中央空調(diào)室內(nèi)溫濕度控制系統(tǒng)設計與仿真

1、學校代碼：11517學號201150712105河由上期，學次HENANINSTITUTEOFENGINEERING畢業(yè)設計（論文）題目中央空調(diào)室內(nèi)溫濕度控制系統(tǒng)設計與仿真學生姓名王園專業(yè)班級電氣工程及其自動化1121學號201150712105系（部）電氣信息工程學院指導教師（職稱）宋雪潔（講師）完成時間2013年6月10日本人完全了解河南工程學院關于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定，同意如下各項內(nèi)容：按照學校要求提交論文的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存論文的印刷本和電子版，并采用影印、縮印、掃描、數(shù)字化或其它手段保存論文;學校有權(quán)提供目錄檢索以及提供本論文全文或者部分的閱覽服務；學校有權(quán)按有

2、關規(guī)定向國家有關部門或者機構(gòu)送交論文的復印件和電子版；在不以贏利為目的的前提下，學?？梢赃m當復制論文的部分或全部內(nèi)容用于學術(shù)活動。河南工程學院畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文，是本人在指導教師指導下，進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的、已公開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的作品的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本學位論文原創(chuàng)性聲明的法律責任由本人承擔。河南工程學院畢業(yè)設計（論文）任務書題目中央空調(diào)室內(nèi)溫濕度控制系統(tǒng)設計與仿真專業(yè)電氣工程及其自動化學號201150712105姓名王

3、園主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：主要內(nèi)容：1 .選擇合適的溫濕度傳感器。2 .通過檢測室內(nèi)溫濕度，通過LED顯示器的數(shù)據(jù)交給空調(diào)系統(tǒng)處理。3 .采用單片機控制的空調(diào)室內(nèi)溫濕度自動控制是一個基于一體化的智能控制系統(tǒng)，通過室內(nèi)的實時溫濕度的信號采集，然后傳遞給單片機信號使LED模擬電機來進行空調(diào)的自動控制?；疽螅? .完成對室內(nèi)溫濕度檢測系統(tǒng)的設計原理及電路。2 .選擇單片機控制和LED真擬電動機驅(qū)動模塊的實現(xiàn)方式，溫度保持在1828C,相對濕度要保持在40%70%,對各個模塊之間連接控制以達到空調(diào)系統(tǒng)自動加熱、制冷、除濕和加濕的智能系統(tǒng)。3 .用軟件進行控制系統(tǒng)的模擬仿真，以驗證其結(jié)果

4、正確性。主要參考文獻：1李輝峰.中央空調(diào)節(jié)能智能控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).碩士學位論文,2002.52高小龍.公共建筑的室內(nèi)環(huán)境控制與節(jié)能運行管理.重慶大學碩士學位論文.2006.103熊安然，王留運等.節(jié)能中央空調(diào)系統(tǒng)溫濕度控制.河南科技.2006.124杜豫平.基于51單片機的溫濕度檢測器設計.設計應用.20085趙金燕.基于AT89C2051的溫度采集系統(tǒng)設計.安徽農(nóng)業(yè)科學.2011完成期限：指導教師簽名：專業(yè)負責人簽名：摘要I.AbstractII1緒論12系統(tǒng)硬件設計32.1 單片機的簡介及主控模塊42.2 傳感器模塊82.3 LED顯示模塊102.4 按鍵模塊112.5 溫濕度控制模塊

5、112.6 總體設計方案123軟件系統(tǒng)設計1.33.1 初始化模塊133.2 溫濕度檢測模塊143.3 溫濕度判斷控制模塊1.43.4 7SEG-MPX4-CA顯示模塊1.54系統(tǒng)調(diào)試1.64.1 KeilRVison2介紹.164.2 protues仿真軟件164.3 程序調(diào)試164.4 仿真結(jié)果16總結(jié)18致謝19參考文獻20附錄21中央空調(diào)室內(nèi)溫濕度控制系統(tǒng)設計與仿真摘要隨著經(jīng)濟的發(fā)展越來越迅速，社會的進步也變的越來越快，導致人們對生活質(zhì)量的要求也越來越高。空調(diào)是一種可以提高人們生活質(zhì)量，讓人們享受舒適的生活質(zhì)量，讓人們享受舒適的生活環(huán)境。而中央空調(diào)使用的房間，夏天時雨水較多，室內(nèi)濕度會

6、較大，人體感覺不舒服，冬天時空氣較為干燥，再加上使用空調(diào)，人體會感覺口干舌燥不舒服，能適時對室內(nèi)溫濕度進行檢測并自動調(diào)節(jié)溫度和開關除濕和加濕設備就變得尤其重要。本論文通過把傳感器技術(shù)應用與單片機控制技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了對空調(diào)房間溫濕度采集和讀取。整個系統(tǒng)由單片機、溫濕度傳感器、顯示模塊、溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及鍵盤等幾部分組成。使用者預先輸入溫濕度設定值到程序中，該值作為系統(tǒng)閾值。溫濕度傳感器監(jiān)測值在LED顯示器顯示室內(nèi)溫度、濕度并傳輸給單片機。當單片機比較監(jiān)測到的數(shù)值超出所設定閾值時，單片機并為溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供控制信號，實現(xiàn)空調(diào)自動控制。最后通過Keil進行編寫程序通過protues軟件進行仿真達

