家用空調(diào)控制器的設(shè)計(jì)

1、©總儀斜技摩擁機(jī)電與車(chē)輛工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目： 家用空調(diào)控制器的研究與設(shè)計(jì)專(zhuān) 業(yè)：電子信息工程班 級(jí)：09 (2)班姓名：張滿(mǎn)意學(xué)號(hào)：1665090238指導(dǎo)教師：丁西明日期：2012年12月28日目錄摘要1.1前言2.2系統(tǒng)方案的確定 2.2.1溫度傳感器產(chǎn)品分類(lèi)與選擇 22.1.1 常用的測(cè)溫方法 3溫度傳感器產(chǎn)品分類(lèi) 32.1.3 溫度傳感器的選擇 42.2總體方案的確定5.3系統(tǒng)電路總體設(shè)計(jì)6.3.1系統(tǒng)工作原理 6.3.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)6.3.2.1 溫度采集電路 6信號(hào)處理與控制電路 83.2.3 溫度顯示電路 10溫度設(shè)置電路 13控制指示電路 143.3系統(tǒng)軟件

2、設(shè)計(jì) 143.3.1 DS18B20 數(shù)據(jù)通信 143.3.2 系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì) 164結(jié)論19參考文獻(xiàn)20家用空調(diào)控制器的研究與設(shè)計(jì)摘 要：在自動(dòng)控制領(lǐng)域中，溫度檢測(cè)和控制是非常重要的。溫度測(cè)量控制系 統(tǒng)在工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，科學(xué)研究和人們的生活，已被廣泛使用。因此，溫度傳感器應(yīng)用 在第一批各種傳感器中。目前，該溫度傳感器從模擬到數(shù)字集成化方向快速發(fā)展。本文 概述了溫度控制器的發(fā)展和基本原理，介紹了其原理和特點(diǎn)，在充分分析了各種溫度傳 感器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了溫度采集的部分電路，并討論了溫度測(cè)量系統(tǒng)的一 些主要參數(shù)。同時(shí)，在溫度控制系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成。對(duì)溫度采 集，接收

3、，處理，顯示的整體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證，進(jìn)一步介紹了單片機(jī)在系統(tǒng)中的應(yīng)用， 分析了系統(tǒng)各部分的硬件和軟件。本文介紹了 89C52單片機(jī)為核心的空調(diào)溫度控制系統(tǒng) 空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，是由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)采集，處理，顯示。該系統(tǒng)在正常 條件下對(duì)溫度值進(jìn)行測(cè)量，確定是否滿(mǎn)足設(shè)定要求，利用單片機(jī)控制空調(diào)指令系統(tǒng)從而 達(dá)到所需溫度。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制 DS18B20傳感器度LED顯示器1刖言現(xiàn)代信息技術(shù)基礎(chǔ)是信息采集和控制（即，溫度控制器技術(shù)），信息傳輸（通信）和 信息處理（計(jì)算機(jī)技術(shù)）。溫度控制器，屬于信息技術(shù)的前沿尖端的產(chǎn)品，尤其是溫度控 制器廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，科學(xué)研究和其他領(lǐng)域的生活，這個(gè)數(shù)

4、量還在上升。近百年 來(lái)，溫控器的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：（1）仿真，集成溫度控制器；（2）智能數(shù)字溫 度控制器。目前，國(guó)際新型溫控器從模擬到數(shù)字，從集成到智能化，且向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。溫 度控制器是一種溫度控制裝置，其根據(jù)溫度和設(shè)定溫度之差控制中央空調(diào)末端水閥（閥） 和風(fēng)扇，從而改變溫度以滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。實(shí)現(xiàn)上述目的的方法有很多，但目前主要有 機(jī)械式溫度控制器和智能電子式系列。普通空調(diào)溫度控制基本上是一個(gè)獨(dú)立的閉環(huán)溫度 控制系統(tǒng)，主要由溫度傳感器，雙控制器，溫度設(shè)定機(jī)構(gòu)，手動(dòng)三速開(kāi)關(guān)和開(kāi)關(guān)切換。 它的控制原理是空調(diào)控制器根據(jù)溫度傳感器采集的溫度和設(shè)定值的比較結(jié)果產(chǎn)生雙位控 制信號(hào)，控制冷、熱水循

5、環(huán)管路電動(dòng)水閥（2路閥或閥）開(kāi)關(guān)，切斷和開(kāi)放線圈內(nèi)的水流 循環(huán)方式，調(diào)整供應(yīng)空氣溫度（冷卻能力）。第一代的恒溫空調(diào)電器的空調(diào)溫度控制普遍存在 設(shè)定溫度分度值太厚”，時(shí)間常數(shù) 太大”，機(jī)械式開(kāi)關(guān)易損壞”等問(wèn)題。下一代電子產(chǎn)品空調(diào)溫度控制，使用溫度傳感器熱 敏電阻傳感器，部分產(chǎn)品的溫度和風(fēng)速開(kāi)關(guān)通過(guò)觸摸按鍵和液晶屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面， 并自動(dòng)切換，運(yùn)算放大電路和開(kāi)關(guān)電路實(shí)現(xiàn)雙調(diào)節(jié)。這種智能空調(diào)溫度控制產(chǎn)品提供高 人機(jī)交互接口，解決 設(shè)定溫度分度值太粗”等問(wèn)題，但仍存在精確度不高等問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)外廠商開(kāi)發(fā)的第三代智能型房間空調(diào)的溫度控制，應(yīng)用新的模型和數(shù)值 控制芯片實(shí)現(xiàn)智能控制。開(kāi)發(fā)出的許多智能型室

