pic单片机的空调节能插座的硬件设计
摘 要随着经济的不断发展以及人民生活水平的不断提高，空调已经成为每一家的必需品，产量和销量都与日俱增。但同时由于人们的浪费也造成了电力资源的浪费。这样我们想到了空调节能插座的设计，而本课题主要研究的是基于PIC单片机的空调节能插座的硬件设计。该硬件设计的主控制器模块选用PIC16F877为核心。PIC16F877单片机是PIC单片机中最常用的单片机，它是一种具有8位FLASH程序存储器的CMOS单片机，属于PIC单片机的高端系列。选用SRD—05VDC—SL-C继电器构成的驱动电路。而DS18B20温度传感器作为温度传感器模块。设备选用的电源模块是AC-DC电源模块，它是交流转直流的电源模块。具体做法是首先该单片机采集温度传感器的温度数据，和设定的温度范围进行比较。如果在允许工作的温度范围内，该插座才能供电，如果温度不在设定的范围，单片机控制继电器停止工作，断开插座供电。设定的温度范围是：如果室内温度低于20摄氏度或者高于26摄氏度时，空调工作，如果室内温度在20摄氏度到26摄氏度之间时，就自行断开空调电源，最大限度地节省待机功耗，从而达到节约电能的目的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2空调节能插座的发展前景 1
第二章 系统方案设计及原理 2
2.1系统方案设计 2
2.1.1整个系统框图 3
2.1.2电源系统框图 3
2.2 PIC单片机的概述 4
2.3温度传感器DS18B20工作原理 5
第三章 系统硬件电路设计 7
3.1主控制器设计 8
3.2传感器模块设计 9
3.3驱动模块设计 10
3.4电源模块 11
第四章 系统测试与测试结果 12
结束语 13
致 谢 14
参考文献 15
附录 16
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
随着经济的不断发展以及人民生活水平的不断提高，空调已经成为每一家的必需品，产量和销量都与日俱增。它带给了人们舒适放
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
松的室内环境，使得人们无论是办公还是在家休息都能处于一种舒适的状态，不再为夏日的炎热和冬日的寒冷而苦恼。然而同时因空调中氟利昂的使用，空调带来的全球变暖和臭氧层空洞的问题也越来越严重，再加之上现在的人们铺张浪费都很严重，又造成了电力资源的不必要的浪费。所以在能源日益紧张、环境污染日益严重的情况下，环保和节能就成为了空调流行的主旋律。现在我国的相关法律也出台了相应的规定（夏天室内的空调温度设置不得小于26摄氏度，冬天室内的空调温度的设置不得大于20摄氏度)来减小电力资源的浪费，但是这些国家的规定也只是一个存在，有大部分的人并不知道，他们依旧随心所欲的开着空调。所以在提倡节能的同时，我们要养成自身节能的好习惯。当然，还有一部分是因为现在大部分的空调不具备节能的作用。而想通过对空调装节能装置，这将是个很大的工程，同时这也将提高空调的成本与售价，对于已经装有空调的家庭来说，让他们在短时间内放弃原来就有的空调，来重新购买新的节能空调的希望也是很渺小的。所以我们就想到通过对插座设置节能装置，来达到让空调节能的目的。因为插座价格便宜，更换也很方便，同时它的使用率也非常的广。现在市面上的插座普遍不具有温度检测、智能通断电的功能。所以我们让插座增加感应室内温度提示或者自动切断电源的功能，以此来解决空调节能的问题。
1.2空调节能插座的发展前景
现在很多人在家关空调都是直接用遥控器关，电源插头从来不拔。而公司里用的都是中央空调，一旦打开，就是一整天而且温度都一直设在一个温度。好多人可能嫌冷，但他们宁愿多穿点衣服也不愿意去让温度打高点。而素不知这造成了极大的电力浪费，也正是因为有很多这样的浪费使得能源紧张，好多地区都上调了电费价格，节能也再次成为热门的话题。而目前我国的空调的节能利用率并不是很高，这就造成了极大的电力浪费。而空调节能插座很好的弥补了资源浪费的缺口，与国家的产业政策也十分吻合。当然空调节能插座除了节能外还能保护电器，延长电器的使用寿命，减少了人们的开支，比一般的插座更加的安全。空调节能插座使用也很方便。对于买那些所谓的节能空调来比较，空调节能插座的价格相对便宜很多,在这个物价飞涨的年代,人们能够买的起才是硬道理。再加上现在的能源越来越稀少，国家都在开发利用新能源，所以我们更要节约使用能源。在此基础上，空调节能插座有很好的发展前景。