7、到預計效果。關鍵詞單片機/溫濕度/顯示器/調(diào)節(jié)系統(tǒng)DesignandSimulationofindoortemperatureandhumiditycontrolsystemofcentralairconditionerAbstractWiththeeconomicdevelopmentmoreandmorequickly,theprogressofthesocietyisbecomingmoreandmorequickly,inpeople'squalityofliferequirementsarealsogettinghigherandhigher.Airconditioningi

8、sawaytoimprovethequalityoflife,letpeopleenjoyacomfortofqualityoflifeandacomfortablelivingenvironment.Intheuseofcentralair-conditioningroom,thesummerrainmore,theindoorhumiditywillbelarger,thebodyfeelsuncomfortable.thewinterairisdry,plustheuseofairconditioning,thebodywillfeelmouthparchedandtonguescorc

9、heduncomfortable,timelytheindoortemperatureandhumiditytestingandautomatictemperaturecontrolandswitchdehumidifyingandhumidifyingequipmentbecomesparticularlyimportant.Inthispaper,throughthesensortechnologyandsingle-chipmicrocomputercontroltechnology,therealizationofroomtemperatureandhumiditydataacquis

10、itionandreading.ThewholesystemiscomposedofMCU,temperatureandhumiditysensor,displaymodule,temperatureandhumiditycontrolsystemandkeyboardandsoon.Theuserenterthetemperaturesetvaluetotheprogram,thisvalueasthesystemthreshold.TemperatureandhumiditysensormonitoringvaluetothemicrocontrollerintheLEDdisplayin

11、doortemperature,humidityandtransmission.Whencomparedtothesinglechipmicrocomputermonitoringvalueexceedsthesetthreshold,singlechipandprovidesacontrolsignalfortemperatureandhumiditycontrolsystem,realizestheautomaticcontrolofairconditioning.Finally,throughtheKeilprogrammingsimulationtoachievetheexpected

12、resultsbyProtuessoftware.KeywordsMCU,temperatureandhumidity,display,controlsystemiii1緒論現(xiàn)階段，雖然中國的制冷和空調(diào)產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)，但是因為中國人口量眾多，人們有較大的需求量，在中國北方，有許多的家庭都沒有安裝合適的室內(nèi)溫度控制系統(tǒng)。溫濕度不能很好的控制在一定范圍，夏天室內(nèi)的溫度很高，而且濕度比較大，冬天的溫度很低，房間比較干燥，這些都具有一個負面影響人們的正常生活，溫度和濕度是很難達到人體的要求。在溫度控制中主要采用機械通風設備，室內(nèi)和室外的空氣交換，降低室內(nèi)溫度，室內(nèi)溫度達到適合人居住。以前關閉通風設備是

13、由手動控制，就是檢查室內(nèi)和室外，切換所需要的通風設備的溫度，濕度和時間，使人們的勞動強度可靠性能比較差，但它消耗體力，而且成本高。因此，有需要遵守與低成本的機械式溫度控制的要求，在溫度和濕度的差異超過了預設值的范圍，從制冷和通風設備，自動關機冷卻通風設備與控制器。我在參照現(xiàn)在大多數(shù)制冷設備的條件下，基于AT89C51單片機的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的基礎上設計。1、在國內(nèi)和國外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢隨著科學技術(shù)的不斷提高和人們生活水平的提高，人們在日常生活和勞動生產(chǎn)中對空氣質(zhì)量的要求也不斷的提高，特別是人們對空氣的溫度、濕度、潔凈度、通風等等的要求使得空調(diào)系統(tǒng)在應用中越來越受到重視?？照{(diào)的控制系統(tǒng)并不只是

14、單一的控制，它涉及的面比較廣，而且實現(xiàn)其功能比較復雜，它通過空調(diào)的系統(tǒng)為建筑物的各個區(qū)域提供使其符合要求的條件。就現(xiàn)在而言，因為變風量的空調(diào)投資相對比較高，安裝相對復雜，而且受經(jīng)濟條件的影響，大多數(shù)的空調(diào)仍是選用定風量空調(diào)。它控制的方法是針對系統(tǒng)進行加溫、降溫、加濕、除濕四個過程，進行四個獨立的單回路，進行室內(nèi)的溫濕度檢測。當房間內(nèi)的溫度低于設定值時，這時熱水閥工作，給系統(tǒng)進行熱補償?shù)倪^程；當房間內(nèi)的溫度高于設定值時，這時冷水閥工作，給系統(tǒng)進行降溫的過程；當房間內(nèi)的相對濕度高于設定值時，這時除濕閥門工作，給系統(tǒng)進行除濕的過程；當房間內(nèi)的相對濕度低于設定值時，這時加濕閥門工作，給系統(tǒng)進行加濕過程