6、溫空調(diào)溫控器，已應(yīng)用于實(shí)際工程。2系統(tǒng)方案的確定2.1溫度傳感器產(chǎn)品分類(lèi)與選擇溫度是日常生活中經(jīng)常遇到的一個(gè)物理量，它也是研究和生產(chǎn)中最常見(jiàn)的，一個(gè)最 基本的物理量。在很多場(chǎng)合需要溫度控制，溫度控制首先要有溫度傳感器來(lái)感應(yīng)溫度， 因此，掌握正確的溫度測(cè)量方法和溫度傳感器的使用方法是非常重要的常用的測(cè)溫方法一個(gè)物體被加熱至高溫，任何 2個(gè)溫度不同的物體接觸都會(huì)產(chǎn)生熱交換，直到兩者 溫度平衡。因此，可以選擇一個(gè)溫度傳感器與被測(cè)物體接觸來(lái)測(cè)量溫度，這種方法稱(chēng)為 接觸式溫度測(cè)量。接觸式溫度測(cè)量適用于低溫度的測(cè)量此外，該物體加熱到溫度很高時(shí)也伴隨著熱輻射，因此，可利用溫度傳感器接收被測(cè)物體在不同溫度和不

7、同的輻射能量來(lái)測(cè)量溫度，這種測(cè)量方法稱(chēng)為非接觸式溫度測(cè)量非接觸溫度測(cè)量適用于高溫測(cè)量溫度傳感器產(chǎn)品分類(lèi)目前，對(duì)溫度傳感器進(jìn)行分類(lèi)還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)輸出分類(lèi)可分為數(shù)字溫度傳 感器和模擬溫度傳感器。根據(jù)測(cè)溫方式分類(lèi)有接觸示溫度傳感器和非接觸式溫度傳感器 按類(lèi)型分類(lèi)離散溫度，可分為模擬集成溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器。模擬溫度器的輸 出是隨溫度變化的模擬信號(hào)，其特點(diǎn)是響應(yīng)速度快和微處理器接口復(fù)雜。數(shù)字溫度傳感 器的輸出是隨溫度變化的數(shù)字量，與模擬輸出相比，速度較慢，但微處理器容易處理。以下對(duì)常用溫度傳感器的應(yīng)用作簡(jiǎn)單介紹：1. 熱敏電阻傳感器熱敏電阻溫度傳感器的特點(diǎn)是，其電阻值隨溫度的變化而變化。

8、電阻式溫度傳感器是利 用半導(dǎo)體材料和熱敏電阻型敏感元件，通常用在熱敏電阻溫度傳感器的電阻具有負(fù)溫度 系數(shù)，它的電阻率受溫度的影響很大，而且隨溫度的升高而減少，簡(jiǎn)稱(chēng) NTC其優(yōu)點(diǎn)是靈 敏度高，體積小，使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)控；缺點(diǎn)是互換性差，非 線性嚴(yán)重。2. 熱電阻式溫度傳感器利用熱電阻溫度系數(shù)隨溫度變化的特性而制成的溫度傳感器。稱(chēng)為熱電溫度傳感 器。對(duì)于大多數(shù)金屬導(dǎo)體，其電阻值隨溫度升高的特點(diǎn)。因此純金屬溫度系數(shù)較高，因 此采用純金屬的電阻元件。常用的金屬導(dǎo)體材料為鉑，銅，鐵和鎳。3. 熱電偶式溫度傳感器熱電偶是一種溫度傳感器，溫度范圍為-50至+ 1600到+ 2800C,

9、測(cè)量精度高。此 外，熱電偶產(chǎn)品已標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，選擇簡(jiǎn)單，可以使用電腦做線性補(bǔ)償，因此到目前 為止，在溫度場(chǎng)中仍廣泛使用。它的理論基礎(chǔ)是建立在熱電效應(yīng)上，將熱能轉(zhuǎn)化為電能。4. 模擬集成溫度傳感器集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成，因此亦稱(chēng)硅傳感器或單片集成傳感器。模 擬集成溫度傳感器是在十九年代出來(lái)的。它是溫度傳感器集成在一個(gè)芯片，可以實(shí)現(xiàn)溫 度測(cè)量和模擬信號(hào)輸出功能的集成電路，它屬于一種最簡(jiǎn)單的集成溫度傳感器。模擬集 成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一（只測(cè)量溫度），測(cè)溫誤差小，成本低，響應(yīng)速度 快，傳輸距離遠(yuǎn)，體積小，功耗低，適合長(zhǎng)距離的測(cè)量，溫度控制。具有無(wú)需校準(zhǔn)的非線性。它是目前國(guó)內(nèi)

