单片机的空调自动控制系统设计
摘 要随着我国经济的发展，人民生活水平也得到了极大的改善，对生活与办公环境也提出了更高的要求。空调作为一种能够维持封闭环境内始终处于恒温状态，其在日常生活与办公场所均有所应用。特别是在大型建筑当中，中央空调能够实现对这个建筑的温度控制。近年来单片机作为一种小型的控制器，已经在多种家庭电气设备进行应用，使设备实现自动控制。本文就以单片机作为空调自动控制系统的核心进行研究，首先从空调原理、功能以及单片机进行简要概述，其次对空调自动控制系统的整体设计方案进行论述，最后从自控系统的硬件设计与软件设计两方面进行分析。
目录
引言 1
一、空调自动控制系统相关概述 2
（一）空调及其工作原理 2
（二）空调的主要功能 2
（三）单片机简介 2
二、空调自控系统功能需求及整体方案设计 3
（一）空调自控系统功能需求分析 3
（二）整体方案设计 3
三、空调自控系统硬件设计 3
（一）硬件总体方案 4
（二）单片机中时钟电路设计 4
（三）复位与复位电路设计 4
（四）按键接口设计 5
四、空调自控系统软件设计 7
（一）主程序设计与流程 7
（二）温度测量程序设计 8
（三）温度显示程序设计 10
（四）D/A转换程序设计 11
五、空调自控系统应用效果分析 11
总结 12
致谢 13
参考文献 14
引言
随着科技不断的进步，实现自动控制已经成为人们日常生活当中一项重要的内容，特别是在居家生活与生产办公方面。空调自控便是使空调能够根据实际情况自动控制空调运行状态，为人们提供一个安全舒适的生活与工作环境。通过空调自动控制能够实现对空气温湿度、流速以及纯净度等进行控制，使其能够符合人们的生活生产过程中的需求，而且将其应用在建筑中央空调当中，能够使空调系统减低大部分的能耗，使空调能在节能与环保的基础上达到最佳的运行效果。因此对空调自动控制系统做出深入的研究，能够取得非常好的经济效益与社会效益。
一、空调自动控制系统相关 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
概述
（一）空调及其工作原理
空调全称为空气调节器，主要是向封闭空间和区域提供经过处理后的空气设备。其主要功能便是将封闭空间内的空气流速、温度、洁净度以及湿度等实现控制与调节，使人体处于其中能够根据舒适[1]。
空气调节便是将经过处理之得到空气输送到房间内，使房间内的空气在流速、温度、洁净度以及湿度等方面得到相应的控制。空调分为多种形式，通常分为中央空调、独立空调以及混合式空调三大类。其中中央空调在节能、便捷以及卫生方面具有较好的优势，已经广泛应用在大型酒店以及办公楼内，中央空调主要是通过将部分回风和新鲜空气进行混和，不仅能够确保室内空气较为新鲜，而且能够对回风所带来的能量进行一定的利用，使设备运行过程中具有更高的经济性。而独立空调制冷系统主要包含蒸发器、毛细管、压缩机以及冷凝器等构件。根据制冷循环顺序将上述设备利用管道连接成为整体。系统运行过程中，蒸发器当中的制冷剂将室内空气所具有的热量进行蒸发，使空气的压力与温度得到降低，之后被压缩机吸入使其得到压缩。这时制冷剂温度与压力出现增加，之后进入到冷凝器当中，此时制冷剂蒸汽向室外放热使其冷凝为液体。随后制冷剂液体利用毛细管实现节流，使温度与压力出现降低，再回到蒸发器当中进行蒸发，如此循环便能实现对室内温度进行调节。
（二）空调的主要功能