15、。自從70年代以來，根據(jù)工業(yè)過程的控制要求，電子技術(shù)有了迅速的發(fā)展，為人們的生活帶來了巨大的變化。特別是在電子技術(shù)的迅速發(fā)展，還有自動控制理論和創(chuàng)新科技推動發(fā)展下，目前國外的溫濕度控制的系統(tǒng)迅速發(fā)展并且正逐步向著高精度的智能化、維小型化等等方面的迅猛發(fā)展。依賴著微計算機的強大功能，人們現(xiàn)在可以根據(jù)自己的需求完成各式各樣的控制。但是，由于微計算機的造價太高，針對大多數(shù)的工業(yè)控制領域來說，也并不一定需求微計算機那種強大的運行，因此單片機就在此環(huán)境中產(chǎn)生了。單片機實際上就是一個比較簡化的微計算機，它就是將微計算機的CPU、內(nèi)外存儲器、I/O接口以及定時器/計數(shù)器等集合在一個芯片上，這就是所謂的單片機

16、了，它主要是用來完成各個控制功能。相比較微計算機來說，單片機的價格比較低，而且非常的適合應用在比較簡單的控制場用來降低其成本。況且，單片機是嚴格按照工業(yè)的控制要求而設計的，它的可靠性比較高，可以在工業(yè)的控制現(xiàn)場復雜的環(huán)境下工作。單片機依據(jù)它極高的可靠性和以及極高的性價比，關于工業(yè)的控制、數(shù)據(jù)的采集、常用的家用電器、智能化儀表等等方面得到了非常普遍的應用。采用高性能的控制芯片，高精密度的數(shù)字溫度和濕度傳感器。單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的模塊化，迅速化以及智能化。該系統(tǒng)應用于室內(nèi)主要提供了一個更合適的環(huán)境，隨著人們對生活環(huán)境要求越來越高，尤其是舒適度，因此它具有很好的發(fā)展前景。2、本論文的主要內(nèi)容本設計

17、對空調(diào)房間溫濕度控制系統(tǒng)應達到下面的要求：1、依據(jù)國家的計算機房的B級標準，溫度應該在1828C,相對濕度要保持在40%70%。2、用戶可以根據(jù)設置系統(tǒng)溫濕度與實際值相比較，檢測得到的數(shù)據(jù)可以通過顯示模塊顯示然后采取相應措施實現(xiàn)自動控制。本設計主要以AT89C51單片機控制系統(tǒng)為核心采用溫濕度傳感器來對室內(nèi)溫濕度進行實時的檢測。本設計的硬件設計不僅要滿足系統(tǒng)的需求，而且還要能滿足其功能和外形尺寸的要求。依據(jù)設計的要求確定了系統(tǒng)的總體方案，整個設計是由單片機、LED顯示器、溫濕度傳感器、溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、鍵盤等等。使用者預先輸入設定溫濕度到程序中,此值作為該系統(tǒng)的閾值。溫濕度傳感器監(jiān)測值傳輸給單片

18、機，當單片機比較監(jiān)測到的數(shù)值超出所設定閾值時，并且為溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供控制信號，實現(xiàn)空調(diào)的自動控制。其中溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要包括加濕設備、除濕設備、加溫設備和制冷設備等四個主要模塊。2系統(tǒng)硬件設計中央空調(diào)溫濕度控制系統(tǒng)，主要是完成對室內(nèi)的溫度和濕度的數(shù)據(jù)采集、顯示以及與設定相比較等工作，因此實現(xiàn)對空調(diào)的控制。本設計采用SHT11作為溫濕度傳感器件。室內(nèi)的溫濕度信號經(jīng)過SHT11將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成8位的數(shù)字信號，并經(jīng)過端口傳送給單片機的系統(tǒng)。單片機系統(tǒng)會將接收的數(shù)字信號進行譯碼處理，經(jīng)過7SEG-MPX4-CALED顯示器分別將室內(nèi)的溫度、濕度顯示出來，與此同時單片機系統(tǒng)還要完成鍵盤、按掃描鍵

19、溫濕度設定等等程序的處理，將處理的溫濕度信號與用戶設定的溫濕度值進行相比較，形成了控制空調(diào)系統(tǒng)的制冷、制熱、加濕、除濕等四種工作狀態(tài)，因此實現(xiàn)中央空調(diào)的智能化。還有，鍵盤輸入的知識，采取了軟件來修改誤操作的輸入，就是輸入的溫濕度的范圍一定要在系統(tǒng)硬件所規(guī)定的量程范圍內(nèi)，直接的減少因為誤操作而帶來的風險，這樣可以提高系統(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)了比較人性化的系統(tǒng)設計規(guī)則。在以上基礎下，本設計就可以開始進行設計硬件系統(tǒng)的總體方案，在應用系統(tǒng)的基礎上根據(jù)價格和它的整體功能以及運行速度方面等等的考慮因素，我選擇MCS-51單片機AT89C51作為主機，它可以滿足上述要求，而且設計比較方便。本設計的系統(tǒng)的整體框圖

