空调节能控制器的设计
空调节能控制器的设计[20200406110629]
摘要
在春、秋季节，环境温度适宜，人们无需使用空调。为了改变随意使用空调的不良习惯,实现节能控制，我开发了一款节能控制器用于空调电源启闭设定，使人们在温度适宜的环境条件下，暂停使用空调。该系统的控制是在89C52单片机的基础上进行的，它依据温度传感器的基本原理及主要特性工作，将整个系统分为数据采集模块、数据存储模块、显示模块和红外控制模块，并结合继电器驱动，来达到该空调节能控制器的设计要求。该设计对空调的使用做到了监控管理，当室温适宜时它将会自动断开空调电源，用户不能使用空调；当室温超出所设定的温度范围，空调将会自动连接继电器接通电源，人们可通过需求调节温度。这样就可以减少不必要的空调用电量，这对于企业的管理和降低个人支出都是十分有益的。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机DS18B20继电器
目 录
第1章?绪论 1
1.1课题的前景和意义 1
1.2温控技术的发展和控制方案 1
1.3课题主要解决思路 2
1.4 内容结构分析 2
第2章 系统设计 4
2.1?系统方案分析 4
2.2?系统设计分析 4
第3章 硬件设计 6
3.1 电源部分 6
3.2继电器驱动部分 6
3.3温度采集模块 7
3.3.1.DS18B20传感器的基本介绍 7
3.3.2.温度采集电路 8
3.4 数据存储模块 8
3.5单片机最小系统 9
3.5.1.内部时钟电路 9
3.5.2.系统复位电路 9
3.5.3. AT89C52单片机的介绍 10
3.6 液晶显示模块 11
3.7 红外控制模块 11
3.7.1红外发射模块 11
3.7.2.红外接收模块 12
第4章 系统软件设计 14
4.1主程序设计 14
4.2 DS18B20软件控制 14
4.3温度设置 15
4.4数据存储程序设计 16
4.5红外控制 18
4.6 系统的调试 19
第5章 内容小结 20
小结： 20
参考文献 21
附录 22
系统原理图 22
系统程序代码 23
第1章?绪论
1.1课题的前景和意义
在我们所处的社会环境中，处处都可以感受到空调给我们的生活环境带来的舒适感，人们的生活越来越离不开空调。但随着空调利用率的不断提高，其带来的高额用电量也给社会带来了能源压力。在我们的日常生活中，人们越来越享受于空调所带来的舒适安逸的环境，就算是在温度适宜的环境条件下，一些人也会不自觉的开启空调，然而人们在繁忙的工作中往往忽略了对空调使用的实时监控，在一些用人单位，往往也会因为空调的使用造成一些人事纠纷和一些用电的浪费，从而造成了企业或用人单位不必要的费用流失。例如春秋季是人们生活中温度较为适宜的两个季节，不需要使用空调，但人们还是习惯性的开启空调，造成了不必要的电量流失，这样就使得应用在空调上的电量大幅度提高，从而支出的电费也增多。
那如何克制人们的这种陋习呢? 那就在原有的空调系统基础上安装一套空调节能控制器。如果我们引入这种较好的节能技术，现有空调系统便能通过应用该节能技术降低能源消耗。因此研究限制空调不合理用电的方法，其对我们的生活具有很大的意义。它对空调使用的状态进行设定，当室温适宜时将会自动断开空调电源，用户不能使用空调；当室温超出所设定的温度范围，空调将会自动连接继电器接通电源，人们可通过需求调节温度。这样，就可以对空调的使用做到监控管理，就可以减少不必要的空调用电量，这对于企业的管理和降低个人支出都是十分有益的。
1.2温控技术的发展和控制方案
结合众多的资料表明温度控制一般都是靠温度传感器来实现的，通过查阅资料，从谢智英的《现代中央空调节能系统中传感器应用的研究》中了解到：目前，温度传感器多种多样且没有统一的分类方法，按各类划分可划分为：
1）按输出量分类有模拟式温度传感器和数字式温度传感器；
2）按测温方式分类有接触式温度传感器和非接触式温度传感器；
