空调控制系统设计与仿真(附件)
本文介绍了以AT89C51单片机为控制处理核心的空调控制系统的设计。系统由主控单元、键盘电路、DS18B20温度采集电路、LCD1602显示电路、继电器电路、步进电机电路、报警电路组成。作为输入关键部分的键盘电路由三个按键构成：一个功能键两个设置键。功能键选择控制对象，设置键调整温度和风速的大小。输出部分则为电机的工作状态和LCD1602的显示情况。该系统电路原理图在Proteus中绘制，并在keil中运用C语言进行编译，最终导出hex文件在Proteus中进行仿真调试。本系统可以实现空调温度的设定调整与显示、制冷制热、风速的设定等基本功能需求。操作简单，仿真较为直观。关键词：单片机，DS18B20，温度控制，1602液晶显示目录
1 绪论 1
1.1 空调发展背景 1
1.2 温度传感器简介 1
2 系统总体设计方案 2
2.1 系统功能需求分析 2
2.2 系统硬件设计方案 3
2.3控制程序设计 3
2.4 系统总体框图 4
3 系统硬件设计 4
3.1 系统硬件设计概述 4
3.2 系统硬件输入单元 4
3.2.1 键盘电路 4
3.2.2 温度采集电路 5
3.2 主控单元 6
3.3 系统硬件输出单元 7
3.3.1 液晶显示电路 7
3.3.2 电机电路 8
3.3.3 继电器电路 10
3.2.4 报警电路 10
3.4 系统总体电路 11
4 系统软件设计 13
4.1 主程序设计 13
4.2 键盘程序设计 14
4.3 温度采集程序设计 15
4.4 LCD1602液晶显示程序 16
4.4.1 接口信号说明 16
4.4.2 控制器接口说明 17
5 仿真及实验结果 18
5.1仿真调试 18
5.2 程序调试过程中遇到的问题及解决办法 19
结论 20
致谢 21
参考文献
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
.3 温度采集程序设计 15
4.4 LCD1602液晶显示程序 16
4.4.1 接口信号说明 16
4.4.2 控制器接口说明 17
5 仿真及实验结果 18
5.1仿真调试 18
5.2 程序调试过程中遇到的问题及解决办法 19
结论 20
致谢 21
参考文献 22
附件1 系统硬件电路图 23
附件2 系统软件程序 24
1 绪论
1.1 空调发展背景
空调的发展史最早可以追溯到公元前1000年左右，1902年后期，第一个现代化，电力推动的空调调节系统被研制出来。在二十世纪六、七十年代，美国地区出现了干旱天气，未解决严重干旱缺水地区的空调热源问题，美国率先研制出风冷式冷水机。此后，空调发展正式步入现代化发展时期。
目前许多国内外生产厂家正在研究开发第三代智能型室温空调温控器，应用新型控制模型和数控芯片实现智能控制。在应用工程中，已有相关智能型温控器被应用于工程之中，其发展前景势必大众化、大批量化。
对于空调本身，不仅在居家中，轿车、大棚、工厂等等中，都存在着空调的身影。小型、智能越来越受到更多人的欢迎。国内也有好多生产空调的产家，如美的、格力、海尔等，主要构成元件包括：空调机械本体、外风机包含压缩机、室内处理控制核心、显示单元等，相信以后的空调发展会往着更加智能化、操作页面更加简洁的趋势发展。
随着单片机技术的发展，不仅在空调，在其他家电中单片机的应用也逐渐增多。以单片机为核心处理器的智能化洗衣机；能识别实物的种类、选择加热时间、温度的微波炉；能识别食物种类、保鲜种类，自动选择储藏温度的冰箱等，这些高智能的全自动家用电器充分体现了单片机在如今制造业中的优势。
1.2 温度传感器简介
温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品，其在诸多方面都有广泛的应用。其在各种系统中体现的精确化、智能化已被认可。温度控制器是一种温度控制装置，在空调当中，检测的温度与设定温度相比较从而控制相关机械及电力设备如继电器、电机、压缩机工作。没有它，空调将处于瘫痪状态。
