单片机的空调控制系统设计
摘 要本文主要围绕“空调控制系统”进行了全方位的介绍，不仅对这种系统的起源发展背景以及国内外的研究现状做了综合分析，更在此基础上制定了本文的设计目标。笔者选用了目前单片机市场上最畅销的AT89C51单片机作为主要控制器芯片，并结合了其他必要的功能芯片，设计出了一款能够实现温度检测、制冷和加热等功能的空调控制系统，该系统不仅在硬件上突破了目前相关产品的成本消耗，更将硬件系统结构简化到最精，大幅度地降低了电能消耗、提高了待机时长，另外由于采用了普及程度较为广泛的C语言进行了程序代码的设计和开发，因此大大减少了软件系统的设计周期。本文最终通过Proteus软件对所设计的系统进行了全面的仿真，对各种能指标进行了检验，检验结果显示系统的各项性能完全达标。
目录
引言 1
一、 方案选择及元器件介绍 2
（一） 常用单片机的比较与选择 2
（二） AT89C51单片机 3
（三） DS18B20温度传感器 4
（四） HK4100FDC5V继电器 5
（五） LCD1602液晶屏幕 5
二、 硬件系统设计 6
（一） 硬件结构框图设计 6
（二） 最小系统设计 7
（三） DS18B20温度传感器电路设计 8
（四） 加热器/制冷器电路设计 8
（五） LCD1602电路设计 10
（六） 按键电路 11
三、 软件系统设计 11
（一） 主程序设计 11
（二） DS18B20温度传感器子程序设计 12
（三） 继电器控制子程序设计 13
（四） LCD1602显示子程序设计 13
四、 仿真与调试 14
（一） Proteus仿真 14
（二） 系统仿真结果 15
结束语 17
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
附录四 源程序 24
引言
所谓“智能空调”是指其内部由
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
按键、显示器、温度采集模块、微处理器模块等组成的控制系统根据用户的要求实现多功能调控的空调，与传统的空调相比，更加灵活聪明。空调作为一种家用电器，自发明以来就十分受人欢迎。在十九世纪三十年代，也就是第二次工业革命时期，美国工程师卡里尔就已发明出了第一代空调，那时的空调基本由电压控制器和电机构成，人们可以通过控制风速调节器内部的分压线圈对电空调的风速进行转变，分压线的不同位置对应着不同的电压，当把风速开关转动到不同位置时，其内部的指针就会碰触到分压线而获得不同的风速，这就是最初使用空调的方法了。追溯至今，空调的使用已经接近两个世纪的时间了，空调的生产遍及世界上几乎每个国家，这也就是为什么空调被越来越多人选择，沿用到现在的原因。随着科技的飞速发展，微处理技术和智能概念逐步发展成熟，它们也被很好的运用到了生活中常用的家用电器中，其中之一就是智能空调。智能空调由于集成技术以及传感技术的快速发展而多次进行设计和改进，空调控制系统中装入种类、功能各异的传感器，例如温度传感器，它可以通过检测室温实现智能反馈——微处理器根据室温的高、低，来控制空调发出冷、热气，如果室内无人时，那么空调就会自动停止工作，这在一定程度上也降低了电源的损耗。“智能家居”这一名词出现得非常早，但它真正进入我们的生活却有些“迟缓”，智能家居除了以舒适性为目的外，更重要的是增添了人们所不知的强大的功能特点，比如通过智能安防，室内防盗，防劫，防燃气泄漏以及紧急求助，就像在家安置了一个电子保安，时刻守护生命财产安全；或是通过手机远程控制家中一切，随心所欲，随时随地。智能家居涵盖范畴广，常用的是照明、电视、空调、窗帘和音频设备等，在以舒适性以及高效性为最终目的的同时，实现了人们对于生活质量的更高追求。可见，设计出高性能的智能空调不仅能够提高生活质量，带来愉逸安宁的生活，而且还能促进智能家居系统的发展，所以本文将围绕智能空调，来讨论智能空调的设计方法和原理。
近些年来智能家居概念的逐步兴起使得控制控制系统的发展走进了一个新的境地，国内外许多知名厂家为了满足客户需求，不但在空调控制系统中植入了很多更加人性化的传感器，使得空调控制系统更加灵活使用，不但如此以太网的飞速发展造成了空调控制系统朝着网络化发展，它将与其他多种设备共同组成一个完整的互联网络，这样使用者只需手中掌握一个遥控器就能够实现智能空调以及其他设备的统一操控，不但省却了传统的线路布局，更提升了空调的整体美观度。