3）按类型分类有分立式温度传感器、模拟集成式温度传感器和数字温度传感器。
使用不同的传感器就决定了需要使用不同的温度控制技术，如：跳变式温控器、液涨式温控器、压力式温控器和电子式温控器等。
以往我们对温度进行采集时，在大多数情况下都是用模拟温度传感器采集的，它的应用过程一般包括：
图1 模拟温度传感器应用过程图
但通过在实际中的应用我们可以分析发现，传统的电路设计上存在很多不可靠因素，所以该种传感器的运用范围小，较高的一些场合对它不适用。跟着时间的变迁，电子技术和微计算机也在不断的成长,为了更好地处理数字变量，数字传感器开始得到广泛的应用。同时，为了能够更好地控制数字传感器，一些有关微测的控制技术也越来越受到社会的重视，温度控制器也得到了迅速发展，它的性能也逐步的在完善，渐渐具有了以下优点：
1）高精度
2）总线标准化
3）可靠性高
4）安全性高等
温控系统已越来越完善，它的用途也越来越广泛，该课题所涉及到的空调节能控制器也是在温度控制方面并结合继电器来实现节能的，它阐述了温度控制器的核心技术和作用，也叙述了温度传感器的核心理念和主要作用。针对该系统内的温度采集、数据存储、温度显示、单片机最小控制模块、红外控制等部分并结合整体的设计思路进行了研究和论证，提出了系统的总体构成，描述了系统工作原理。系统可根据环境温度及设定条件来控制继电器的接通和断路，从而实现节能的效果。
1.3课题主要解决思路
空调节能控制器实际上是根据温度来控制空调的启停。通过对很多资料的研读、探讨，且基于DS18B20的优点突出，且具有高精度、抗干扰能力强、体积小等特点，这里选用DS18B20将采集到的模拟信号转换成数字信号，单片机读取并转换成实际温度。为了提高灵活性，结合现代单片机的优越性，我将采用89C52单片机作为该系统的核心。设计使用红外遥控模块及液晶显示模块结合，配置空调电源开启的温度条件。温度设置由专业管理人员完成，平时普通用户不能设置。单片机根据设置条件与环境温度，控制继电器触点闭合/断开来接通/断开空调电源，进行有效的节能控制。
1.4 内容结构分析
该论文的第一章主要是用来说明我所设计的空调节能控制系统的前景和意义，还有对温控系统的技术发展也作了介绍，同时说明了课题解决方案或方法。第二章阐述的是系统设计，并确定系统的设计方案。第三章讲的是硬件设计，与第二章内容对应，将整个系统模块分块，并对其进行简单的说明，附上有关的设计电路原理图或连接示意图；第四章主要是阐述系统中所涉及到的流程图；最后就是对整篇论文进行总结。
第2章 系统设计
本章的内容是对空调节能控制系统的总体需要进行整体分析，提出设计要求，并对分析出的方案进行论述与确定。然后通过对该系统设计方案的剖析，得出该系统能够划分为多个部分，每个部分都对该空调节能控制系统有着非常重要的意义。
2.1?系统方案分析
设计要求：
1） 限定温度控制范围。
2） 低于温度下限或高于温度上限时，给出一个控制信号，接通空调电源。
3） 在温度控制范围之内，空调不启动。
方案确立：
空调节能控制装置是在单片机的基础上进行的，它结合了DS18B20传感器，以实现良好的系统工作性能为主要目标，由DS18B20传感器来完成信息的收集，并利用单片机来处理采集到的数据。在一个共同的环境温度为确定的条件下，利用单片机控制空调电源达到所希望的状态。之外还可以利用红外信号发送和接收来设置参数，设定空调温度的上下限。
总而言之，控制器是利用52单片机来对温度进行计量和操控的，很好的满足了设计的要求。温度传感器在该系统中起着非常重要的地位，它的温度测量范围要求满足温度检测的设计标准,该系统的环境温度采集是通过DS18B20传感器来实现的。并将采集的数字信号由单片机处理，通过显示模块对温度进行实时显示，还可以用红外设置温度上下限，通过按键对温度进行调整,利用继电器驱动装置对空调及其电源进行有效的控制。我想这样的空调节能系统在实际生产应用中前景广阔。
摘要