第二章 系统方案设计及原理
2.1系统方案设计
本系统方案需要设计并制作出一个以PIC单片机为主控制器的空调节能插座。该空调节能插座通过感知外界温度来控制空调的运行与关闭。（设想效果图如图21所示）
图21预想效果图
根据课题题目要求，我们做的是基于PIC单片机的空调节能插座。那么首先就要选择合适的单片机。因为PIC单片机是我们没有学习过的单片机，所以保险起见我选择了适合于新手用的PIC16F87X系列。这个系列的PIC16F877是最常用的一种，也是比较适合于初学者的，内存也足够大，这样也方便了软件工作者编程。这种单片机功耗很低，驱动能力极强，寻址方式也比较简单，寻址空间又很独立，很容易掌握。
选定了合适的单片机当做主控制器，下一步就是要选择合适的传感器了。因为我们是要感知温度，通过了解外界的温度来设置空调的开关；所以我们就要选择合适的温度传感器。最好用也是最常用的温度传感器就是DS18B20温度传感器了。DS18B20温度传感器只有3个引脚，一个引脚接电源，一个引脚接地，还有一个引脚就是输入输出端口了。我们主要通过把温度传感器DS18B20的输入输出端口接到PIC16F877单片机的12口，来实现信号的传输。用温度传感器DS18B20来感觉外界的温度，把接受到的信息传送到PIC16F877单片机中进行处理。
主控制器电路除了单片机，我这里还加入了一个复位电路和一个晶振电路。复位电路使得电路恢复到初始状态，这样方便下次整个电路从初始状态开始工作，减少其他因数的影响，提高结果的准确度。晶振电路这里起到一个时钟源的作用。因为对画板子不熟练，所以我选择了购买一个PIC16F877的最小系统。
接下来我考虑了电源模块的选择。因为空调所使用的是220V的强电，而整个单片机工作所需的是5V的弱电，所以我想到了用ACDC电源模块。这样使得整个电路都可以很好的工作。之后就是驱动模块的选择了。同样是由于220V强电的使用，和5V弱电的使用。所以选择以继电器为主的驱动模块电路。驱动模块同时还包括电流互感器、运算放大器等。而在使用上来说，继电器就相当于普通的开关，但是它有相对于开关的优势。开关必须人工来操作，而继电器不需要，它属于“自动开关”的一种；而且它能够很好的在强电与弱电之间起到一个连接作用。所以大体方案是：采用PIC16F877为主控制器核心，通过温度传感器DS18B20来感知外界温度，并且把感知到的信号传送到PIC16F877最小系统中，让PIC16F877单片机进行处理，PIC16F877最小系统将处理完的结果传送到驱动模块电路中运行，从而控制空调的运行与关闭。以此来达到节能的目标。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2空调节能插座的发展前景 1
第二章 系统方案设计及原理 2
2.1系统方案设计 2
2.1.1整个系统框图 3
2.1.2电源系统框图 3
2.2 PIC单片机的概述 4
2.3温度传感器DS18B20工作原理 5
第三章 系统硬件电路设计 7
3.1主控制器设计 8
3.2传感器模块设计 9
3.3驱动模块设计 10
3.4电源模块 11
第四章 系统测试与测试结果 12
结束语 13
致 谢 14
参考文献 15
附录 16
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
随着经济的不断发展以及人民生活水平的不断提高，空调已经成为每一家的必需品，产量和销量都与日俱增。它带给了人们舒适放
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
松的室内环境，使得人们无论是办公还是在家休息都能处于一种舒适的状态，不再为夏日的炎热和冬日的寒冷而苦恼。然而同时因空调中氟利昂的使用，空调带来的全球变暖和臭氧层空洞的问题也越来越严重，再加之上现在的人们铺张浪费都很严重，又造成了电力资源的不必要的浪费。所以在能源日益紧张、环境污染日益严重的情况下，环保和节能就成为了空调流行的主旋律。现在我国的相关法律也出台了相应的规定（夏天室内的空调温度设置不得小于26摄氏度，冬天室内的空调温度的设置不得大于20摄氏度)来减小电力资源的浪费，但是这些国家的规定也只是一个存在，有大部分的人并不知道，他们依旧随心所欲的开着空调。所以在提倡节能的同时，我们要养成自身节能的好习惯。当然，还有一部分是因为现在大部分的空调不具备节能的作用。而想通过对空调装节能装置，这将是个很大的工程，同时这也将提高空调的成本与售价，对于已经装有空调的家庭来说，让他们在短时间内放弃原来就有的空调，来重新购买新的节能空调的希望也是很渺小的。所以我们就想到通过对插座设置节能装置，来达到让空调节能的目的。因为插座价格便宜，更换也很方便，同时它的使用率也非常的广。现在市面上的插座普遍不具有温度检测、智能通断电的功能。所以我们让插座增加感应室内温度提示或者自动切断电源的功能，以此来解决空调节能的问题。