10、外，廣泛使用的集成傳感器。5. 智能溫度傳感器智能溫度傳感器（亦稱(chēng)數(shù)字溫度傳感器）是在 20世紀(jì)90年代中期問(wèn)世的。智能溫度傳 感器是微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)的結(jié)晶，它是集成溫度傳感器領(lǐng)域中最 具活力和潛力的新產(chǎn)品。目前，許多著名的集成電路生產(chǎn)商已開(kāi)發(fā)出數(shù)百種智能溫度傳 感器產(chǎn)品。智能溫度傳感器具有以下三個(gè)特點(diǎn)：第一，可以輸出溫度數(shù)據(jù)和溫度控制相 關(guān)量，適應(yīng)各種微控制器（單片機(jī)）；其次，具有優(yōu)越的性?xún)r(jià)比，多功能智能溫度測(cè)量 與控制系統(tǒng)；第三，它是在硬件的基礎(chǔ)上通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能，其智能化程度也取決 于軟件開(kāi)發(fā)水平。智能溫度傳感器內(nèi)部包含一個(gè)傳感器，內(nèi)存（或注冊(cè)）和接口電路。 一些

11、產(chǎn)品還帶有多路控制器，中央控制器（中央處理器），隨機(jī)存取記憶體（內(nèi)存）和 只讀存儲(chǔ)器（光盤(pán)）等。溫度傳感器的選擇在介紹溫度傳感器的選擇原則之前，首先介紹了測(cè)控系統(tǒng)的一般原理和傳感器的選 擇。1.選擇傳感器的總原則合理的選擇傳感器要根據(jù)具體的控制目標(biāo)，控制對(duì)象和控制環(huán)境。單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng) 首先要考慮的是溫度，溫度的感應(yīng)尤為重要。如何選擇才算合理，作為單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng) 前向通道的重要組成部分，在傳感器的選擇應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：（1）根據(jù)測(cè)控對(duì)象與測(cè)控環(huán)境確定傳感器的類(lèi)型首先考慮了傳感器的工作原理，這需要分析多種因素。因?yàn)?，即使是測(cè)量同一物理 量，傳感器原理也有多種可供選擇的方案，往往只有一個(gè)傳感器的工

12、作原理是比較合適 的，首先考慮傳感器的一些重要參數(shù)：（1）傳感器的測(cè)量范圍；（2）傳感器對(duì)測(cè)量位置 的要求；3）測(cè)量接觸或非接觸的要求，4）輸出是有線或無(wú)線的；5）購(gòu)買(mǎi)或研制的傳感 器的價(jià)格因素。在充分綜合考慮上述因素方可確定選擇什么類(lèi)型的傳感器。然后考慮傳感器的具體性能指標(biāo):（1）敏感性選擇，在滿(mǎn)足測(cè)量范圍的既相互上，傳感器的靈敏度越高越好。（2）頻率響應(yīng)特性傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，傳感器的頻率響應(yīng)好，可測(cè)的信 號(hào)頻率范圍就寬，輸出信號(hào)的傳感器必須在頻率允許的范圍內(nèi)保持不變形，事實(shí)上，傳 感器的反應(yīng)總是有延遲的。（3）線性范圍傳感器的線性范圍是指輸出信號(hào)與輸入量成正比的范

13、圍。從理論上講，在此范圍內(nèi) 靈敏度應(yīng)保持定值。在選擇傳感器，當(dāng)傳感器類(lèi)型確定后的第一個(gè)看線性范圍是否滿(mǎn)足 要求。（4）穩(wěn)定性傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱(chēng)為穩(wěn)定性。影響穩(wěn)定的因素除 了傳感器結(jié)構(gòu)本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn) 定性，傳感器必須有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。（5）準(zhǔn)確性，準(zhǔn)確性是傳感器的一個(gè)重要性能指標(biāo)，它涉及到測(cè)量和控制系統(tǒng)的一個(gè)重要部分是測(cè) 量精度。傳感器的精度高，價(jià)格昂貴，因此，選擇時(shí)要充分考慮2溫度傳感器的選擇傳感器技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品，玩具，家用電子產(chǎn)品，工業(yè)測(cè)量和控制系統(tǒng)， 計(jì)算機(jī)應(yīng)用。傳統(tǒng)上垂直溫度傳感器是最常用的溫度傳

14、感器元件，集成溫度傳感器的特 點(diǎn)是測(cè)量誤差小，價(jià)格低，響應(yīng)速度快，傳輸距離遠(yuǎn)，體積小，功耗低，適合長(zhǎng)距離的 測(cè)量，溫度控制，而不需要一個(gè)非線性校正，外圍電路簡(jiǎn)單，它是目前國(guó)內(nèi)外最常見(jiàn)的 應(yīng)用溫度傳感器。綜上所述，不同傳感器，不同的應(yīng)用場(chǎng)合、溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)，傳 感器是一個(gè)關(guān)鍵組成，因此選擇合適的傳感器是非常重要的。選擇原則是先考慮溫度范 圍，溫度控制精度，溫度測(cè)量環(huán)境，價(jià)格和其他方面的因素。2.2總體方案的確定考慮到制冷控制系統(tǒng)功能比較小，可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制。而AT89C52單片機(jī)體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性高，靈活性好，系統(tǒng)采用 89C52單片機(jī)。在溫度采集