20、如圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)的總體框圖2.1單片機的簡介及主控模塊單片微型計算機又簡稱為單片機，是典型的嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit),常用的英文字母縮寫MCU來表示單片機，單片機又稱為單片微控制器，它是一種集合在電路的芯片，采用極大規(guī)模集成電路的技術(shù)含有數(shù)據(jù)處理的中央處理器CPU、讀寫存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多個I/O接口、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等等功能集合在一個硅片上而構(gòu)成的一個小而且完善的計算機系統(tǒng)。它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。單片機由運算器，控制器，存儲器，輸入輸出設備構(gòu)成，相當于一個微型的計算機(最小系統(tǒng))，和

21、計算機相比，單片機缺少了外圍設備等。1、運算器運算器是由運算部件算術(shù)邏輯單元(Arithmetic&LogicalUnit,簡稱ALU)、累加器和寄存器等幾部分組成。ALU的作用是把傳來的數(shù)據(jù)進行算數(shù)或邏輯運算，輸入來源為兩個8位數(shù)據(jù)，從累加器和數(shù)據(jù)寄存器得到。ALU能夠完成對這兩個數(shù)據(jù)進行加、減、與、或、比較大小等操作，然后將結(jié)果存入累加器。舉個例子，假如有兩個數(shù)6和7相加，在相加之前，操作數(shù)6放入累加器中，7放入數(shù)據(jù)寄存器中，當執(zhí)行加法指令時，ALU即把兩個數(shù)目相加并把結(jié)果13存入累加器，取代累加器原來的內(nèi)容6。運算器有兩個功能，分別是執(zhí)行各種算術(shù)運算和執(zhí)行各種邏輯運算，而且進行邏

22、輯測試，像零值測試或兩個值的比較。運算器所執(zhí)行的全部操作都是由控制器發(fā)出的控制信號來指揮的，而且，一個算術(shù)操作產(chǎn)生一個運算結(jié)果，一個邏輯操作產(chǎn)生一個判決。2、控制器控制器由程序計數(shù)器指令寄存器指令譯碼器時序發(fā)生器和操作控制器等組成，是發(fā)布命令的“決策機構(gòu)”，即協(xié)調(diào)和指揮整個微機系統(tǒng)的操作。其主要功能有三個：從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下一條指令在內(nèi)存中的位置；對指令進行譯碼和測試，并產(chǎn)生相應的操作控制信號，以便與執(zhí)行規(guī)定的動作；指揮并控制CPU、內(nèi)存和輸入輸出設備只見數(shù)據(jù)流動的方向。微處理器內(nèi)通過內(nèi)部總線把ALU、計數(shù)器、寄存器和控制部分互聯(lián)，并通過外部總線與外部的存儲器、輸入輸出接口電路聯(lián)接

23、。外部總線又稱為系統(tǒng)總線，分為數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CB。通過輸入輸出接口電路，實現(xiàn)與各種外圍設備連接。3、主要寄存器（1）累加器累加器A是微處理器中使用最頻繁的寄存器。在算術(shù)和邏輯運算時它具有雙功能，運算前，用于保存一個操作數(shù)。（2）數(shù)據(jù)寄存器DR數(shù)據(jù)寄存器通過數(shù)據(jù)向存儲器和輸入/輸出設備送（寫）或（讀）數(shù)據(jù)的暫存單元。它可以保存一條正在譯碼的指令，也可以保存正在送往存儲器中存儲的一個數(shù)據(jù)字節(jié)等等。（3）指令寄存器IR和指令譯碼器ID指令包括操作碼和操作數(shù)。指令寄存器是用來保存當前正在執(zhí)行的一條指令。當執(zhí)行一條指令時，先把它從內(nèi)存中取到數(shù)據(jù)寄存器中，然后再傳送到指令寄存器。當系

24、統(tǒng)執(zhí)行給定的指令時，必須對操作碼進行譯碼，以確定所要求的操作，指令譯碼器就是負責這項工作的。其中，指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。（4）程序計數(shù)器PCPC用于確定下一條指令的地址，以保證程序能夠連續(xù)的執(zhí)行下去，因此通常又被稱為指令地址寄存器。在程序開始執(zhí)行前必須將程序的第一條指令的內(nèi)存單元地址（即程序的首地址）送入PC,使它總是指向下一條要執(zhí)行指令的地址。（5）地址寄存器AR地址寄存器用于保存當前CPU所要訪問的內(nèi)存單元或I/O設備的地址。由于內(nèi)存與CPU之間存在著速度上的差異，所以必須使用地址寄存器來保持地址信息，直到內(nèi)存讀/寫操作完成為止。顯然，當CPU向存儲器存數(shù)據(jù)、C