在对空调控制系统的发展背景以及国内外的研究现状进行了简要的介绍后，下面对本文的结构安排进行阐述，以便于更加清晰的对本系统的设计过程进行展现。论文的第一部分是引言，主要对空调控制系统的发展背景等进行了介绍，并通过对设计现状的对比确立了本系统的设计目标；在接下来的第二部分，将对系统的总体设计方案进行设计，包括对几种常用控制器的对比，并对所要使用的元器件进行了简要介绍；在对主控器件以及外围元器件进行确立后，文章第三部分将对硬件系统进行设计，通过Altium designer绘制了相关模块的电路原理图从而进行设计思路的讲解；硬件系统设计完毕后，第四部分开始对系统的软件部分进行设计，并通过Visio软件绘制了相应的软件流程图；为了能够验证本系统的设计正确性以及可行性，在文章第五部分对控制系统进行了仿真。
本文将主要围绕以下几项功能指标对空调控制系统的进行设计：
1、具有制冷和加热两种模式；
2、当按下制冷模式按键后，可设置制冷，当温度高于设定温度时，继电器模块闭合，启动制冷器进行制冷，当高于设定温度时，关闭制冷器；
3、当按下加热模式按键后，可设置加热，当温度高于设定温度时，继电器模块断开，关闭加热器，当低于设定温度时，继电器闭合，开启加热器对房间内进行加热；
4、具有显示功能，实时显示室内温度。
方案选择及元器件介绍
常用单片机的比较与选择
本文结合了自身当前的知识掌握情况以及对于单片机的学习经历，最终制订了两个单片机的待选方案。
第一个方案是选用ATMEL公司的AT89C51单片机，C51单片机的数据处理宽度为八位，如果采用该单片机作为本次毕业设计的主控单片机，那么将能够带来极高的性价比，目前AT89C51单片机的平均价格为2RMB左右，作为系统的主控核心，成本能够控制在如此之低的水平，那么能够大大地提高控制系统的性价比。另外大学三年中对于AT89C51单片机的学习过程中，对其内部21个寄存器的配置以及使用已经有了很充分的经验和操作经历，因此如果使用AT89C51单片机，那么将能够给本次的毕业设计的成功带来足够的保障性。在电路构建方面以及PCB布局方面，由于AT89C51单片机体积较大，40个管脚全部采用直插形式，没有任何贴片引脚，因此对于PCB的布局以及焊接工作，能够大大降低设计难度，并且也能够在一定程度上增强系统的稳定性。
目录
引言 1
一、 方案选择及元器件介绍 2
（一） 常用单片机的比较与选择 2
（二） AT89C51单片机 3
（三） DS18B20温度传感器 4
（四） HK4100FDC5V继电器 5
（五） LCD1602液晶屏幕 5
二、 硬件系统设计 6
（一） 硬件结构框图设计 6
（二） 最小系统设计 7
（三） DS18B20温度传感器电路设计 8
（四） 加热器/制冷器电路设计 8
（五） LCD1602电路设计 10
（六） 按键电路 11
三、 软件系统设计 11
（一） 主程序设计 11
（二） DS18B20温度传感器子程序设计 12
（三） 继电器控制子程序设计 13
（四） LCD1602显示子程序设计 13
四、 仿真与调试 14
（一） Proteus仿真 14
（二） 系统仿真结果 15
结束语 17
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
附录四 源程序 24
引言
所谓“智能空调”是指其内部由
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