15、方面使用單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集數(shù)據(jù)。DS18B2C數(shù)字溫度計(jì)讀數(shù)范圍是9到12溫度，裝置溫度信息通過(guò)單線接口送入 DS18B2Q所以中央 處理器DS18B2Q只需一個(gè)連接線，讀寫(xiě)完成溫度變換所需的電源可以通過(guò)數(shù)據(jù)線本身提 供，即使沒(méi)有外部電源供應(yīng)器。而總體方案和系統(tǒng)電路圖方面基本上和熱敏式傳感器相 同，只在數(shù)據(jù)采集方面有所差別。具體電路圖見(jiàn)附錄所示。根據(jù)傳感器的選型原則，同時(shí)考慮到模擬輸出傳感器會(huì)帶來(lái)許多不便，體現(xiàn)在布線， 信號(hào)處理復(fù)雜，硬件實(shí)現(xiàn)困難上。上文已經(jīng)提到，熱敏電阻溫度傳感器互換性，非線性 嚴(yán)重。數(shù)字溫度傳感器 DS18B2Q數(shù)字輸出接線簡(jiǎn)單，可以直接用來(lái)作為輸入數(shù)據(jù)，

16、考慮 到在一般環(huán)境下，其靈敏度，線性范圍，穩(wěn)定，或在精度方面的強(qiáng)大功能，能充分滿(mǎn)足 設(shè)計(jì)要求。但DS18B2C也有缺點(diǎn)，就是軟件實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜，但相對(duì)于模擬輸出的硬件實(shí)現(xiàn)， 這將是一個(gè)更容易。在本設(shè)計(jì)中，溫度數(shù)據(jù)采集使用DS18B2Q專(zhuān)感器。3系統(tǒng)電路總體設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)工作原理空調(diào)控制系統(tǒng)用AT89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的中央處理器，控?cái)?shù)字式傳感器DS18B2C對(duì) 溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，單片機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各種信號(hào)。這些信號(hào)被用來(lái) 作為數(shù)碼管顯示輸入信號(hào)和啟動(dòng)制冷設(shè)備，電熱設(shè)備輸入。同時(shí)，利用單片機(jī)的其他端 口實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位，手動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)調(diào)節(jié)3.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件由溫度采集電路，信號(hào)處

17、理和控制電路，溫度設(shè)置電路，溫度顯示電路和控 制指示電路五部分組成。溫度采集電路系統(tǒng)采用DS18B2C采集溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，DS18B2C是達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司在世界上第一 個(gè)支持“一線總線溫度傳感器接口，”。和之前的傳感器相比，DS18B2C更小，更經(jīng)濟(jì)，更廣泛地適用電壓。具有巴士線和獨(dú)特的經(jīng)濟(jì)特性，使用戶(hù)可以輕松地建立了一個(gè)傳感 器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入了新概念?！皢慰偩€數(shù)字溫度傳感器 DS18BQ”支持“一 線總線”界面，測(cè)量溫度范圍為-55 C到+125C，在-1Q到+85C范圍內(nèi),精度為土 Q.5 C。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接向“總線”傳輸數(shù)字化，提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn) 場(chǎng)

18、溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制，設(shè)備或過(guò)程控制，電子消費(fèi)產(chǎn)品的溫度測(cè)量。與前一代產(chǎn) 品，新產(chǎn)品支持5.5v電壓范圍，使系統(tǒng)更加靈活、方便，更便宜。DS18B2C可以編程9到12位的分辨率，精度土 0.5 C。當(dāng)為12位的分辨率，轉(zhuǎn)換時(shí)間為750ms用戶(hù)可以選 擇一個(gè)更小的封裝，較寬的電壓范圍和分辨率設(shè)置，而用戶(hù)設(shè)置報(bào)警溫度存儲(chǔ)在 EEPROM 掉電后依然保存。DS18B2C一般為三極管型封裝，弓I腳圖如圖 4所示。引腳分別為：GND地線；QD數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；VDD外接供電電源（可 選 5V）09 A圖2 DS18B20引腳圖單片機(jī)89C52,輸入/輸出端口分別為P 1，P 2，P 3。其中P 3

19、是一個(gè)內(nèi)部上拉電阻 的8位雙向輸入/輸出端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸 入。對(duì)端口寫(xiě)1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P3作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被電阻拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。P3的端口也用于一些復(fù)用功能，如表1所示。表1單片機(jī)89C52-P3口的功能及在本系統(tǒng)中的應(yīng)用端口引腳復(fù)用功能本系統(tǒng)接口分配P3.0RXD（串行口輸入口）與手動(dòng)升溫按鈕連接P3.1TXD（串行口輸出口）與手動(dòng)降溫按鈕連接P3.2INT0 （外部中斷）與手動(dòng)調(diào)節(jié)確認(rèn)按鈕連接P3.3INT1 （外部中斷1）與DS18B2啲I/O端口通訊P3.4T0（

20、定時(shí)器0的外部輸入）與高溫報(bào)警的二極管連接P3.5T1（定時(shí)器1的外部輸入）與低溫報(bào)警的二極管連接P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選 通）備用P3.7RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）備用在該系統(tǒng)中，DS18B20勺數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端連接到89C52的P3.3中，作為89C52 的數(shù)據(jù)輸入。信號(hào)處理與控制電路信號(hào)處理和控制是以52單片機(jī)為核心的基本電路。此電路以52單片機(jī)為核心，52的具體引腳圖如圖3。在該系統(tǒng)中，要使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理與控制，則要使單片機(jī)的20 腳（GND 接地，40 腳（Vcc）和 31 腳（/EA）接正 5V 電源。18、19 腳（XTAL2 XTAL1 接12MHZ勺晶振和

