单片机空调温度控制系统设计
目录
一、引言 1
二、系统方案设计 1
（一）系统方案论证 1
（二）设计电路中的主要元器件 2
1. AT89C52 2
2. 温度传感器DS18B20 3
三、硬件电路设计 3
（一）总体方案框图 3
（二）功能模块电路设计 4
1.温度传感电路的设计 4
2.单片机时钟电路设计 4
3.复位电路的设计 5
4.按键电路的设计 5
5.数码管显示电路的设计 5
6.输出控制电路设计 6
四、软件系统设计 6
（一）系统软件流程图 6
（二）数码显示温度流程图 7
（三）温度采集流程图 8
五、系统调试 9
六、总结与展望 11
致 谢 12
附录1原理图 14
附录2源程序 15
附录3 PCB图 23
一、引言
随着我国工业的迅猛发展，各式各样的现代化产品进入人们的生活，并深入人心，这也给我国家用电器的发展带来福音，从而对电子产品的需求不断上升，同时也提出了很多新的要求。
温度控制器是信息技术的前沿尖端产品，对人们的生活影响很大。它是一种温度控制装置，可以根据用户所需要的温度与实际温度的差值来调节空调的风机与水阀，从而使空调达到用户所需要的温度，目前控制温度的方法有很多，但最常用的是智能电子式控制器。
最近几年，电子领域的一些专家、学者对空调温度控制有了更加深入的研究。早在2007年的时候，由叶丹、齐国 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
升，李小舟等人提出了以PIC16C72A单片机为核心系统，根据人体生物活性检测的要求，具体实现了该控制方案的温度控制系统；然后在2011年的时候，陕西理工学院的丁敏提出了一以单片机为核心系统，辅助电路A/D转换和D/A转换电路、单片机及扩展接口电路、键盘及显示等硬件电路构成的温度调节系统的完整的设计方案；接着在2013年的时候，基于单片机的半导体制冷片温度控制系统研究被李玉兰，陈金华等人设计出；最近于2015年，以人体准确感应、温度自动定时控制、远程通信控制等环保概念的温控系统被渤海大学工学院的林瞾设计出。
本设计的题目是单片机空调温度控制系统设计，本空调控制系统是以AT89C52作为核心芯片进行控制，由电源电路、DS18B20数字温度传感电路、按键电路、显示电路、空调制热和空调制冷电路等其他辅助电路组成。该电路是通过DS18B20温度传感器对当时的温度进行采集采集，AT89C52对采集到的信号进行处理，处理过的信号将通过多种形式传输出来，其中一种信号转化为数字信号并通过数码管传输出来，最后一种信号作为执行信号来调节空调的制冷和制热系统。而且在原有系统的基础上进行一些简单的改良，使操作更简单，应用更方便。
二、系统方案设计
随着我国工业的迅猛发展，各式各样的现代化产品进入人们的生活，从而对电子产品的需求不断上升，同时也提出了很多新的要求。空调就是其中一种，温度控制是空调的核心，一旦损坏，修理起来麻烦，价格昂贵。所以，需要提出一种简单的设计方法解决这个问题。
（一）系统方案论证
方案一：利用变频器，PLC，构成温差闭环自动控制系统，自动控制温度的调节。此种方法较节能，温控也比较精确，技术成熟，抗干扰能力强，易于拓展达到了全自动控制的效果。但是变频器和PLC等器件体积大，价钱昂贵，参数调整复杂。
方案二：利用单片机的积分原理对信号进行转换，从而准确测出温度数值，并与设定的数值进行比较来起到报警和调节温度的作用。此方法操作简单，且单片机体积小，方便安装与携带，价格便宜，维修和日常保养起来也方便。
综合上述两种方法，单片机虽然也有缺陷，但是它价格便宜，制作简单的优点已经掩盖了它的缺点，而且它易于普及，适合大众化使应，同时它还减小了家用电器的体积，使用和维修都十分方便，所以，本文选择单片机控温系统来作为设计方案的核心。
（二）设计电路中的主要元器件
1. AT89C52
在众多的单片机系列中，AT89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，拥有8K的字节的可编写的Flash的存储器。它有32个外部双向I/O端口，1000次的可擦写周期,八个中断源,3个16位可编程定时计数器,可编程的UART串行通道等。如图2-1所示，为AT89C52引脚图。
图2-1 AT89C52引脚图
单片机的P0-P3口一般用作I/O使用，当作为输出口时，P0的内部不含有电阻，输出为“0”，需要加上一定的上拉电阻；但是P1、P2、P3内部都有电阻，所以无需上拉电阻。具体功能如表2-1所示。