按键、显示器、温度采集模块、微处理器模块等组成的控制系统根据用户的要求实现多功能调控的空调，与传统的空调相比，更加灵活聪明。空调作为一种家用电器，自发明以来就十分受人欢迎。在十九世纪三十年代，也就是第二次工业革命时期，美国工程师卡里尔就已发明出了第一代空调，那时的空调基本由电压控制器和电机构成，人们可以通过控制风速调节器内部的分压线圈对电空调的风速进行转变，分压线的不同位置对应着不同的电压，当把风速开关转动到不同位置时，其内部的指针就会碰触到分压线而获得不同的风速，这就是最初使用空调的方法了。追溯至今，空调的使用已经接近两个世纪的时间了，空调的生产遍及世界上几乎每个国家，这也就是为什么空调被越来越多人选择，沿用到现在的原因。随着科技的飞速发展，微处理技术和智能概念逐步发展成熟，它们也被很好的运用到了生活中常用的家用电器中，其中之一就是智能空调。智能空调由于集成技术以及传感技术的快速发展而多次进行设计和改进，空调控制系统中装入种类、功能各异的传感器，例如温度传感器，它可以通过检测室温实现智能反馈——微处理器根据室温的高、低，来控制空调发出冷、热气，如果室内无人时，那么空调就会自动停止工作，这在一定程度上也降低了电源的损耗。“智能家居”这一名词出现得非常早，但它真正进入我们的生活却有些“迟缓”，智能家居除了以舒适性为目的外，更重要的是增添了人们所不知的强大的功能特点，比如通过智能安防，室内防盗，防劫，防燃气泄漏以及紧急求助，就像在家安置了一个电子保安，时刻守护生命财产安全；或是通过手机远程控制家中一切，随心所欲，随时随地。智能家居涵盖范畴广，常用的是照明、电视、空调、窗帘和音频设备等，在以舒适性以及高效性为最终目的的同时，实现了人们对于生活质量的更高追求。可见，设计出高性能的智能空调不仅能够提高生活质量，带来愉逸安宁的生活，而且还能促进智能家居系统的发展，所以本文将围绕智能空调，来讨论智能空调的设计方法和原理。
近些年来智能家居概念的逐步兴起使得控制控制系统的发展走进了一个新的境地，国内外许多知名厂家为了满足客户需求，不但在空调控制系统中植入了很多更加人性化的传感器，使得空调控制系统更加灵活使用，不但如此以太网的飞速发展造成了空调控制系统朝着网络化发展，它将与其他多种设备共同组成一个完整的互联网络，这样使用者只需手中掌握一个遥控器就能够实现智能空调以及其他设备的统一操控，不但省却了传统的线路布局，更提升了空调的整体美观度。
在对空调控制系统的发展背景以及国内外的研究现状进行了简要的介绍后，下面对本文的结构安排进行阐述，以便于更加清晰的对本系统的设计过程进行展现。论文的第一部分是引言，主要对空调控制系统的发展背景等进行了介绍，并通过对设计现状的对比确立了本系统的设计目标；在接下来的第二部分，将对系统的总体设计方案进行设计，包括对几种常用控制器的对比，并对所要使用的元器件进行了简要介绍；在对主控器件以及外围元器件进行确立后，文章第三部分将对硬件系统进行设计，通过Altium designer绘制了相关模块的电路原理图从而进行设计思路的讲解；硬件系统设计完毕后，第四部分开始对系统的软件部分进行设计，并通过Visio软件绘制了相应的软件流程图；为了能够验证本系统的设计正确性以及可行性，在文章第五部分对控制系统进行了仿真。
本文将主要围绕以下几项功能指标对空调控制系统的进行设计：
1、具有制冷和加热两种模式；
2、当按下制冷模式按键后，可设置制冷，当温度高于设定温度时，继电器模块闭合，启动制冷器进行制冷，当高于设定温度时，关闭制冷器；
3、当按下加热模式按键后，可设置加热，当温度高于设定温度时，继电器模块断开，关闭加热器，当低于设定温度时，继电器闭合，开启加热器对房间内进行加热；
4、具有显示功能，实时显示室内温度。
方案选择及元器件介绍
常用单片机的比较与选择
本文结合了自身当前的知识掌握情况以及对于单片机的学习经历，最终制订了两个单片机的待选方案。
第一个方案是选用ATMEL公司的AT89C51单片机，C51单片机的数据处理宽度为八位，如果采用该单片机作为本次毕业设计的主控单片机，那么将能够带来极高的性价比，目前AT89C51单片机的平均价格为2RMB左右，作为系统的主控核心，成本能够控制在如此之低的水平，那么能够大大地提高控制系统的性价比。另外大学三年中对于AT89C51单片机的学习过程中，对其内部21个寄存器的配置以及使用已经有了很充分的经验和操作经历，因此如果使用AT89C51单片机，那么将能够给本次的毕业设计的成功带来足够的保障性。在电路构建方面以及PCB布局方面，由于AT89C51单片机体积较大，40个管脚全部采用直插形式，没有任何贴片引脚，因此对于PCB的布局以及焊接工作，能够大大降低设计难度，并且也能够在一定程度上增强系统的稳定性。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/1863.html