21、兩個(gè)電容，組成片內(nèi)振蕩電路，為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖。9腳（RST接按鍵復(fù)位電路，提供復(fù)位信號(hào)給單片機(jī)。Fl ,O 廠140PI .1匚239P1 .2二338P1 .3匚斗37PT .4-536Fl .5G35PI .6廠734PI .7匚833RST匚932(RXD)P3.O-1O31(TXD)P3.11130(INTO)P3.21229<INT1>P3.3匚1328(TO)P3.41427(T1)P3.5-1526(WR)P3.61625(RD)P3.7匚1724XTAL2二1823XTAL1匚1922GND匚PO21n vccZJ PO.O (ADO) PO. 1 (ADI)

22、_l PO.2 (A D2) 二I PO.S (AD3) _I PO.4 (AD4) ZJ PO.5 (AD5) ZJ PO.6 (AD6) PO.7 (AD7) EA/VPP ALE/PROGZJ PSENZZI P2.7 (A 15) P2.6 (A 14) _| P2.5 (A 13 ZZI P2.4 (A 12) l P2.3 (All) 二I P2.P (AIO) P2.1 (A9) _| P2.O (AS)圖3 89C52引腳圖89C52芯片內(nèi)高增益反相放大器，用于形成振蕩器。反相放大器的輸為 XTAL1輸出 端為XTAL2，石英晶體和電容可以形成穩(wěn)定的自激振蕩器。 兩只電容器通常

23、大約是30pf， 穩(wěn)定的頻率對(duì)振蕩頻率的有調(diào)節(jié)作用。如圖 4所示。C130pX1C230p圖4晶振電路手動(dòng)復(fù)位是通過(guò)接通一按鈕開(kāi)關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。系統(tǒng)上電運(yùn)行后，若需要復(fù)位，則通過(guò)手動(dòng)復(fù)位來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如圖 5所示。10u圖5手動(dòng)復(fù)位電路323溫度顯示電路本系統(tǒng)中，溫度顯示硬件由74HC138八位二進(jìn)制譯十進(jìn)制譯碼，信號(hào)放大器和四 位一共陰數(shù)碼管構(gòu)成。在這個(gè)系統(tǒng)中，溫度顯示硬件由74HC38八位二進(jìn)制轉(zhuǎn)換十進(jìn)制譯碼器，74hc245信號(hào)功率放大和四個(gè)共陰極數(shù)碼管。四位一體共陰數(shù)碼管構(gòu)成。這是1,4, 5, 7英尺的選擇，分別從左至右，四個(gè)數(shù)碼管，低電平輸入選通。其余的其他引腳輸 入數(shù)據(jù)的電

24、路，數(shù)碼管的8個(gè)數(shù)據(jù)引腳（a、b、c、d、e、f、g、d、p）。見(jiàn)圖6圖6 LED數(shù)碼管引腳圖1 4-1d3S fi H S1|3J p2PJ5"2*至r 6KL-Ea.'UmJ-L L 1 wwN-_ar-_h-j生UN SI3由于要對(duì)四位一體共陰數(shù)碼管提供位選信號(hào)，供其選通四個(gè)數(shù)碼管，所以在系統(tǒng)中使用了74HC138八位二進(jìn)制譯十進(jìn)制譯碼器 74HC138八位二進(jìn)制十進(jìn)制譯碼器第1、2、3腳A B C為二進(jìn)制輸入腳。其引腳圖如圖 7所示。U !VCCB215YCc314Y1G2A 413Y2G2B 5V2¥3G1 611Y4Y7 了10¥5GND A9

25、¥E圖7、74HC138引腳圖74HC138的1、2、3腳分別與單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2腳相連，單片機(jī)的這三個(gè)管腳輸出選通二進(jìn)制信號(hào)，輸入到 74HC138譯碼，由74HC138的 Y0至Y7腳（本電路只用 了 Y0 Y1、Y3）將譯碼十進(jìn)制信號(hào)輸出到四位一體共陰數(shù)碼管，以達(dá)到對(duì)數(shù)碼管的位選作用。譯碼電路如圖8所示。R15k11AY0BY1CY2Y3Y4E1Y5E2Y6E3Y7U174HC138236圖8譯碼電路信號(hào)功率放大電路為了使結(jié)果獲得足夠大的電流來(lái)顯示溫度，該系統(tǒng)使用 74hc245功率放大器，單片 機(jī)處理溫度數(shù)據(jù)通過(guò)74hc245功率放大器，然后輸入到數(shù)碼管顯示

26、。74HC245弓腳圖如圖 9所示。引腳說(shuō)明：第1腳DIR,為輸入輸出端口轉(zhuǎn)換用，DIR= “ 1”高電平時(shí)信號(hào)由“ A”端輸入“ B'端輸出，DIR= “0”低電平時(shí)信號(hào)由“ B'端輸入“ A”端輸出。第2到9腳“A”信號(hào)輸入輸出端，A1=B1,A8=B8A1與B1是一組，如果DIR=“ 1” ,G= “0”則A1輸入B1輸出，其它類(lèi)同。如果DIR= “0” G=“0”則B1輸入A1輸出，其它類(lèi)同。第11到18腳“B'信號(hào)輸入輸出端，功能與“ A”端一樣，不再贅述圖9 74HC245弓I腳圖A1DIRA2IMJ M mL abLA6： a?D ap rGNul2019

