1、 学校代码：11517 学 号 201150712105HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING毕业设计（论文）题 目 中央空调室内温湿度控制 系统设计与仿真 学生姓名 王 园 专业班级 电气工程及其自动化 1121 学 号 201150712105 系 （部） 电气信息工程学院 指导教师(职称) 宋雪洁 （讲师） 完成时间 2013 年 6 月 10 日 河南工程学院论文版权使用授权书本人完全了解河南工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交论文的印刷本和电子版本；学校有权保存论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手
2、段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。论文作者签名：年 月 日 河南工程学院毕业设计(论文)原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文，是本人在指导教师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。论文作者签名： 年 月
3、 日河南工程学院毕业设计（论文）任务书题目 中央空调室内温湿度控制系统设计与仿真 专业 电气工程及其自动化 学号 201150712105 姓名 王 园 主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容:1.选择合适的温湿度传感器。2.通过检测室内温湿度，通过 LED 显示器的数据交给空调系统处理。3.采用单片机控制的空调室内温湿度自动控制是一个基于一体化的智能控制系统，通过室内的实时温湿度的信号采集，然后传递给单片机信号使 LED 模拟电机来进行空调的自动控制。基本要求:1.完成对室内温湿度检测系统的设计原理及电路。2.选择单片机控制和 LED 模拟电动机驱动模块的实现方式，温度保持在 1828
4、，相对湿度要保持在 4070，对各个模块之间连接控制以达到空调系统自动加热、制冷、除湿和加湿的智能系统。3.用软件进行控制系统的模拟仿真，以验证其结果正确性。主要参考文献：1李怿峰.中央空调节能智能控制系统的研究与实现.硕士学位论文 ,2002.52高小龙.公共建筑的室内环境控制与节能运行管理.重庆大学硕士学位论文 .2006.103熊安然,王留运等.节能中央空调系统温湿度控制.河南科技 .2006.124杜豫平.基于 51 单片机的温湿度检测器设计.设计应用.20085赵金燕.基于 AT89C2051 的温度采集系统设计.安徽农业科学 .2011完 成 期 限：指 导 教 师 签 名 ： 专
5、业负责人签名： 年 月 日目 录摘 要 .IAbstract.II1 绪论 12 系统硬件设计 32.1 单片机的简介及主控模块 .42.2 传感器模块 .82.3 LED 显示模块 92.4 按键模块 .112.5 温湿度控制模块 .112.6 总体设计方案 .123 软件系统设计 133.1 初始化模块 .133.2 温湿度检测模块 143.3 温湿度判断控制模块 143.4 7SEG-MPX4-CA 显示模块 .154 系统调试 .164.1 KeilVison2 介绍 164.2 protues 仿真软件 164.3 程序调试 .164.4 仿真结果 .16总结 .18致 谢 .19参
6、考文献 .20附 录 .21I中央空调室内温湿度控制系统设计与仿真摘 要随着经济的发展越来越迅速，社会的进步也变的越来越快，导致人们对生活质量的要求也越来越高。空调是一种可以提高人们生活质量，让人们享受舒适的生活质量，让人们享受舒适的生活环境。而中央空调使用的房间，夏天时雨水较多，室内湿度会较大，人体感觉不舒服，冬天时空气较为干燥，再加上使用空调，人体会感觉口干舌燥不舒服，能适时对室内温湿度进行检测并自动调节温度和开关除湿和加湿设备就变得尤其重要。本论文通过把传感器技术应用与单片机控制技术相结合，实现了对空调房间温湿度采集和读取。整个系统由单片机、温湿度传感器、显示模块、温湿度调节系统以及键盘
7、等几部分组成。使用者预先输入温湿度设定值到程序中，该值作为系统阈值。温湿度传感器监测值在 LED 显示器显示室内温度、湿度并传输给单片机。当单片机比较监测到的数值超出所设定阈值时，单片机并为温湿度调节系统提供控制信号，实现空调自动控制。最后通过 Keil 进行编写程序通过 protues 软件进行仿真达到预计效果。关键词 单片机/温湿度/显示器/调节系统IIDesign and Simulation of indoor temperature and humidity control system of central air conditioner AbstractWith the econ
8、omic development more and more quickly, the progress of the society is becoming more and more quickly, in peoples quality of life requirements are also getting higher and higher. Air conditioning is a way to improve the quality of life,let people enjoy a comfort of quality of life and a comfortable