对于现在常用的测温方法，有接触式测温和非接触式测温。因为任何两个不同的物体接触必定产生温度交换，据此，可以选择某种温度传感器与被测物体接触进行温度测量，这种方法称为接触式测温。但是其只适合测量温度比较低的物体。与之相反，还有非接触式测温。它是利用温度传感器接收被测物体在不同温度下辐射能量的不同来测量温度，这种测温方式常用于高温测量。对于温度传感器的分类，因为其发展越来越成熟，被应用场合也逐渐增多，所以其种类也逐渐增多。主要类别包括：
①热敏电阻式温度传感器
②热电阻式温度传感器
③热电偶式温度传感器
④集成温度传感器（模拟）
⑤智能温度传感器
⑥数字温度传感器
不同的温度传感器有其不同的特点，所用的材料也不尽相同，电路的组成和原理也不同，这就要求我们熟悉其分类与原理，才能在系统中合理的应用。所以，对于温度传感器的选择也非常重要。
温度传感器技术应用广泛，在工业现代化发展中尤为重要。因为其体积小携带方便、电路组成简单、成本相对较少、智能化程度高的特点，所以得到了迅速的发展及应用。对于温度传感器的选择应考虑以下原则：根据测控对象与测控环境确定传感器的类型;灵敏度的选择；频率的响应特性；传感器的线性特性；测量的稳定性；精度的选择。针对于不同的系统，也要考虑系统的属性和电路复杂程度。
综上所述，对于温度传感器的选择首先要看系统的属性，然后考虑系统需要的测量精度、适合的测量范围、成本，有时还需要考虑测量的距离等，最后再考虑电路的复杂程度。
2 系统总体设计方案
2.1 系统功能需求分析
设计系统为空调控制系统，因为系统为空调温度控制，所以温度控制是系统的核心部分，温度控制又包括读取温度、检测温度、显示温度，在此基础上，通过处理器处理与设定温度比较从而达到制冷制热与风速的调整的功能需求。输入由键盘控制，预设温度在软件编程里完成，超出范围报警器即报警，温度的实时设定由操作者本身完成，通过按功能键的次数来依次设定温度、风速的大小。系统的总体流程为系统上电→温度判别显示并判断是否报警→温度设定→温度显示→电机选择运行→系统运行结束。
2.2 系统硬件设计方案
再明白了系统基本功能需求及工作原理之后，就开始确定系统的硬件设计。核心处理器为单片机，因为此系统满足功能较少，不需要可以处理复杂程序的处理器，所以选择当今市面上占比最大的AT单片机系列：AT89C51单片机。温度传感器选择数字式温度传感器DS18B20，不仅体积小、误差较小可操作性强，而且占用C51单片机资源少。对于键盘电路，我没有选择4*4矩阵键盘，十个数字键搭配功能键，因为这会造成电路连接的复杂及编程难度的增加，针对于此，我选择了有
1 绪论 1
1.1 空调发展背景 1
1.2 温度传感器简介 1
2 系统总体设计方案 2
2.1 系统功能需求分析 2
2.2 系统硬件设计方案 3
2.3控制程序设计 3
2.4 系统总体框图 4
3 系统硬件设计 4
3.1 系统硬件设计概述 4
3.2 系统硬件输入单元 4
3.2.1 键盘电路 4
3.2.2 温度采集电路 5
3.2 主控单元 6
3.3 系统硬件输出单元 7
3.3.1 液晶显示电路 7
3.3.2 电机电路 8
3.3.3 继电器电路 10
3.2.4 报警电路 10
3.4 系统总体电路 11
4 系统软件设计 13
4.1 主程序设计 13
4.2 键盘程序设计 14
4.3 温度采集程序设计 15
4.4 LCD1602液晶显示程序 16
4.4.1 接口信号说明 16
4.4.2 控制器接口说明 17
5 仿真及实验结果 18
5.1仿真调试 18
5.2 程序调试过程中遇到的问题及解决办法 19
结论 20
致谢 21
参考文献
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
.3 温度采集程序设计 15
4.4 LCD1602液晶显示程序 16
4.4.1 接口信号说明 16
4.4.2 控制器接口说明 17
5 仿真及实验结果 18
5.1仿真调试 18
5.2 程序调试过程中遇到的问题及解决办法 19
结论 20
致谢 21
参考文献 22
附件1 系统硬件电路图 23
附件2 系统软件程序 24
1 绪论
1.1 空调发展背景
空调的发展史最早可以追溯到公元前1000年左右，1902年后期，第一个现代化，电力推动的空调调节系统被研制出来。在二十世纪六、七十年代，美国地区出现了干旱天气，未解决严重干旱缺水地区的空调热源问题，美国率先研制出风冷式冷水机。此后，空调发展正式步入现代化发展时期。
