單片機(jī)原理課程設(shè)計(jì)空調(diào)溫度控制說(shuō)明書(shū)

1、 . . . 燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 題目：空調(diào)溫度控制 學(xué) 院：電氣工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)：09級(jí)精密儀器與機(jī)械2班 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生：程灝 指導(dǎo)教師：孟宗 教師職稱：副教授燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)院（系）：電氣工程學(xué)院 基層教學(xué)單位： 儀器科學(xué)與工程系 學(xué) 號(hào)2學(xué)生程灝專業(yè)（班級(jí)）09精儀2班設(shè)計(jì)題目空調(diào)溫度控制設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)利用實(shí)驗(yàn)儀上的顯示電路、鍵盤(pán)、或開(kāi)關(guān)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路，模擬空調(diào)恒溫控制?？梢岳脤?shí)驗(yàn)儀上的電位器模仿溫度變化，制冷可以用發(fā)光二極管模擬，也可以控制直流電機(jī)模仿壓縮機(jī)的運(yùn)行。要求可以用鍵盤(pán)或開(kāi)關(guān)設(shè)定恒定溫度，當(dāng)外界溫度超過(guò)設(shè)定溫度1度時(shí)，就要啟動(dòng)加熱或制冷

2、壓縮機(jī)。設(shè)計(jì)要求顯示電路、鍵盤(pán)或開(kāi)關(guān)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路的硬件電路設(shè)計(jì)；編制相應(yīng)的程序。工作量設(shè)計(jì)的容滿足課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目的與要求，設(shè)計(jì)題目的難度和工作量適合學(xué)生的知識(shí)和能力狀況，工作量飽滿。工作計(jì)劃查閱資料進(jìn)行設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)硬件電路、編制程序，編制程序、驗(yàn)證設(shè)計(jì)、撰寫(xiě)任務(wù)書(shū)。參考資料單片微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)與其應(yīng)用 淑清 國(guó)防工業(yè)單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù) 淑清 國(guó)防工業(yè)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)匯編指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字說(shuō)明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。年 月 日目錄第一章 摘要.3第二章 整體電路模塊化分析.3第三章 硬件連線圖.7第4章 各模塊程序流程圖.9第5章 軟

3、件程序.12第六章 心得體會(huì).18第七章 參考文獻(xiàn).18燕山大學(xué)評(píng)審意見(jiàn)表.19 第一章 摘要在現(xiàn)代社會(huì)中，溫度控制不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面，其作用也體現(xiàn)到了各個(gè)方面，隨著人們生活質(zhì)量的提高，酒店廠房與家庭生活中都會(huì)見(jiàn)到溫度控制的影子，溫度控制將更好的服務(wù)于社會(huì).而今，空調(diào)等家用電器隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高越來(lái)越普與，一個(gè)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定的溫度控制系統(tǒng)能更好的適應(yīng)市場(chǎng)。而本次設(shè)計(jì)就是要通過(guò)以MCS-51系列單片機(jī)為控制核心，實(shí)現(xiàn)空調(diào)機(jī)溫度控制器的設(shè)計(jì)。 利用實(shí)驗(yàn)儀上的顯示電路、鍵盤(pán)、或開(kāi)關(guān)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路，模擬空調(diào)恒溫控制?？梢岳脤?shí)驗(yàn)儀上的電位器模仿溫度變化，制冷可以用發(fā)光二極管模擬，

4、也可以控制直流電機(jī)模仿壓縮機(jī)的運(yùn)行。要求可以用鍵盤(pán)或開(kāi)關(guān)設(shè)定恒定溫度，當(dāng)外界溫度超過(guò)設(shè)定溫度1度時(shí)，就要啟動(dòng)加熱或制冷壓縮機(jī)。 第二章 整體電路模塊化分析 本次設(shè)計(jì)采用MCS-51單片機(jī)作為控制芯片，采用實(shí)驗(yàn)儀器上的電位器來(lái)模仿溫度信號(hào)。通過(guò)電位器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，將之送入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，這樣就將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。之后再將數(shù)字信號(hào)送入到8051控制芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。通過(guò)在芯片外圍添加擴(kuò)展芯片、數(shù)碼管顯示電路、鍵盤(pán)或開(kāi)關(guān)控制等外圍電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)溫度的控制功能。 本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部分協(xié)調(diào)完成,硬件部分主要完成電位器對(duì)溫度的電壓模擬、溫度的設(shè)定、溫度