25、PU從內(nèi)存取數(shù)據(jù)和CPU從內(nèi)存讀出指令時，都要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。同樣，如果把外圍設備的地址作為內(nèi)存地址單元來看的話，那么當CPU和外圍設備交換信息時，也需要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。4、主控模塊本設計采用AT89C51,AT89C51單片機有一個8位微處理器CPU。數(shù)據(jù)存儲器RAM和特殊功能寄存器SFR。內(nèi)部程序存儲器ROM。兩個定時/計數(shù)器，用來對外部的事件進行計數(shù)，也可以當作定時器。四個8位可編程的I/O（輸入/輸出）并行端口，每一個端口可以做為輸入，也可以做為輸出。一個串行的端口，用于數(shù)據(jù)的用行通信。還有中斷控制系統(tǒng)和內(nèi)部時鐘電路。AT89C51基本結(jié)構(gòu)和管腳功能如圖2.2,

26、圖2-3所示。KTAL2XTAL1V(X時鐘電路R0M/EFK0M/FUSHJT>二T4K子pRM12B邦SFR21個CHJ陰亍口4個串i亍口全雙工1個中斷系統(tǒng)5中斷源、2（俄級Vss時EAALEP加POPlP2F3RXDIXDINTOIKT1圖2.2AT89C51基本結(jié)構(gòu)1pi.ovcc402Pl.1PO.O393Pl.2P0.13S4Pl.3P0.23715_Fl.4PQ.33S26_Pl.5P0.435-42_Pl,6P0.5六3Pl.7F0,633K9RESETP0.732R；10P3.O/RKDEA/VPT-11F3,1/TKDIALE/FROG30R12_P3.2/iNTOj

27、PSEW29二Qi13P3.3/lRTlgP2.T多工1415P3.4/T0£P2-SP3.5/T1P2.52726工16P3.6/WRP2.42517P3.7/RTP2.324IS5JTAL2P2.223igKTAL1F£,12520GNDP2.021寸ecmirdomicoft-g寸寸寸|寸寸tryco|cotncoPb6pi.api.rRESETP3.O/RXDNCP3.1/TXDP3.5/iNK)P3.3/INT1PS.4/TOP3,5/T1muzn££F64PO.5P0,6_FQ,7EA/VP_NCALE/PROGPSENP2.7F2.6P2.

28、53CO寸心94COEOIzI1-41HliHI1-1IIiH|nHZmlZI3332313029232726252123圖2.3AT89C51管腳功能1、主電源引腳Vcc和GNDVcc（40腳）：電源端，接+5V;GND（20腳）：接電源地。2、外接晶振引腳XTAL1和XTAL2XTAL1（19腳）：接外部晶振的一個引腳。當單片機采用外部時鐘信號時，止匕腳應接地。XTAL2(18腳)：接外部晶振的另一個引腳。當單片機采用外部時鐘信號時，外部信號由此腳接入。3、控制或復位引腳(1) RST/VPD:當輸入的復位信號持續(xù)2個機器周期以上高電平，單片機復位。(2) ALE/PROG:地址鎖存控制端

29、在系統(tǒng)擴展時，ALE用于控制P0口輸出的低8位地址送入鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時傳送。(3) PSEN：外部程序內(nèi)存的讀選通信號端。在讀外部ROM時PSEN有效(低電平)，以實現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。(4) EA/Vpp：訪問程序存儲器控制信號。當EA=1時，訪問內(nèi)部程序存儲器，當PC值超過ROM范圍時，自動轉(zhuǎn)執(zhí)行外部程序存儲器的程序；當EA=0時，只訪問外部程序存儲器。4、輸入/輸出引腳P0P3:四個I/O口，每口8線，共計32根I/O口線。5、時鐘電路單片機的時鐘電路一般有兩種形式：一種為內(nèi)部振蕩還有外部振蕩。1)內(nèi)部振蕩AT89C51單片機里有一個用做構(gòu)成振蕩器高增益反

30、相的放大器，引腳XTAL1為放大器的輸入端，XTAL2為放大器的輸出端。如圖2.4所示。圖2.4內(nèi)部振蕩方式2)外部振蕩外部振蕩方式就是把外部已有的時鐘信號直接連接到XTAL1端引入單片機內(nèi),XTAL2端懸空不用，如圖2.5所示JL0外部時仲源圖2.5外部振蕩方式2.2 傳感器模塊廣義的說，傳感器是一種以測量為目的，以一定的精度把被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定關系的，便于處理的另一種物理量的測量器件。傳感器由敏感元件，傳感元件及測量轉(zhuǎn)換電路三部分組成。先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選擇，哪一種原理的傳感器更為合適，

31、則需要根據(jù)被測量對象的特點和傳感器的使用條件綜合考慮一下一些具體問題：傳感器的量程、靈敏度的選擇、頻率響應特性、線性范圍、穩(wěn)定性精度、被測位置對傳感器體積的要求、測量方式為接觸式還是非接觸式、傳感器信號的引出是有線還是無線、是購買傳感器還是自行研制傳感器以及價格因素等。在綜合考慮上述因素之后就能確定選擇何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標。SHT1x（包括SHT10,SHT11和SHT15）屬于Sensirion傳感器將傳感元件和信號處理電路集成在一塊微型電路板上，輸出完全標定的數(shù)字信號。傳感器采用專利的CMOSens?技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一