在春、秋季节，环境温度适宜，人们无需使用空调。为了改变随意使用空调的不良习惯,实现节能控制，我开发了一款节能控制器用于空调电源启闭设定，使人们在温度适宜的环境条件下，暂停使用空调。该系统的控制是在89C52单片机的基础上进行的，它依据温度传感器的基本原理及主要特性工作，将整个系统分为数据采集模块、数据存储模块、显示模块和红外控制模块，并结合继电器驱动，来达到该空调节能控制器的设计要求。该设计对空调的使用做到了监控管理，当室温适宜时它将会自动断开空调电源，用户不能使用空调；当室温超出所设定的温度范围，空调将会自动连接继电器接通电源，人们可通过需求调节温度。这样就可以减少不必要的空调用电量，这对于企业的管理和降低个人支出都是十分有益的。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机DS18B20继电器
目 录
第1章?绪论 1
1.1课题的前景和意义 1
1.2温控技术的发展和控制方案 1
1.3课题主要解决思路 2
1.4 内容结构分析 2
第2章 系统设计 4
2.1?系统方案分析 4
2.2?系统设计分析 4
第3章 硬件设计 6
3.1 电源部分 6
3.2继电器驱动部分 6
3.3温度采集模块 7
3.3.1.DS18B20传感器的基本介绍 7
3.3.2.温度采集电路 8
3.4 数据存储模块 8
3.5单片机最小系统 9
3.5.1.内部时钟电路 9
3.5.2.系统复位电路 9
3.5.3. AT89C52单片机的介绍 10
3.6 液晶显示模块 11
3.7 红外控制模块 11
3.7.1红外发射模块 11
3.7.2.红外接收模块 12
第4章 系统软件设计 14
4.1主程序设计 14
4.2 DS18B20软件控制 14
4.3温度设置 15
4.4数据存储程序设计 16
4.5红外控制 18
4.6 系统的调试 19
第5章 内容小结 20
小结： 20
参考文献 21
附录 22
系统原理图 22
系统程序代码 23
第1章?绪论
1.1课题的前景和意义
在我们所处的社会环境中，处处都可以感受到空调给我们的生活环境带来的舒适感，人们的生活越来越离不开空调。但随着空调利用率的不断提高，其带来的高额用电量也给社会带来了能源压力。在我们的日常生活中，人们越来越享受于空调所带来的舒适安逸的环境，就算是在温度适宜的环境条件下，一些人也会不自觉的开启空调，然而人们在繁忙的工作中往往忽略了对空调使用的实时监控，在一些用人单位，往往也会因为空调的使用造成一些人事纠纷和一些用电的浪费，从而造成了企业或用人单位不必要的费用流失。例如春秋季是人们生活中温度较为适宜的两个季节，不需要使用空调，但人们还是习惯性的开启空调，造成了不必要的电量流失，这样就使得应用在空调上的电量大幅度提高，从而支出的电费也增多。
那如何克制人们的这种陋习呢? 那就在原有的空调系统基础上安装一套空调节能控制器。如果我们引入这种较好的节能技术，现有空调系统便能通过应用该节能技术降低能源消耗。因此研究限制空调不合理用电的方法，其对我们的生活具有很大的意义。它对空调使用的状态进行设定，当室温适宜时将会自动断开空调电源，用户不能使用空调；当室温超出所设定的温度范围，空调将会自动连接继电器接通电源，人们可通过需求调节温度。这样，就可以对空调的使用做到监控管理，就可以减少不必要的空调用电量，这对于企业的管理和降低个人支出都是十分有益的。
1.2温控技术的发展和控制方案
结合众多的资料表明温度控制一般都是靠温度传感器来实现的，通过查阅资料，从谢智英的《现代中央空调节能系统中传感器应用的研究》中了解到：目前，温度传感器多种多样且没有统一的分类方法，按各类划分可划分为：
1）按输出量分类有模拟式温度传感器和数字式温度传感器；
2）按测温方式分类有接触式温度传感器和非接触式温度传感器；
3）按类型分类有分立式温度传感器、模拟集成式温度传感器和数字温度传感器。