5、信息的顯示等功能；而軟件主要完成對(duì)模擬輸出的溫度信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理與數(shù)碼顯示管的顯示控制等功能。 各模塊各模塊功能分析 2.1單片機(jī)芯片AT89C51是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，AT89C51部有4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器， 128*8位部RAM，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器， 5個(gè)中斷源， 32可編程I/O線與串行通道。閃爍存儲(chǔ)器是一種可編程又可擦除只讀存儲(chǔ)器（EEPROM），給用戶設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)和單片機(jī)系統(tǒng)帶來(lái)很大的方便，深受廣大用戶的歡迎。AT89C51有片振蕩器和時(shí)鐘電路 ，具有低功耗的閑置和掉電模式，在空閑方式下，CPU停止工作，但允許部RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口和中斷

6、系統(tǒng)繼續(xù)工作。在掉電方式下，能保存RAM的容，但振蕩器停止工作，并禁止所有其他部件工作。還具有三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定， 全靜態(tài)工作頻率0Hz-24Hz， 數(shù)據(jù)保留時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)10年。圖1、AT89C51芯片部引腳圖 2.2可調(diào)模擬量輸入電路 溫度是一個(gè)非電量物理量，需要將之轉(zhuǎn)化為電信號(hào)才能進(jìn)行后續(xù)的測(cè)量和控制。由于電位器電路用于產(chǎn)生可變的模擬量，為此，在此課程設(shè)計(jì)中，利用了實(shí)驗(yàn)儀器上的電位器來(lái)模擬溫度變化，將溫度這個(gè)非物理量轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出。電位器結(jié)構(gòu)圖如下示。 圖2、電位器結(jié)構(gòu)圖2.3A/D 轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換電路是將從電位器輸出的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)的電路結(jié)構(gòu)。目前A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多

7、，有計(jì)數(shù)比較型、逐次逼近型、雙積分型等等。選擇A/D轉(zhuǎn)換器件主要從轉(zhuǎn)換速度、精度和價(jià)格上考慮。逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，在精度、速度和價(jià)格上都比較適中，是最常用的A/D轉(zhuǎn)換器。雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，具有精度高、抗干擾性好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但轉(zhuǎn)換速度慢。近年來(lái)在微機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中也得到了廣泛的應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)采用八路模擬輸入通道的逐次逼近型的八位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809。采用ADC0809作為與單片機(jī)的接口電路，它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換速度較高。采用ADC0809作為A/D轉(zhuǎn)換器具有與單片機(jī)連接簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，它是八位的轉(zhuǎn)換器可以與八位的單片機(jī)直接連接，這樣就簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的連接電路也有利于系統(tǒng)軟件的編寫(xiě)。 2.

8、4鍵盤(pán)輸入部分鍵盤(pán)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，用于實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令的功能，是人工干預(yù)的主要手段。鍵盤(pán)可分為編碼式鍵盤(pán)和非編碼式鍵盤(pán)兩大類，鍵盤(pán)上閉合鍵的識(shí)別由專用的硬件譯碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編號(hào)和鍵值的稱為編碼式鍵盤(pán)；靠軟件識(shí)別的為非編碼式鍵盤(pán)。在單片機(jī)組成的測(cè)控系統(tǒng)中，用得最多的是非編碼鍵盤(pán)。非編碼鍵盤(pán)有：獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)、矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)。在非編碼鍵盤(pán)系統(tǒng)中，鍵閉合和鍵釋放的信息的獲取，鍵抖動(dòng)的消除，鍵值查找與一些保護(hù)措施的實(shí)施等任務(wù)，均由軟件來(lái)完成。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤(pán)掃描只是CPU的工作容之一。CPU忙于各項(xiàng)任務(wù)時(shí)，如何兼顧鍵盤(pán)的輸入，取決于鍵盤(pán)的工作方式?？紤]儀表系統(tǒng)中CPU任務(wù)的份量，來(lái)