32、個電容性聚合體測濕敏感元件、一個用能隙材料制成的測溫元件，并在同一芯片上，與14位的A/D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路實現(xiàn)無縫連接。因此，該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、響應迅速、抗干擾能力強、性價比高等優(yōu)點。每個傳感器芯片都在極為精確的濕度腔室中進行標定，校準系數(shù)以程序形式儲存在OTP內(nèi)存中，用于內(nèi)部的信號校準。兩線制的串行接口與內(nèi)部的電壓調(diào)整，使外圍系統(tǒng)集成變得快速而簡單。微小的體積、極低的功耗，使SHT1x成為各類應用的首選。圖2.6為SHT1x的實物圖。測量轉(zhuǎn)換成適于傳輸和測量的電信號的部分。圖2.6SHT1x實物2.7SHT1x溫濕度傳感器在檢測溫度和濕度時也會存在著一些誤差。其誤差如表所示。圖2.8

33、STH-11溫濕度傳感器外形尺寸SHT11顯示環(huán)境的溫度和濕度，可以通過上下按鈕可調(diào)節(jié)。其工作原理圖如圖2.9 所示。圖2.9溫濕度傳感器工作原理圖2.10 LED顯示模塊常見的顯示器件主要有LED和LCD等，由于LED就能滿足設計要求，所本設計選擇LED顯示器。單片機對LED顯示器的控制，無非是按時向其提供具有一定驅(qū)動能力的段選碼和位選碼信號，段選碼可有硬件產(chǎn)生，也可以通過編程來實現(xiàn)。在實際使用過程中往往用多個數(shù)碼管組成。根據(jù)位選線與段選線的連接方法不同，LED顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方式。段選線控制字符選擇，位選線控制顯示位的亮、暗。本設計選擇的LED顯示器為7SEG-MPX4-CA。其實物

34、圖如圖2.10所示圖2.107SEG-MP-X4-CA實物圖7SEG-MPX4-CA是四個共陽二極管顯示器，1234是共陽共端。1234為位選，ABCDEFGDP為段碼。在它的內(nèi)部中，除各個公共端外，是把各個顯示器的同名端并聯(lián)起來的。比如說，四位一體的LED顯示器，是每個腳的同名端并接，所以仍是有8個引腳，再加上4個公共端，就是有12個引腳，同理，八位一體顯示器就是8個同名引腳加8個公共端，就是16個引腳。數(shù)碼管是一種半導體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。本設計前2位顯示的濕度，后2位顯示的溫度。電路圖如圖2.11所示圖2.11LED電路圖2.11 鍵模塊溫濕度調(diào)節(jié)由四個不鎖按鍵電路實現(xiàn).按

35、鍵S1一端與單片機的P0.1相連接，另一端接地。其功能是當按鍵按下一次時，給單片機一個低電平，設定溫度狀態(tài)，顯示值減一；按鍵S2一端與單片機P0.1相連接，另一端接地，其功能是當按鍵按下一次時給單片機一個高電平，設置溫度狀態(tài)，顯示值增一；按鍵S3一端與單片機的P02相連接，另一端接地。其功能是當按鍵按下一次時，給單片機一個低電平，設定濕度狀態(tài)，顯示值減一；按鍵S4一端與單片機P0.3相連接，另一端接地，其功能是當按鍵按下一次時給單片機一個高電平，設置濕度狀態(tài)，顯示值增一。其電路圖如2.12所示。圖2.12按鍵工作電路2.12 濕度控制模塊本系統(tǒng)溫濕度控制系統(tǒng)主要組成有：制冷設備、加熱設備、加濕

36、設備、除濕設備當系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時，系統(tǒng)啟動溫濕度控制系統(tǒng)實現(xiàn)恒溫恒濕的目的。制冷設備：負責系統(tǒng)的降溫工作；加熱設備：負責系統(tǒng)的加熱工作；加濕設備:負責系統(tǒng)的加濕工作；除濕設備：負責系統(tǒng)的去濕工作。本設計用LED等模擬電機來代替空調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作如圖2.13所示。圖2.13溫濕度控制系統(tǒng)電路2.13 體設計方案本論文總設計方案如圖2.14所示圖2.14總設計方案3軟件系統(tǒng)設計本系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設計包括：系統(tǒng)初始化模塊，溫濕度檢測模塊，LED顯示模式,溫濕度判斷控制模塊。系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖3.1所示。圖3.1系統(tǒng)流程圖3.1 初始化模塊系統(tǒng)初始化模塊的主要功能是完成系統(tǒng)的初始化以及