目前许多国内外生产厂家正在研究开发第三代智能型室温空调温控器，应用新型控制模型和数控芯片实现智能控制。在应用工程中，已有相关智能型温控器被应用于工程之中，其发展前景势必大众化、大批量化。
对于空调本身，不仅在居家中，轿车、大棚、工厂等等中，都存在着空调的身影。小型、智能越来越受到更多人的欢迎。国内也有好多生产空调的产家，如美的、格力、海尔等，主要构成元件包括：空调机械本体、外风机包含压缩机、室内处理控制核心、显示单元等，相信以后的空调发展会往着更加智能化、操作页面更加简洁的趋势发展。
随着单片机技术的发展，不仅在空调，在其他家电中单片机的应用也逐渐增多。以单片机为核心处理器的智能化洗衣机；能识别实物的种类、选择加热时间、温度的微波炉；能识别食物种类、保鲜种类，自动选择储藏温度的冰箱等，这些高智能的全自动家用电器充分体现了单片机在如今制造业中的优势。
1.2 温度传感器简介
温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品，其在诸多方面都有广泛的应用。其在各种系统中体现的精确化、智能化已被认可。温度控制器是一种温度控制装置，在空调当中，检测的温度与设定温度相比较从而控制相关机械及电力设备如继电器、电机、压缩机工作。没有它，空调将处于瘫痪状态。
对于现在常用的测温方法，有接触式测温和非接触式测温。因为任何两个不同的物体接触必定产生温度交换，据此，可以选择某种温度传感器与被测物体接触进行温度测量，这种方法称为接触式测温。但是其只适合测量温度比较低的物体。与之相反，还有非接触式测温。它是利用温度传感器接收被测物体在不同温度下辐射能量的不同来测量温度，这种测温方式常用于高温测量。对于温度传感器的分类，因为其发展越来越成熟，被应用场合也逐渐增多，所以其种类也逐渐增多。主要类别包括：
①热敏电阻式温度传感器
②热电阻式温度传感器
③热电偶式温度传感器
④集成温度传感器（模拟）
⑤智能温度传感器
⑥数字温度传感器
不同的温度传感器有其不同的特点，所用的材料也不尽相同，电路的组成和原理也不同，这就要求我们熟悉其分类与原理，才能在系统中合理的应用。所以，对于温度传感器的选择也非常重要。
温度传感器技术应用广泛，在工业现代化发展中尤为重要。因为其体积小携带方便、电路组成简单、成本相对较少、智能化程度高的特点，所以得到了迅速的发展及应用。对于温度传感器的选择应考虑以下原则：根据测控对象与测控环境确定传感器的类型;灵敏度的选择；频率的响应特性；传感器的线性特性；测量的稳定性；精度的选择。针对于不同的系统，也要考虑系统的属性和电路复杂程度。
综上所述，对于温度传感器的选择首先要看系统的属性，然后考虑系统需要的测量精度、适合的测量范围、成本，有时还需要考虑测量的距离等，最后再考虑电路的复杂程度。
2 系统总体设计方案
2.1 系统功能需求分析
设计系统为空调控制系统，因为系统为空调温度控制，所以温度控制是系统的核心部分，温度控制又包括读取温度、检测温度、显示温度，在此基础上，通过处理器处理与设定温度比较从而达到制冷制热与风速的调整的功能需求。输入由键盘控制，预设温度在软件编程里完成，超出范围报警器即报警，温度的实时设定由操作者本身完成，通过按功能键的次数来依次设定温度、风速的大小。系统的总体流程为系统上电→温度判别显示并判断是否报警→温度设定→温度显示→电机选择运行→系统运行结束。
2.2 系统硬件设计方案
再明白了系统基本功能需求及工作原理之后，就开始确定系统的硬件设计。核心处理器为单片机，因为此系统满足功能较少，不需要可以处理复杂程序的处理器，所以选择当今市面上占比最大的AT单片机系列：AT89C51单片机。温度传感器选择数字式温度传感器DS18B20，不仅体积小、误差较小可操作性强，而且占用C51单片机资源少。对于键盘电路，我没有选择4*4矩阵键盘，十个数字键搭配功能键，因为这会造成电路连接的复杂及编程难度的增加，针对于此，我选择了有
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