9、確定鍵盤(pán)的工作方式。鍵盤(pán)的工作方式選取的原則是：既要保證能與時(shí)響應(yīng)按鍵的操作，又不過(guò)多的占用CPU的工作時(shí)間。本課設(shè)中用到的實(shí)驗(yàn)儀已經(jīng)將LED顯示電路和鍵盤(pán)電路集成到一個(gè)集成電路中。LED顯示和鍵盤(pán)的等效電路如圖4示。顯示控制的位碼由74HC374輸出，經(jīng)MC1413反向驅(qū)動(dòng)后，做LED的位選通信號(hào)。位選通信號(hào)也可作為鍵盤(pán)列掃描碼，鍵盤(pán)掃描的行數(shù)據(jù)從74HC245讀回，74HC374輸出的列掃描碼經(jīng)74HC245讀入后，用來(lái)判斷是否有鍵被按下，以與按下的是什么鍵。如果沒(méi)有鍵按下，由于上拉電阻的作用，經(jīng)74HC245讀回的值為高電平，如果有鍵按下，74HC374輸出的低電平經(jīng)過(guò)按鍵被接到74HC

10、245的端口上，這樣從74HC245讀回的數(shù)據(jù)就會(huì)有低位，根據(jù)74HC374輸出的列信號(hào)和74HC245讀回的行信號(hào)，就可以判斷哪個(gè)鍵被按下。LED顯示的段碼由另一個(gè)74HC374輸出。第三章 硬件連線圖 第四章 各模塊程序流程圖系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，采用模塊化設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)軟件的編寫(xiě)，使軟件編寫(xiě)思路更加簡(jiǎn)單明了。系統(tǒng)軟件主要由三大模塊組成：主程序模塊、功能實(shí)現(xiàn)模塊和運(yùn)算控制模塊。主程序模塊用于實(shí)現(xiàn)各個(gè)子程序間的跳轉(zhuǎn)。功能實(shí)現(xiàn)模塊主要由A/D轉(zhuǎn)換子程序、鍵盤(pán)處理子程序、顯示子程序等部分組成。 A/D采樣子程序LLED顯示子程序 鍵盤(pán)掃描子程序開(kāi)始輸出列掃描信號(hào)讀入行數(shù)列信號(hào)移位計(jì)算鍵

11、值有鍵輸入6列掃描完？等待鍵松開(kāi)查表得到鍵碼返回是否否開(kāi)始取出顯示數(shù)據(jù)輸出位選通信號(hào)顯示數(shù)據(jù)移位輸出時(shí)鐘脈沖 關(guān)閉所有顯示位取出數(shù)據(jù)一位輸出延時(shí)位選通信號(hào)位移8位數(shù)據(jù)輸出6位全顯示完？返回否否是開(kāi)始初始化溫度參數(shù)當(dāng)前溫度和設(shè)定溫度送 顯示緩沖顯示溫度采樣當(dāng)前溫度當(dāng)前溫度與設(shè)定溫度比較制冷不變加熱讀鍵盤(pán)鍵盤(pán)值是？向下鍵向上鍵設(shè)定溫度減1設(shè)定溫度加1低1度+/-1度內(nèi)高1度溫度控制主程序 第五章 軟件程序mode equ 082hPORTA equ 08000hCTL equ 08003hOUTBIT equ 09002hOUTSEG equ 09004h ; 段控制口IN equ 09001hL

12、EDBuf equ 60h ORG 0000H ljmp StartLEDMAP: db 3fh, 06h, 5bh, 4fh, 66h, 6dh, 7dh, 07h db 7fh, 6fh, 77h, 7ch, 39h, 5eh, 79h, 71hDelay: mov r7, #0DelayLoop: djnz r7, DelayLoop djnz r6, DelayLoop retDisplayLED: mov r0, #LEDBuf mov r1, #6 mov r2, #00100000bLoop: mov dptr, #OUTBIT mov a, #0 movx dptr, a mo

13、v a, r0 mov dptr, #OUTSEG movx dptr, a mov dptr, #OUTBIT mov a, r2 movx dptr, a mov r6, #1 call Delay mov a, r2 rr a mov r2, a inc r0 djnz r1, Loop mov dptr, #OUTBIT mov a, #0 movx dptr, a retTestKey: mov dptr, #OUTBIT mov a, #0 movx dptr, a mov dptr, #IN movx a, dptr cpl a anl a, #0fh retKeyTable:

14、db 16h, 15h, 14h, 0ffh db 13h, 12h, 11h, 10h db 0dh, 0ch, 0bh, 0ah db 0eh, 03h, 06h, 09h db 0fh, 02h, 05h, 08h db 00h, 01h, 04h, 07hGetKey: mov dptr, #OUTBIT mov P2, dph mov r0, #Low(IN) mov r1, #00100000b mov r2, #6KLoop: mov a, r1 cpl a movx dptr, a cpl a rr a mov r1, a movx a, r0 cpl a anl a, #0f

15、h jnz Goon1 djnz r2, KLoop mov r2, #0ffh sjmp ExitGoon1: mov r1, a mov a, r2 dec a rl a rl a mov r2, a ; r2 = (r2-1)*4 mov a, r1 mov r1, #4LoopC: rrc a jc Exit inc r2 djnz r1, LoopCExit: mov a, r2 mov dptr, #KeyTable movc a, a+dptr mov r2, aWaitRelease: mov dptr, #OUTBIT clr a movx dptr, a mov r6, #

16、10 call Delay call TestKey jnz WaitRelease mov a, r2 ret; =UP equ 16h ; NextDOWN equ 15h ; LastLowLimit equ 10HighLimit equ 30LowTemp equ -40 ; A/D 0HighTemp equ 50 ; A/D 255ADPort equ 0a000hHeat equ 1Cool equ 2SetTemp equ 50hCurTemp equ 51hDisplayResult: mov a, CurTemp jnb acc.7, GE0 mov LEDBuf, #4

17、0h ; '-' dec a cpl a jmp GoonGE0: mov LEDBuf, #0 ; ' 'Goon: mov b, #10 div ab mov dptr, #LEDMAP movc a, a+dptr mov LEDBuf+1, a mov a, b movc a, a+dptr mov LEDBuf+2, a mov LEDBuf+3, #0 ; ' ' mov a, SetTemp mov b, #10 div ab movc a, a+dptr mov LEDBuf+4, a mov a, b movc a, a+dpt

18、r mov LEDBuf+5, a retReadAD: mov dptr, #ADPort clr a movx dptr, a ; start A/D mov a, #0 djnz acc, $ ; delay movx a, dptr retReadTemp: mov r1, #0 mov r2, #0 mov r0, #16RLoop: call ReadAD add a, r2 mov r2, a jnc GN1 inc r1GN1: djnz r0, RLoop mov a, r2 swap a anl a, #0fh xch a, r1 swap a anl a, #0f0h o

19、rl a, r1 ; a = r1r2/16 mov b, #(HighTemp-LowTemp) mul ab mov a, b ; /256 add a, #LowTemp mov CurTemp, a retStart: mov sp, #70h mov a, #mode mov dptr, #CTL movx dptr, a ; 設(shè)置8255工作方式,PA,PC輸出,PB輸入 mov SetTemp, #20MLoop: call TestKey jnz KeyPressed call DisplayResult call DisplayLED call ReadTemp mov a,

20、 CurTemp acc.7, LE0 clr c mov b, SetTemp dec b subb a, b jnc GN2LE0: mov a, #Heat mov dptr, #PORTA movx dptr, a sjmp GN4GN2: mov a, CurTemp setb c mov b, SetTemp inc b subb a, b jc GN3 mov a, #Cool mov dptr, #PORTA movx dptr, a sjmp GN4GN3: mov a, #0 mov dptr, #PORTA movx dptr, aGN4: sjmp MLoopKeyPressed: call GetKey mov b, a xrl a, #DOWN jnz Key0 mov a, SetTemp xrl a, #LowLimit jz Key1 dec SetTemp sjmp Key1Key0: mov a, b xrl a, #UP jnz Key1 mov a, SetTemp xrl a, #HighLimit jz Key1 inc SetTempKey1: sjmp MLoop end第六章 心得體會(huì)空調(diào)的發(fā)明和使用給人們的生活和工作帶來(lái)了很大的便利。而