目前市场大多数的空调具有如下功能：①温湿度监测：对排风、新风与回风实现温度和湿度方面的监测，为系统调节温度和湿度有所依据。②风阀控制，根据房间内的情况对新风阀门与回风阀门进行控制，使空调送入房间温湿度为最佳状态。③冷热水调节：根据空调测量的环境温度与设定温度间存在的温差对冷热水阀门进行调节，保证温差始终处于精度控制范围之内[2]。④加湿控制：根据环境中湿度情况对湿度进行调节，当环境湿度高于设定上限，便关闭加湿阀，如果湿度低于设定值，并将加湿阀打开。⑤风机控制：能够对风机启动和停止做出控制，同时也能够实现变频调速。
（三）单片机简介
单片机是一种典型的嵌入式微控制器，构成部件主要包括输入输出设备、运算器、存储器与控制器等，已经与完整计算机构成相类似，同时对各种通讯接口、实时时钟与定时器等大量的外围设备实现集成。目前最为先进的单片机已经实现将网络、声音以及图像等内容的输入输出均集成于同一芯片当中。单片机与计算机相比，在性能上相对很弱，但是在价格上具有很大的优势，将其作为控制电器具有非常好的应用效果。当前已经将其应用在VCD、洗衣机以及排烟罩等诸多的家电当中，使其作为整个设备的控制核心[3]。单片机主要通过可编程控制程序实现多种功能，特别在特殊功能家电方面具有良好的应用效果。
二、空调自控系统功能需求及整体方案设计
（一）空调自控系统功能需求分析
水冷空调自控系统具体需要实现的功能有如下几个方面，第一，全自动操作。能够根据预设状态和需求目标，控制系统能够自动完成相应的操作和控制。第二，风速调节：在向房间内送风过程中，能够对风速实现自动改变，并将送风量设定为8档[4]。第三，温湿度检测：能够对房间温度和湿度实现实时检测，根据检测情况调整空调运行状态。第四，温湿度控制：能够通过温度和湿度传感器使房间内的温湿度形成一个闭环系统，实现对温度开展相应的自动控制，使房间温度湿度处于设定值。第五，风档与温度设定：可以根据实际需求对风档方向和温度进行设置。第六，风档与温度显示：利用液晶显示屏将房间温度和风档方向进行相应的显示。第七，时间显示：显示屏中还对时间进行显示，并能够对其进行调整。第八，自动开关：通过预先设动能够实现空调自动开启和关闭。第九，自动给排水，空调根据实际运行状况自动进水和自动排水。
（二）整体方案设计
本文设计的空调自动控制系统以单片机作为核心部件，整体方案设计图如图21所示。
目录
引言 1
一、空调自动控制系统相关概述 2
（一）空调及其工作原理 2
（二）空调的主要功能 2
（三）单片机简介 2
二、空调自控系统功能需求及整体方案设计 3
（一）空调自控系统功能需求分析 3
（二）整体方案设计 3
三、空调自控系统硬件设计 3
（一）硬件总体方案 4
（二）单片机中时钟电路设计 4
（三）复位与复位电路设计 4
（四）按键接口设计 5
四、空调自控系统软件设计 7
（一）主程序设计与流程 7
（二）温度测量程序设计 8
（三）温度显示程序设计 10
（四）D/A转换程序设计 11
五、空调自控系统应用效果分析 11
总结 12
致谢 13
参考文献 14
引言
随着科技不断的进步，实现自动控制已经成为人们日常生活当中一项重要的内容，特别是在居家生活与生产办公方面。空调自控便是使空调能够根据实际情况自动控制空调运行状态，为人们提供一个安全舒适的生活与工作环境。通过空调自动控制能够实现对空气温湿度、流速以及纯净度等进行控制，使其能够符合人们的生活生产过程中的需求，而且将其应用在建筑中央空调当中，能够使空调系统减低大部分的能耗，使空调能在节能与环保的基础上达到最佳的运行效果。因此对空调自动控制系统做出深入的研究，能够取得非常好的经济效益与社会效益。
一、空调自动控制系统相关 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
概述
（一）空调及其工作原理