37、設定系統(tǒng)的工作狀態(tài)，初始化部分包括以下方面的內(nèi)容：1、單片機初始化以及各種引腳定義。2、7SEG-MPX4-CA初始化及工作方式。3、系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)。3.2 溫濕度檢測模塊溫濕度檢測模塊是本系統(tǒng)中的核心模塊之一，它負責完成溫度和濕度的測量及模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的全過程，這也是它為什么重要的原因。溫濕度傳感器SHT11直接把檢測到的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量送給單片機，在經(jīng)過單片機的處理，把溫濕度值顯示在7SEG-MPX4-CA顯示器上。溫濕度傳感器的精確度值直接影響到整個系統(tǒng)的檢測與控制，所以本系統(tǒng)采用溫濕度傳感器SHT11,采集溫室內(nèi)的溫濕度。3.3 溫濕度判斷控制模塊溫濕度判斷控制模塊也是系統(tǒng)

38、的核心模塊之一，所謂判斷控制模塊，就是對當前溫室內(nèi)的實際溫濕度與給定的溫濕度范圍進行比較，先進行判斷，然后再進行控制,控制模塊是決定系統(tǒng)將要進行什么工作的。如溫度高于上限時需要降溫，低于下限時需要升溫，如濕度高于上限時需要降濕，低于下限時需要增濕。溫濕度判斷控制部分的程序整體思路如圖3.2.圖3.2溫濕度判斷控制程序整體思路MPX4-2位顯3.4 7SEG-MPX4-CA顯示模塊本系統(tǒng)采用7SEG-MPX4-CA顯示溫濕度值，當系統(tǒng)剛開始上電時7SEGCA不顯示任何數(shù)據(jù)，等待SHT11檢測數(shù)據(jù)，顯示在7SEG-MPX4-CA上，前示濕度，后2位顯示溫度。LED流程圖如圖3.3圖3.3LED流程

39、圖4系統(tǒng)調(diào)試4.1 KeilNVison2介紹MCS-51單片機的開發(fā)除了需要硬件的支持以外，同樣離不開軟件。CPU真正可執(zhí)行的機器碼，用匯編語言或C語言等高級語言編寫的源程序必須轉(zhuǎn)換為機器碼才能運行，轉(zhuǎn)換的方法有手工匯編和機器匯編兩種。KeilNVison2是一個集成開發(fā)環(huán)境，它包括編譯器、匯編器、實時操作系統(tǒng)、項目管理器和調(diào)試器等。它可以用于編寫、調(diào)試和軟仿真所有的51內(nèi)核控制器，也可以和IDE連接進行芯片的在線調(diào)試。同時C語言編譯器保留了匯編代碼高效、快速的特點，可以作為許多編程工具的第三方支持。因此，它無疑是8051開發(fā)用戶的首選。4.2 protues仿真軟件Protues軟件能對單

40、片機應用系統(tǒng)同時進行軟件和硬件仿真，為設計單片機應用系統(tǒng)提供了一個非常好的平臺。Protues能夠滿足單片機仿真及Spice電路仿真相聯(lián)系。Protues含有模塊電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機以及外圍電路構(gòu)成系統(tǒng)的軟件仿真、RS-232動態(tài)的仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤及LCD系統(tǒng)的仿真功能，還有各樣的虛擬儀器，像示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。支持主流單片機系統(tǒng)仿真。提供軟件調(diào)試功能。具有強大的原理圖繪制功能。4.3 程序調(diào)試1、編程時要注意，在程序開始時，要寫入各定時器中斷的入口地址。2、編程過程中要注意加注釋或分割線，否則，在程序過長時容易變得很亂，不便于查找或更改。3、程序

41、的結(jié)構(gòu)要設計的合理，避免上下亂調(diào)用的現(xiàn)象，這樣會使程序更加清晰化。4、編程前要加流程圖，這樣會使思路清晰4.4 仿真結(jié)果proteus仿真，單片機需要加載程序，加載程序為.HEX文件。本設計用KeiluVision2,在新建Keil項目時選擇AT89C51并單擊鼠標左鍵，對AT89C51進行設置,設置的單片機時鐘脈沖為12MHz,選中AT89C51進行設置，設置單片機時鐘脈沖為12MHz,按照正確的文件路徑加載.HEX文件。對單片機設置完畢后就可以開始仿真了。仿真過程中如有硬件問題可以在ProteusISIS中直接仿真，如遇到軟件問題可以在KeiluVision2中直接修改，通過Keil與Pr

42、oteus的聯(lián)合調(diào)試就可以得到滿意的結(jié)果利用Proteus實現(xiàn)了對溫濕控制的仿真，說明程序和電路圖都沒有問題。根據(jù)房間設定的溫度，通過溫濕度傳感器檢測出來與設定值相比。空調(diào)溫濕度控制系統(tǒng)相應的進行加濕、除濕、升溫、降溫動作。假如房間濕度設置50%,溫度設置為19°Co當溫濕度傳感器SHT11檢測房間實時濕度為51,溫度為20,則空調(diào)系統(tǒng)自動進行除濕降溫。仿真結(jié)果如圖4.1所示圖4.1仿真結(jié)果總結(jié)這個學期的畢業(yè)設計即將結(jié)束，這意味著我們的大學生活也要結(jié)束了，但我的學習沒有結(jié)束，在本次設計中，我把以前學過的理論知識與設計相結(jié)合。本設計使用AT89C51作為主控芯片進行控制，單片機具有集成