9、living environment.In the use of central air-conditioning room, the summer rain more, the indoor humidity will be larger, the body feels uncomfortable.the winter air is dry, plus the use of air conditioning, the body will feel mouth parched and tongue scorched uncomfortable, timely the indoor temper
10、ature and humidity testing and automatic temperature control and switch dehumidifying and humidifying equipment becomes particularly important.In this paper, through the sensor technology and single-chip microcomputer control technology, the realization of room temperature and humidity data acquisit
11、ion and reading. The whole system is composed of MCU, temperature and humidity sensor, display module, temperature and humidity control system and keyboard and so on. The user enter the temperature set value to the program, this value as the system threshold. Temperature and humidity sensor monitori
12、ng value to the microcontroller in the LED display indoor temperature, humidity and transmission. When compared to the single chip microcomputer monitoring value exceeds the set threshold, single chip and provides a control signal for temperature and humidity control system, realizes the automatic c
13、ontrol of air conditioning. IIIFinally, through the Keil programming simulation to achieve the expected results by Protues software.Keywords MCU,temperature and humidity,display,control system中央空调室内温湿度控制系统与仿真11 绪论现阶段，虽然中国的制冷和空调产品大规模生产，但是因为中国人口量众多，人们有较大的需求量，在中国北方，有许多的家庭都没有安装合适的室内温度控制系统。温湿度不能很好的控制在一定范
14、围，夏天室内的温度很高，而且湿度比较大，冬天的温度很低，房间比较干燥，这些都具有一个负面影响人们的正常生活，温度和湿度是很难达到人体的要求。在温度控制中主要采用机械通风设备，室内和室外的空气交换，降低室内温度，室内温度达到适合人居住。以前关闭通风设备是由手动控制，就是检查室内和室外，切换所需要的通风设备的温度，湿度和时间，使人们的劳动强度可靠性能比较差，但它消耗体力，而且成本高。因此，有需要遵守与低成本的机械式温度控制的要求，在温度和湿度的差异超过了预设值的范围，从制冷和通风设备，自动关机冷却通风设备与控制器。我在参照现在大多数制冷设备的条件下，基于 AT89C51 单片机的空调温度控制系统的
15、基础上设计。1、在国内和国外研究现状及发展趋势随着科学技术的不断提高和人们生活水平的提高，人们在日常生活和劳动生产中对空气质量的要求也不断的提高，特别是人们对空气的温度、湿度、洁净度、通风等等的要求使得空调系统在应用中越来越受到重视。空调的控制系统并不只是单一的控制，它涉及的面比较广，而且实现其功能比较复杂，它通过空调的系统为建筑物的各个区域提供使其符合要求的条件。就现在而言，因为变风量的空调投资相对比较高，安装相对复杂，而且受经济条件的影响，大多数的空调仍是选用定风量空调。它控制的方法是针对系统进行加温、降温、加湿、除湿四个过程，进行四个独立的单回路，进行室内的温湿度检测。当房间内的温度低于