1.2空调节能插座的发展前景
现在很多人在家关空调都是直接用遥控器关，电源插头从来不拔。而公司里用的都是中央空调，一旦打开，就是一整天而且温度都一直设在一个温度。好多人可能嫌冷，但他们宁愿多穿点衣服也不愿意去让温度打高点。而素不知这造成了极大的电力浪费，也正是因为有很多这样的浪费使得能源紧张，好多地区都上调了电费价格，节能也再次成为热门的话题。而目前我国的空调的节能利用率并不是很高，这就造成了极大的电力浪费。而空调节能插座很好的弥补了资源浪费的缺口，与国家的产业政策也十分吻合。当然空调节能插座除了节能外还能保护电器，延长电器的使用寿命，减少了人们的开支，比一般的插座更加的安全。空调节能插座使用也很方便。对于买那些所谓的节能空调来比较，空调节能插座的价格相对便宜很多,在这个物价飞涨的年代,人们能够买的起才是硬道理。再加上现在的能源越来越稀少，国家都在开发利用新能源，所以我们更要节约使用能源。在此基础上，空调节能插座有很好的发展前景。
第二章 系统方案设计及原理
2.1系统方案设计
本系统方案需要设计并制作出一个以PIC单片机为主控制器的空调节能插座。该空调节能插座通过感知外界温度来控制空调的运行与关闭。（设想效果图如图21所示）
图21预想效果图
根据课题题目要求，我们做的是基于PIC单片机的空调节能插座。那么首先就要选择合适的单片机。因为PIC单片机是我们没有学习过的单片机，所以保险起见我选择了适合于新手用的PIC16F87X系列。这个系列的PIC16F877是最常用的一种，也是比较适合于初学者的，内存也足够大，这样也方便了软件工作者编程。这种单片机功耗很低，驱动能力极强，寻址方式也比较简单，寻址空间又很独立，很容易掌握。
选定了合适的单片机当做主控制器，下一步就是要选择合适的传感器了。因为我们是要感知温度，通过了解外界的温度来设置空调的开关；所以我们就要选择合适的温度传感器。最好用也是最常用的温度传感器就是DS18B20温度传感器了。DS18B20温度传感器只有3个引脚，一个引脚接电源，一个引脚接地，还有一个引脚就是输入输出端口了。我们主要通过把温度传感器DS18B20的输入输出端口接到PIC16F877单片机的12口，来实现信号的传输。用温度传感器DS18B20来感觉外界的温度，把接受到的信息传送到PIC16F877单片机中进行处理。
主控制器电路除了单片机，我这里还加入了一个复位电路和一个晶振电路。复位电路使得电路恢复到初始状态，这样方便下次整个电路从初始状态开始工作，减少其他因数的影响，提高结果的准确度。晶振电路这里起到一个时钟源的作用。因为对画板子不熟练，所以我选择了购买一个PIC16F877的最小系统。
接下来我考虑了电源模块的选择。因为空调所使用的是220V的强电，而整个单片机工作所需的是5V的弱电，所以我想到了用ACDC电源模块。这样使得整个电路都可以很好的工作。之后就是驱动模块的选择了。同样是由于220V强电的使用，和5V弱电的使用。所以选择以继电器为主的驱动模块电路。驱动模块同时还包括电流互感器、运算放大器等。而在使用上来说，继电器就相当于普通的开关，但是它有相对于开关的优势。开关必须人工来操作，而继电器不需要，它属于“自动开关”的一种；而且它能够很好的在强电与弱电之间起到一个连接作用。所以大体方案是：采用PIC16F877为主控制器核心，通过温度传感器DS18B20来感知外界温度，并且把感知到的信号传送到PIC16F877最小系统中，让PIC16F877单片机进行处理，PIC16F877最小系统将处理完的结果传送到驱动模块电路中运行，从而控制空调的运行与关闭。以此来达到节能的目标。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/1675.html