使用不同的传感器就决定了需要使用不同的温度控制技术，如：跳变式温控器、液涨式温控器、压力式温控器和电子式温控器等。
以往我们对温度进行采集时，在大多数情况下都是用模拟温度传感器采集的，它的应用过程一般包括：
图1 模拟温度传感器应用过程图
但通过在实际中的应用我们可以分析发现，传统的电路设计上存在很多不可靠因素，所以该种传感器的运用范围小，较高的一些场合对它不适用。跟着时间的变迁，电子技术和微计算机也在不断的成长,为了更好地处理数字变量，数字传感器开始得到广泛的应用。同时，为了能够更好地控制数字传感器，一些有关微测的控制技术也越来越受到社会的重视，温度控制器也得到了迅速发展，它的性能也逐步的在完善，渐渐具有了以下优点：
1）高精度
2）总线标准化
3）可靠性高
4）安全性高等
温控系统已越来越完善，它的用途也越来越广泛，该课题所涉及到的空调节能控制器也是在温度控制方面并结合继电器来实现节能的，它阐述了温度控制器的核心技术和作用，也叙述了温度传感器的核心理念和主要作用。针对该系统内的温度采集、数据存储、温度显示、单片机最小控制模块、红外控制等部分并结合整体的设计思路进行了研究和论证，提出了系统的总体构成，描述了系统工作原理。系统可根据环境温度及设定条件来控制继电器的接通和断路，从而实现节能的效果。
1.3课题主要解决思路
空调节能控制器实际上是根据温度来控制空调的启停。通过对很多资料的研读、探讨，且基于DS18B20的优点突出，且具有高精度、抗干扰能力强、体积小等特点，这里选用DS18B20将采集到的模拟信号转换成数字信号，单片机读取并转换成实际温度。为了提高灵活性，结合现代单片机的优越性，我将采用89C52单片机作为该系统的核心。设计使用红外遥控模块及液晶显示模块结合，配置空调电源开启的温度条件。温度设置由专业管理人员完成，平时普通用户不能设置。单片机根据设置条件与环境温度，控制继电器触点闭合/断开来接通/断开空调电源，进行有效的节能控制。
1.4 内容结构分析
该论文的第一章主要是用来说明我所设计的空调节能控制系统的前景和意义，还有对温控系统的技术发展也作了介绍，同时说明了课题解决方案或方法。第二章阐述的是系统设计，并确定系统的设计方案。第三章讲的是硬件设计，与第二章内容对应，将整个系统模块分块，并对其进行简单的说明，附上有关的设计电路原理图或连接示意图；第四章主要是阐述系统中所涉及到的流程图；最后就是对整篇论文进行总结。
第2章 系统设计
本章的内容是对空调节能控制系统的总体需要进行整体分析，提出设计要求，并对分析出的方案进行论述与确定。然后通过对该系统设计方案的剖析，得出该系统能够划分为多个部分，每个部分都对该空调节能控制系统有着非常重要的意义。
2.1?系统方案分析
设计要求：
1） 限定温度控制范围。
2） 低于温度下限或高于温度上限时，给出一个控制信号，接通空调电源。
3） 在温度控制范围之内，空调不启动。
方案确立：
空调节能控制装置是在单片机的基础上进行的，它结合了DS18B20传感器，以实现良好的系统工作性能为主要目标，由DS18B20传感器来完成信息的收集，并利用单片机来处理采集到的数据。在一个共同的环境温度为确定的条件下，利用单片机控制空调电源达到所希望的状态。之外还可以利用红外信号发送和接收来设置参数，设定空调温度的上下限。
总而言之，控制器是利用52单片机来对温度进行计量和操控的，很好的满足了设计的要求。温度传感器在该系统中起着非常重要的地位，它的温度测量范围要求满足温度检测的设计标准,该系统的环境温度采集是通过DS18B20传感器来实现的。并将采集的数字信号由单片机处理，通过显示模块对温度进行实时显示，还可以用红外设置温度上下限，通过按键对温度进行调整,利用继电器驱动装置对空调及其电源进行有效的控制。我想这样的空调节能系统在实际生产应用中前景广阔。
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