表2-1 P0—P3各口功能
P0 P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。
P1 P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
P2 P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2 口送出高八位地址。
P3 P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。
2. 温度传感器DS18B20
DS18B20数字式温度传感器，是一种已校准的数字信号输出的温度复合式传感器。它应用于温度采集，它具有对当时温度的测量，体积小，精度高、较低的能耗等特点。如图2-2所示，为温度传感器外形及管脚排列图。1脚接地，2脚DQ为数字信号输入/输出端，3脚为外部供电电源输入端。
图2-2 DS18B20外形及管脚排列图
DS18B20的核心部件是温度传感器，还有64位ROM、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器组成，如图2-3所示。正常工作时，它的电压在3.0～5.5V左右，仅需要一条线即可实现微处理器与它的双向通讯，温度测量范围很宽，大约－55℃～＋125℃左右，而且抗干扰纠错能力很强，它的输出结果直接转换成数字温度信号，然后传送给单片机。
图2-3 DS18B20内部结构图
三、硬件电路设计
（一）总体方案框图
本设计的核心芯片是AT89C52，主要由电源电路、DS18B20数字温度传感电路、按键电路、显示电路、空调制热和空调制冷电路等其他辅助电路组成，图3-1为总体方案框图。本空调控制系统是以AT89C52作为控制器来进行控制，通过DS18B20温度传感器对温度采集，AT89C52对采集到的信号进行处理，处理过的信号将通过多种形式传输出来，其中一种信号转化为数字信号并通过数码管传输出来，最后一种信号作为执行信号来调节空调的制冷和制热系统。
一、引言 1
二、系统方案设计 1
（一）系统方案论证 1
（二）设计电路中的主要元器件 2
1. AT89C52 2
2. 温度传感器DS18B20 3
三、硬件电路设计 3
（一）总体方案框图 3
（二）功能模块电路设计 4
1.温度传感电路的设计 4
2.单片机时钟电路设计 4
3.复位电路的设计 5
4.按键电路的设计 5
5.数码管显示电路的设计 5
6.输出控制电路设计 6
四、软件系统设计 6
（一）系统软件流程图 6
（二）数码显示温度流程图 7
（三）温度采集流程图 8
五、系统调试 9
六、总结与展望 11
致 谢 12
附录1原理图 14
附录2源程序 15
附录3 PCB图 23
一、引言
随着我国工业的迅猛发展，各式各样的现代化产品进入人们的生活，并深入人心，这也给我国家用电器的发展带来福音，从而对电子产品的需求不断上升，同时也提出了很多新的要求。
温度控制器是信息技术的前沿尖端产品，对人们的生活影响很大。它是一种温度控制装置，可以根据用户所需要的温度与实际温度的差值来调节空调的风机与水阀，从而使空调达到用户所需要的温度，目前控制温度的方法有很多，但最常用的是智能电子式控制器。
最近几年，电子领域的一些专家、学者对空调温度控制有了更加深入的研究。早在2007年的时候，由叶丹、齐国 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
升，李小舟等人提出了以PIC16C72A单片机为核心系统，根据人体生物活性检测的要求，具体实现了该控制方案的温度控制系统；然后在2011年的时候，陕西理工学院的丁敏提出了一以单片机为核心系统，辅助电路A/D转换和D/A转换电路、单片机及扩展接口电路、键盘及显示等硬件电路构成的温度调节系统的完整的设计方案；接着在2013年的时候，基于单片机的半导体制冷片温度控制系统研究被李玉兰，陈金华等人设计出；最近于2015年，以人体准确感应、温度自动定时控制、远程通信控制等环保概念的温控系统被渤海大学工学院的林瞾设计出。