27、1817祐u5 4 3 7-114 1 1- trYCGB1B2B3a4B5BaB7B8第19腳G使能端，若該腳為“ 1”，A/B端的信號(hào)將不導(dǎo)通，只有為“ 0”時(shí)A/B端 才被啟用，該腳也就是起到開(kāi)關(guān)的作用。第10腳GND電源地。第20腳VCC電源正極。本電路選擇DIR= “ 1”，G=“0”則A1輸入B1輸出，單片機(jī)P2口輸出顯示8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)到74HC245的A1A8腳，使信號(hào)功率放大，再通過(guò) B1到B8腳輸出到四位一體共陰數(shù)碼管數(shù)據(jù)腳，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。具體電路圖如圖10所示。U310信號(hào)功率放大電路圖324溫度設(shè)置電路溫度調(diào)節(jié)器是由三個(gè)不鎖按鍵電路的實(shí)現(xiàn)。電路圖如圖11所示。K 1

28、鍵與單片機(jī)的外部中斷0(/ int0,12 )連接，另一端接地。它的功能是當(dāng)按下按鈕，為單片機(jī)低一級(jí)， 進(jìn)入溫度設(shè)定狀態(tài)；當(dāng)再次按下，然后退出設(shè)定狀態(tài)。K 2，K3，一端接地，另一端與單片機(jī)10引腳和11引腳相連接，它的功能是每按下一個(gè)鍵，溫度顯示值加1或-1。R2R2K1R3K2«OOK3K3圖11溫度設(shè)置電路325控制指示電路控制電路由兩只顯示燈，由單片機(jī) p3.4 （引腳14）, p3.5 （引腳15,見(jiàn)表1）輸 出信號(hào)控制。在這個(gè)系統(tǒng)中，當(dāng)溫度超過(guò) 26攝氏度，單片機(jī)p3.5輸出高電平， 高溫彩色光驅(qū)動(dòng)器，啟動(dòng)制冷設(shè)備。當(dāng)溫度低于攝氏18度，單片機(jī)p3.4輸出高電平，啟動(dòng)電加

29、熱設(shè)備。3.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.3.1 DS18B20數(shù)據(jù)通信DS18B20數(shù)據(jù)通信，其命令序列有3步：初始化、ROM命令（跟隨需要交換的數(shù)據(jù)）和 功能命令（跟隨需要交換的數(shù)據(jù)）。每次訪問(wèn)DS18B20必須嚴(yán)格遵守這個(gè)命令時(shí)序，如果出現(xiàn)序列混亂，則單總線則單 總線器件不會(huì)響應(yīng)主機(jī)。這個(gè)準(zhǔn)則對(duì)于搜索ROM命令和報(bào)警搜索命令例外，在執(zhí)行兩者中任何一條命令之后，主機(jī)不能執(zhí)行其后的功能命令，而必須返回至第一步。1. 初始化單總線上的所有傳輸過(guò)程都是以初始化開(kāi)始的，初始化過(guò)程由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖 和從機(jī)響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成，應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道總線上有從機(jī)設(shè)備且準(zhǔn)備就緒。2. ROM命令在主機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答脈沖后

30、，就可以發(fā)出 ROM命令。ROM命令與各個(gè)從機(jī)設(shè)備的唯一 64位ROM代碼相關(guān)，允許主機(jī)在單總線上連接多個(gè)從機(jī)設(shè)備時(shí)， 指定操作某個(gè)從機(jī)設(shè)備。 ROM命令還允許能夠檢測(cè)到總線上有多少個(gè)從機(jī)設(shè)備及其設(shè)備類(lèi)型，或者有沒(méi)有設(shè)備處于 報(bào)警狀態(tài)。（1）搜索 ROMF0h當(dāng)系統(tǒng)初始上電時(shí)，主機(jī)必須找出總線上所有從機(jī)設(shè)備的ROM弋碼，這樣主機(jī)才能夠判斷出從機(jī)的數(shù)目和類(lèi)型。主機(jī)通過(guò)重復(fù)執(zhí)行搜索ROMS環(huán)（搜索ROM命令跟隨著位數(shù)據(jù)交換），以找出總線上所有的從機(jī)設(shè)備。如果總線只有一個(gè)從機(jī)設(shè)備，則可以采用 讀ROM命令來(lái)替代搜索ROM命令。在每次執(zhí)行完搜索 ROM!環(huán)后，主機(jī)必須返回至命令 序列的第一步：初始化。

31、（2）讀ROM33h（僅適合于單節(jié)點(diǎn)）該命令僅適用于總線上只有一個(gè)從機(jī)設(shè)備，它允許主機(jī)直接讀出從機(jī)的64位ROM代 碼，而無(wú)須執(zhí)行搜索ROM過(guò)程。如果該命令用于多節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)則必然發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，因 為每個(gè)從機(jī)設(shè)備都會(huì)響應(yīng)該命令。（3）匹配 ROM55h匹配ROM命令跟隨64位ROM代碼，從而允許主機(jī)訪問(wèn)多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中某個(gè)指定的從機(jī) 設(shè)備。僅當(dāng)從機(jī)完全匹配64位ROM代碼時(shí)，才會(huì)響應(yīng)主機(jī)隨后發(fā)出的功能命令，其他設(shè) 備將處于等待復(fù)位脈沖狀態(tài)。（4）跳躍ROMCCh僅適合于單節(jié)點(diǎn)）主機(jī)能夠采用該命令同時(shí)訪問(wèn)總線上的所有從機(jī)設(shè)備，而無(wú)須發(fā)出任何ROM弋碼信息。例如，主機(jī)通過(guò)在發(fā)出跳越 ROM命令后，跟隨轉(zhuǎn)