空调全称为空气调节器，主要是向封闭空间和区域提供经过处理后的空气设备。其主要功能便是将封闭空间内的空气流速、温度、洁净度以及湿度等实现控制与调节，使人体处于其中能够根据舒适[1]。
空气调节便是将经过处理之得到空气输送到房间内，使房间内的空气在流速、温度、洁净度以及湿度等方面得到相应的控制。空调分为多种形式，通常分为中央空调、独立空调以及混合式空调三大类。其中中央空调在节能、便捷以及卫生方面具有较好的优势，已经广泛应用在大型酒店以及办公楼内，中央空调主要是通过将部分回风和新鲜空气进行混和，不仅能够确保室内空气较为新鲜，而且能够对回风所带来的能量进行一定的利用，使设备运行过程中具有更高的经济性。而独立空调制冷系统主要包含蒸发器、毛细管、压缩机以及冷凝器等构件。根据制冷循环顺序将上述设备利用管道连接成为整体。系统运行过程中，蒸发器当中的制冷剂将室内空气所具有的热量进行蒸发，使空气的压力与温度得到降低，之后被压缩机吸入使其得到压缩。这时制冷剂温度与压力出现增加，之后进入到冷凝器当中，此时制冷剂蒸汽向室外放热使其冷凝为液体。随后制冷剂液体利用毛细管实现节流，使温度与压力出现降低，再回到蒸发器当中进行蒸发，如此循环便能实现对室内温度进行调节。
（二）空调的主要功能
目前市场大多数的空调具有如下功能：①温湿度监测：对排风、新风与回风实现温度和湿度方面的监测，为系统调节温度和湿度有所依据。②风阀控制，根据房间内的情况对新风阀门与回风阀门进行控制，使空调送入房间温湿度为最佳状态。③冷热水调节：根据空调测量的环境温度与设定温度间存在的温差对冷热水阀门进行调节，保证温差始终处于精度控制范围之内[2]。④加湿控制：根据环境中湿度情况对湿度进行调节，当环境湿度高于设定上限，便关闭加湿阀，如果湿度低于设定值，并将加湿阀打开。⑤风机控制：能够对风机启动和停止做出控制，同时也能够实现变频调速。
（三）单片机简介
单片机是一种典型的嵌入式微控制器，构成部件主要包括输入输出设备、运算器、存储器与控制器等，已经与完整计算机构成相类似，同时对各种通讯接口、实时时钟与定时器等大量的外围设备实现集成。目前最为先进的单片机已经实现将网络、声音以及图像等内容的输入输出均集成于同一芯片当中。单片机与计算机相比，在性能上相对很弱，但是在价格上具有很大的优势，将其作为控制电器具有非常好的应用效果。当前已经将其应用在VCD、洗衣机以及排烟罩等诸多的家电当中，使其作为整个设备的控制核心[3]。单片机主要通过可编程控制程序实现多种功能，特别在特殊功能家电方面具有良好的应用效果。
二、空调自控系统功能需求及整体方案设计
（一）空调自控系统功能需求分析
水冷空调自控系统具体需要实现的功能有如下几个方面，第一，全自动操作。能够根据预设状态和需求目标，控制系统能够自动完成相应的操作和控制。第二，风速调节：在向房间内送风过程中，能够对风速实现自动改变，并将送风量设定为8档[4]。第三，温湿度检测：能够对房间温度和湿度实现实时检测，根据检测情况调整空调运行状态。第四，温湿度控制：能够通过温度和湿度传感器使房间内的温湿度形成一个闭环系统，实现对温度开展相应的自动控制，使房间温度湿度处于设定值。第五，风档与温度设定：可以根据实际需求对风档方向和温度进行设置。第六，风档与温度显示：利用液晶显示屏将房间温度和风档方向进行相应的显示。第七，时间显示：显示屏中还对时间进行显示，并能够对其进行调整。第八，自动开关：通过预先设动能够实现空调自动开启和关闭。第九，自动给排水，空调根据实际运行状况自动进水和自动排水。
（二）整体方案设计
本文设计的空调自动控制系统以单片机作为核心部件，整体方案设计图如图21所示。
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