本设计的题目是单片机空调温度控制系统设计，本空调控制系统是以AT89C52作为核心芯片进行控制，由电源电路、DS18B20数字温度传感电路、按键电路、显示电路、空调制热和空调制冷电路等其他辅助电路组成。该电路是通过DS18B20温度传感器对当时的温度进行采集采集，AT89C52对采集到的信号进行处理，处理过的信号将通过多种形式传输出来，其中一种信号转化为数字信号并通过数码管传输出来，最后一种信号作为执行信号来调节空调的制冷和制热系统。而且在原有系统的基础上进行一些简单的改良，使操作更简单，应用更方便。
二、系统方案设计
随着我国工业的迅猛发展，各式各样的现代化产品进入人们的生活，从而对电子产品的需求不断上升，同时也提出了很多新的要求。空调就是其中一种，温度控制是空调的核心，一旦损坏，修理起来麻烦，价格昂贵。所以，需要提出一种简单的设计方法解决这个问题。
（一）系统方案论证
方案一：利用变频器，PLC，构成温差闭环自动控制系统，自动控制温度的调节。此种方法较节能，温控也比较精确，技术成熟，抗干扰能力强，易于拓展达到了全自动控制的效果。但是变频器和PLC等器件体积大，价钱昂贵，参数调整复杂。
方案二：利用单片机的积分原理对信号进行转换，从而准确测出温度数值，并与设定的数值进行比较来起到报警和调节温度的作用。此方法操作简单，且单片机体积小，方便安装与携带，价格便宜，维修和日常保养起来也方便。
综合上述两种方法，单片机虽然也有缺陷，但是它价格便宜，制作简单的优点已经掩盖了它的缺点，而且它易于普及，适合大众化使应，同时它还减小了家用电器的体积，使用和维修都十分方便，所以，本文选择单片机控温系统来作为设计方案的核心。
（二）设计电路中的主要元器件
1. AT89C52
在众多的单片机系列中，AT89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，拥有8K的字节的可编写的Flash的存储器。它有32个外部双向I/O端口，1000次的可擦写周期,八个中断源,3个16位可编程定时计数器,可编程的UART串行通道等。如图2-1所示，为AT89C52引脚图。
图2-1 AT89C52引脚图
单片机的P0-P3口一般用作I/O使用，当作为输出口时，P0的内部不含有电阻，输出为“0”，需要加上一定的上拉电阻；但是P1、P2、P3内部都有电阻，所以无需上拉电阻。具体功能如表2-1所示。
表2-1 P0—P3各口功能
P0 P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。
P1 P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
P2 P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2 口送出高八位地址。
P3 P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。
2. 温度传感器DS18B20
DS18B20数字式温度传感器，是一种已校准的数字信号输出的温度复合式传感器。它应用于温度采集，它具有对当时温度的测量，体积小，精度高、较低的能耗等特点。如图2-2所示，为温度传感器外形及管脚排列图。1脚接地，2脚DQ为数字信号输入/输出端，3脚为外部供电电源输入端。
图2-2 DS18B20外形及管脚排列图
DS18B20的核心部件是温度传感器，还有64位ROM、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器组成，如图2-3所示。正常工作时，它的电压在3.0～5.5V左右，仅需要一条线即可实现微处理器与它的双向通讯，温度测量范围很宽，大约－55℃～＋125℃左右，而且抗干扰纠错能力很强，它的输出结果直接转换成数字温度信号，然后传送给单片机。
图2-3 DS18B20内部结构图
三、硬件电路设计
（一）总体方案框图
本设计的核心芯片是AT89C52，主要由电源电路、DS18B20数字温度传感电路、按键电路、显示电路、空调制热和空调制冷电路等其他辅助电路组成，图3-1为总体方案框图。本空调控制系统是以AT89C52作为控制器来进行控制，通过DS18B20温度传感器对温度采集，AT89C52对采集到的信号进行处理，处理过的信号将通过多种形式传输出来，其中一种信号转化为数字信号并通过数码管传输出来，最后一种信号作为执行信号来调节空调的制冷和制热系统。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/1861.html