32、換溫度命令44h就可以同時(shí)命令總 線上所有的DS18B20開(kāi)始轉(zhuǎn)換速度，這樣大大節(jié)省了主機(jī)的時(shí)間。注意：如果跳越ROM命令跟隨的是讀操作命令，則該命令只能應(yīng)用于單節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，否則將由于多個(gè)節(jié)點(diǎn)都響 應(yīng)該命令而引起數(shù)據(jù)沖突。（5）報(bào)警搜索Ech除那些設(shè)置了報(bào)警標(biāo)志的從機(jī)響應(yīng)外，該命令的工作方式完全等同于搜索 ROM命令， 該命令允許主機(jī)設(shè)備判斷哪些從機(jī)設(shè)備發(fā)生了報(bào)警（如最近的測(cè)量溫度過(guò)高或過(guò)低等）。 同搜索ROh命令一樣，在完成報(bào)警搜索循環(huán)后，主機(jī)必須返回至命令序列的第一步。3. 功能命令在主機(jī)發(fā)出ROM命令，以訪問(wèn)某個(gè)指定的 DS18B20接著就可以發(fā)出DS18B20的某 個(gè)功能命令。這些命令允

33、許主機(jī)寫(xiě)入或讀出DS18B20的存儲(chǔ)器，啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換以及判斷從機(jī)的供電方式。（1）讀 RAM存儲(chǔ)器BEh此命令讀RAM存儲(chǔ)器的內(nèi)容，開(kāi)始讀字節(jié)0,并繼續(xù)讀到第九個(gè)字節(jié)（CRC。如果 不是所有位置均可讀，那么主機(jī)可以再任何時(shí)候發(fā)出一復(fù)位命令以中止讀操作。（2）復(fù)制RAM存儲(chǔ)器（48h）此命令讀RAM存儲(chǔ)器的內(nèi)容，開(kāi)始讀字節(jié)0,并繼續(xù)讀到第九個(gè)字節(jié)（CR）如果 不是所有位置均可讀，那么主機(jī)可以再任何時(shí)候發(fā)出一復(fù)位命令以中止讀操作。（3）重新調(diào)出 EERAMB8h此命令把存儲(chǔ)在EERAM中 TH TL、CONF勺值重新調(diào)至RAM存儲(chǔ)器。這種重新調(diào)出 的操作在對(duì)DS18B20上電時(shí)也自動(dòng)發(fā)生，因此只要

34、器件一接電，暫存存儲(chǔ)器內(nèi)就有有效 的數(shù)據(jù)可供使用。（4）讀電源B4h在此命令送至DS18B2C之后最先發(fā)出的讀數(shù)據(jù)時(shí)間片，器件都會(huì)給其電源方式的信 號(hào)：0二強(qiáng)上拉電阻供電；仁電源供電。（5）寫(xiě) RAM存儲(chǔ)器44h寫(xiě)數(shù)據(jù)到RAM存儲(chǔ)器，地址為第2、第3、第4字節(jié)（TH TL、CONF。（6）溫度變換44h此命令開(kāi)始溫度變換，不需要另外的數(shù)據(jù)。溫度變換將被執(zhí)行，接著DS18B2C便保持在空閑狀態(tài)。系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)1）主程序模塊（如圖12所示）。2）DS18B2C通訊模塊（如圖13所示）。3）溫度設(shè)置模塊（如圖14所示）。4）溫度顯示模塊（如圖15所示）。5）讀取溫度信號(hào)值。6）與設(shè)定值比較，決定空調(diào)

35、狀態(tài)（制冷還是制暖）。主程序流程圖如圖12所示。圖12主程序流程圖根據(jù)上述DS18B20勺通信原理，DS18B20勺工作流程如圖所示圖13 DS18B20工作流程圖送 P2l=k圖14溫度設(shè)置軟件流程圖圖15溫度顯示4結(jié)論基于AT89C52為核心的溫度控制器在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果，提高了溫度采 集系統(tǒng)的可靠性，且因硬件電路中所用的器件價(jià)格低廉硬件電路設(shè)計(jì)較合理，系統(tǒng)成本 低，測(cè)溫精確，可靠性較高，從而一定程度上滿(mǎn)足了溫度控制器的設(shè)計(jì)要求。致謝經(jīng)過(guò)半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由 于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及

36、一起工 作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。在這里要感謝我的導(dǎo)師丁西明老師。她平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段, 從查閱資料，到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，從中期檢查，到后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整 個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是丁老師仍然細(xì)心并改正 我設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。除了敬佩丁老師的專(zhuān)業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是 我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。最后還要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，為我們打下專(zhuān)業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有 的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。參考文獻(xiàn)1 宋亞偉.2008.基于D