43、度高，通用性好，功能強，特別是體積小，重量輕，耗能低可靠性高，抗干擾能力強和使用方便等獨特優(yōu)點，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。其中的溫濕度控制系統(tǒng)采用HST11傳感器具有品質(zhì)卓越、響應迅速、抗干擾能力強、性價比高等優(yōu)點。每個傳感器芯片都在極為精確的濕度腔室中進行標定，校準系數(shù)以程序形式儲存在OTP內(nèi)存中，用于內(nèi)部的信號校準。兩線制的串行接口與內(nèi)部的電壓調(diào)整，使外圍系統(tǒng)集成變得快速而簡單。微小的體積、極低的功耗，使SHT1x成為各類應用的首選。本次設計顯示器選用的是LED顯示器，用數(shù)碼管顯示。該方案實現(xiàn)比較簡單，而且有靜態(tài)和動態(tài)兩種方式可供選擇，程序編寫簡單，但只能顯示數(shù)字，不能顯示漢字，而且

44、功耗較大，難以滿足低功耗地的要求，目前空調(diào)在不斷進步，采用集成的LCD液晶顯示模塊進行顯示，不僅可以實現(xiàn)一般的點陣圖形顯示功能，還可以實現(xiàn)對漢字、ASCII碼的同屏顯示，以更好的完成人機互動，功耗也比數(shù)碼管顯示要低。致謝在本次中央空調(diào)室內(nèi)溫濕度控制系統(tǒng)設計與仿真中，我收獲頗多。在設計中我充分應用了大學期間所學的專業(yè)知識，而且在大量翻閱書籍和同學及老師的幫助下完成了本作品。期間我遇到了不少問題與麻煩，例如最初的原理圖設計上發(fā)現(xiàn)自己在制圖上面掌握的不是很熟悉而且全局合理性有所欠缺，各部分的性能與參數(shù)掌握也相對局限，另外在程序編寫上發(fā)現(xiàn)自己的C語言掌握也不是很好，最終通過翻閱書籍，請教別人得以解決問

45、題。從而學到了很多的問題。通過空調(diào)系統(tǒng)溫濕度控制系統(tǒng)的設計后我更加了解了AT89C51,HST11溫濕度傳感器以及其他器件的參數(shù)與工作原理，在這次的作品設計中我檢驗了自己掌握的情況，而且過程中讓我了解到嚴謹?shù)膽B(tài)度也是很重要的，細節(jié)決定成敗。在本論文完成之際，我首先要感謝宋老師導師對我的關心、指導和教誨。從宋老師身上我學到許多了可貴的東西，嚴謹治學態(tài)度、精益求精、處事風格踏實的工作作風以及無私的奉獻精神。在論文寫作過程中，也得到了其他同學的幫助。本次畢業(yè)設計進一步鞏固了專業(yè)知識，將所學的知識聯(lián)系與實踐中，但由于本人的水平有限，而且經(jīng)驗不足，論文中的錯誤在所難免，懇請各位老師指正。最后向所有評閱本

46、論文的老師、教授表示誠摯的謝意。參考文獻1李輝峰.中央空調(diào)節(jié)能智能控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).碩士學位論文.2002.52高小龍.公共建筑的室內(nèi)環(huán)境控制與節(jié)能運行管理.重慶大學碩士學位論文.2006.103熊安然，王留運等.節(jié)能中央空調(diào)系統(tǒng)溫濕度控制.河南科技.2006.124Qingyun,ShouANewCenteralAir-ConditioningSystemControlStrategybasedonPredictionModel.CollegeofMechanicalEngineeringTongjiUniversity5黃佳.二次優(yōu)化在空調(diào)溫度時滯系統(tǒng)中的應用.中南大學碩士學位論文.2

47、010.56張金紅.中央空調(diào)控制系統(tǒng)的設計與研究.河北工業(yè)大學學位論文.2006.37馬福.潔凈中央空調(diào)系統(tǒng)溫濕度控制及其節(jié)能的研究與實現(xiàn).西安建筑科技大學碩士論文.20088廖宗凡.模糊PID參數(shù)自整定技術(shù)及其在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應用.智能建筑行業(yè)應用.20069張翠敏.海產(chǎn)育苗養(yǎng)殖水溫控制系統(tǒng)設計J中國民航大學.2011.110朱高中.基于單片機糧倉溫度遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計.湖北農(nóng)業(yè)科學.2013.211TianquanPan,jinshunwu.ResearchonTemperaturecontrolsyestemofcentralAir-conditioningbasedonArtificialNeuralNetword.DepartmentofcivilEngineerNorth