过大，疲劳成本太高，可靠性也很差。鉴于这种情况，就需要一种能够自动控制空调温度的系统，使室内的温度经常保持在一定的温度范围内，当温度超过这个范围，空调机可以根据事先设定的程序进行自动加热或者制冷。
1.2 空调温度控制系统发展现状
据有关相关单位公布数据统计，在我国建筑行业耗能占全国总耗能比例30%，而空调耗能占建筑行业总耗能的50%，换句话说空调耗能占全国总耗能的15%，所以改善空调系统耗能是非常必要的。世界第一台空调诞生于1902由美国人威利斯哈维兰卡里尔制造，利用压缩气体的原理实现对室内温度的制冷和加热。1915年开立公司正式成立,1922年该公司开发的离心式空调机，在空调的发展史上具有里程碑的意义。空调刚开始只是使用在工厂里面，空调刚开始只是使用在工厂里面，随后空调才开始进入千家万户。作为空调行业的领军品牌，开立公司的中央空调19XRD 3000冷吨双压缩机离心机组代表了空调行业的最尖端技术。
我国空调行业虽然起步较晚但是发展很快，由格力，美的，海尔等公司组成的国内企业打破了以前发达国国家技术垄断的局面，相继也掌握了各自的核心技术。格力空调推出的KFR-35GW/K(35556)C1-N5(1.5P)型家用空调具有舒适省电，超低变频，自动感知调节温度、风速、湿度等。已经做到了全智能的工作方式。
2 空调温度控制系统各模块的选择方案
2.1 单片机的选择方案
单片机具有以下优点；
(1)集成度高、体积小、高可靠性；
(2)控制能力强；
(3)低电压，低功耗；
(4)容易扩展:单片机外部具有许多可供扩展用的地址、数据、控制总线及I/O口管脚，能够满足各种规模的计算机应用系统的需求。
(5)极高的性价比：单片机具有极高的性价比。单片机以前寻址能力最高只有64KB，但是目前单片机寻址能力已高达1MB，部分甚至达到了16MB，单片机内部的ROM存储空间也高达62MB。因为单片机的性能优越，可广泛应用于各种领域，所以需求量是极大的，因为商业竞争的激烈，开发商考虑到销量，将单片机的价格降的很便宜。因此，它具有很高的性能价格比。
方案一:硬件核心采用STC89C51单片机。STC89C51单片机内部具有8KB?的ROM,512KB的RAM，更带有2K的EEPROM存储空间，并且其具有很强的抗干扰能力， STC89C51可以通过串口下载程序。
方案二:采用AT89S51单片机。AT89S51片内具有8KB ROM存储空间，256KB的RAM存储空间,但是它没有EEPROM存储空间，AT89S51单片机具有双数据指示器，电源标示等特点。
方案选择：这两种单片机都符合本次设计的需要，考虑到成本因素STC89C51比ATS89C52价格便宜，并且它的抗干扰能力强，符合这次设计的所有需要。所以选用STC89C51。
2.2 温度传感器设计方案
传感器对现代检测技术贡献是不容置疑的。主机虽然有相当强的数据处理能力，但是现实生活的非电量和模拟量主机也是无能为力。传感器能够将单片机无法直接检测的信号通过电信号的形式传送给单片机，让单片机能够将传感器传递的信号进行处理。
方案二：继电器驱动电路，这种器件的特点就是用小电流控制大电流的器件。这种继电器应用在日常生活中是完全可以的，但是在工业中就不行，工业用电电压高，普通继电器不安全。本次设计中完全能够胜任，这种继电器价格便宜。
方案选择：选择方案二。理由：以上两种方案都符合本次设计需要，同样都可以控制目的，考虑成本因素选择普通继电器。
2.5 掉电保持方案
为了操作简单，本设计就是采用其具有电路连接简单，数据掉电不丢失等特点的串行E2PROMI2C-BUS的存储器件AT24C02，在仪器仪表及工业自动化控制中得到了广泛的应用。本设计就是采用此功能。
3 空调温度控制系统硬件电路设计
3.1 总体方案设计
本设计采用DS18B20温度传感器，具有可靠性和安全性高，高精度，多功能的总线标准，负压特性等特点。由于其优越的性能特点，温度传感器DS18B20不仅仅只在工农业领域应用，在人们日常生活中也得到了广泛的应用。
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