37、S18B29勺溫度控制采集系統(tǒng).機(jī)電工程技術(shù).37(09) : 89-912 羅平，陶冶.袁永超.2007.基于DS18B20勺溫度測(cè)量系統(tǒng).3 趙佩華.2003.單片機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社4 曹柏榮.2003.單片機(jī)原理及其應(yīng)用技術(shù).上海：原子能出版社 曹海平.2008.基于單片機(jī)和DS18B20的分布式多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .魏澤鼎.2005.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例.北京：電子工業(yè)出版自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用.27(11) : 90-937 魏英智.2005.DS18B20在溫度控制中的應(yīng)用.煤礦機(jī)械.(3) : 92-938 秦實(shí)宏，周龍，肖鐘.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)M.北京：中國(guó)

38、水利水電出版社，2005.9 李建中.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.陳光東.單片10 微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù).武漢M:華中科技大學(xué)出版社，1999.11 周航慈.單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版 社,1992.8 .12 張迎新，樊桂花著.單片機(jī)初級(jí)教程M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.13 傅揚(yáng)烈著.單片機(jī)原理與應(yīng)用教程M.成都.電子工業(yè)出版社,2002.14 朱定華，戴汝平單片機(jī)微機(jī)原理與應(yīng)用M 北京：北京交通大學(xué)出版社，2003.15 史嘉權(quán).微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社，1996.16 趙秀菊著.單片微機(jī)與測(cè)

39、控技術(shù)M.南京.東南大學(xué)出版社，1996.17 黃遵熹著.單片機(jī)原理接口與應(yīng)用.西安M:西北工業(yè)大學(xué)出版，1997.20 于珍珠，趙娜，趙剛等.2007.基于51單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng).單片機(jī)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用.21 王沫楠.2007.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：中國(guó)計(jì)量出版社22 李朝青.2008.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第3版）.北京：北京航空航天大學(xué)出版社23 齊建家，胡天明.2008.基于DS18B20勺數(shù)字溫度設(shè)計(jì)及其應(yīng)用.黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)英文翻譯Abstract： in the field of automatic con trol, temperature detect ion and con

40、 trol is very importa nt. Temperature measureme nt and con trol system in the in dustrial and agricultural producti on, scie ntific research and people's life, it has been widely used. Therefore, the application of temperature sensor in the first batch of various sen sors. At prese nt, the tempe

41、rature sen sor from an alog to digital and in tegrated developme nt.This article provides an overview of the temperature con troller of the developme nt and basic prin ciple, introduces the principle and characteristic, in full of all kinds of temperature sensors and the advantages and disadva ntage

42、s of the basis, desig n of temperature acquisiti on portion of the circuit, and discusses some of the main parameters of temperature measuri ng system. At the sametime, in the temperature con trol system based on function, the overall composition of the system. According to the temperature of mining

43、, receiving, process in g,display the overall desig n of the dem on strati on, further in troduced the mono lithic in tegrated circuit in the system applicati on, an alysis of each part of the system hardware and software.This paper in troduces the 89C 52 sin gle chip as a core to the air con diti o

44、ning temperature con trol system.Air con diti oning temperature con trol system prin ciple of desig n, by the MCU to complete data acquisiti on, process ing, display. The system un der no rmal con diti ons the measuredtemperature values, determ ine whether meet the requirements as set, using SCM con

45、trol air conditioning system so as to achieve the required temperature.Key words: SCM control DS 18B 20 temperature display附錄:2就甸ttinc-ude £eg52hvu田RJ空c aCHiiilliiiiiJ嚴(yán)戶(hù)怦a a -c1 sa n no gllglgll g = a ks =1 s K ©!箸：L_4-o n d n -ra -n ssssss X務(wù)E =圧為E3 "TC s §二二呂薦罟TT長(zhǎng)OI23*6RT尋；啟7豆旦

46、9ER=3IDS11O11UF.一姿#in elude vintrin s.h> #defi ne uchar un sig ned char#defi ne uint un sig ned intsbit DS=P3A3;/定義 DS18B20接口sbit p30=P3A0；sbit p3仁卩3八1； static int temp;sbit at=P3A4;/定義增溫控制接口sbit dt=P3A5;定義減溫控制接口uint cout=0;static int l_tmp;uchar flagl;uint i=0;void display(void);codeun sig nedch

47、artable=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40,0x80,0x00;共陰數(shù)碼管0-9空表Un sig nedcharl_tmpdate8=0,0,0,0,0,0,0,0;/定義數(shù)組變量，并賦值1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,就是本程序顯示的八個(gè)數(shù)int tmp(void);void tmpcha nge(void);void tmpwritebyte(uchar dat);uchar tmpread(void);bit tmpreadbit(void);void dsreset(void);void d

48、elayb( uint coun t);void zhuti(l_tmp);void delayc( un sig ned int j);void add(void);void sub(void);void ISR_EX0() in terrupt 0delayc(2000);cout+;void mai n()/ 主函數(shù) at=1;dt=1;EA=1;首先開(kāi)啟總中斷EX0=1;開(kāi)啟外部中斷0_toh =whi-e3宀fmpchangeo八 二餡岡>>_mpILmp(= zhu三匚mp)八 disp-ayo八 whi-e(couf%2H0) 宀 disp_ayp wh=e(couf%2H0)QOQO(P31HH0) 宀 adds wh=e(couf%2H0)QOQO(P30HH0)void de-ayc(uinswhi-e(丄 Vo)八void add(void) delayc(20000);l_tmp=l_tmp+10; zhuti(l_tmp);