16、设定值时，这时热水阀工作，给系统进行热补偿的过程；当房间内的温度高于设定值时，这时冷水阀工作，给系统进行降温的过程；当房间内的相对湿度高于设定值时，这时除湿阀门工作，给系统进行除湿的过程；当房间内的相对湿度低于设定值时，这时加湿阀门工作，给系统进行加湿过程。自从 70 年代以来，根据工业过程的控制要求，电子技术有了迅速的发展，为人们的生活带来了巨大的变化。特别是在电子技术的迅速发展，还有自动控制理论和创新科技推动发展下，目前国外的温湿度控制的系统迅速发展并且正逐步向着高精度的智能化、维小型化等等方面的迅猛发展。依赖着微计算机的强大功能，人们现中央空调室内温湿度控制系统与仿真2在可以根据自己的需
17、求完成各式各样的控制。但是，由于微计算机的造价太高，针对大多数的工业控制领域来说，也并不一定需求微计算机那种强大的运行，因此单片机就在此环境中产生了。单片机实际上就是一个比较简化的微计算机，它就是将微计算机的 CPU、内外存储器、I/O 接口以及定时器/计数器等集合在一个芯片上，这就是所谓的单片机了，它主要是用来完成各个控制功能。相比较微计算机来说，单片机的价格比较低，而且非常的适合应用在比较简单的控制场用来降低其成本。况且，单片机是严格按照工业的控制要求而设计的，它的可靠性比较高，可以在工业的控制现场复杂的环境下工作。单片机依据它极高的可靠性和以及极高的性价比，关于工业的控制、数据的采集、常
18、用的家用电器、智能化仪表等等方面得到了非常普遍的应用。采用高性能的控制芯片，高精密度的数字温度和湿度传感器。单片机的数据采集系统的模块化，迅速化以及智能化。该系统应用于室内主要提供了一个更合适的环境，随着人们对生活环境要求越来越高，尤其是舒适度，因此它具有很好的发展前景。2、本论文的主要内容本设计对空调房间温湿度控制系统应达到下面的要求：1、依据国家的计算机房的 B 级标准，温度应该在 1828，相对湿度要保持在 4070。2、用户可以根据设置系统温湿度与实际值相比较，检测得到的数据可以通过显示模块显示然后采取相应措施实现自动控制。本设计主要以 AT89C51 单片机控制系统为核心采用温湿度传
19、感器来对室内温湿度进行实时的检测。本设计的硬件设计不仅要满足系统的需求，而且还要能满足其功能和外形尺寸的要求。依据设计的要求确定了系统的总体方案，整个设计是由单片机、LED 显示器、温湿度传感器、温湿度调节系统、键盘等等。使用者预先输入设定温湿度到程序中，此值作为该系统的阈值。温湿度传感器监测值传输给单片机，当单片机比较监测到的数值超出所设定阈值时，并且为温湿度调节系统提供控制信号，实现空调的自动控制。其中温湿度调节系统主要包括加湿设备、除湿设备、加温设备和制冷设备等四个主要模块。中央空调室内温湿度控制系统与仿真32 系统硬件设计中央空调温湿度控制系统，主要是完成对室内的温度和湿度的数据采集、
20、显示以及与设定相比较等工作，因此实现对空调的控制。本设计采用 SHT11 作为温湿度传感器件。室内的温湿度信号经过 SHT11 将输入的模拟信号转换成 8 位的数字信号，并经过端口传送给单片机的系统。单片机系统会将接收的数字信号进行译码处理，经过 7SEG-MPX4-CA LED 显示器分别将室内的温度、湿度显示出来，与此同时单片机系统还要完成键盘、按扫描键温湿度设定等等程序的处理，将处理的温湿度信号与用户设定的温湿度值进行相比较，形成了控制空调系统的制冷、制热、加湿、除湿等四种工作状态，因此实现中央空调的智能化。还有，键盘输入的知识，采取了软件来修改误操作的输入，就是输入的温湿度的范围一定要
21、在系统硬件所规定的量程范围内，直接的减少因为误操作而带来的风险，这样可以提高系统的可靠性，实现了比较人性化的系统设计规则。在以上基础下，本设计就可以开始进行设计硬件系统的总体方案，在应用系统的基础上根据价格和它的整体功能以及运行速度方面等等的考虑因素，我选择MCS-51 单片机 AT89C51 作为主机，它可以满足上述要求，而且设计比较方便。本设计的系统的整体框图如图 2.1 所示。图 2.1 系统的总体框图中央空调室内温湿度控制系统与仿真42.1 单片机的简介及主控模块单片微型计算机又简称为单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit)，常用的英文字母缩写 MCU
22、 来表示单片机，单片机又称为单片微控制器，它是一种集合在电路的芯片，采用极大规模集成电路的技术含有数据处理的中央处理器 CPU、读写存储器 RAM、只读存储器 ROM、多个 I/O 接口、中断系统、定时器/计数器等等功能集合在一个硅片上而构成的一个小而且完善的计算机系统。它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统） ，和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。1、运算器运算器是由运算部件算术逻辑单元（Arithmeticvoid Ionit (void);void main (void)lon
23、g temp_now,humi_now, tmp = 0;long humi_old;unsigned char error,checksum; char j = 0;char key = 0;Ionit();s_connectionreset(); while(1)if(j = 0)error=0;error+=s_measure(/measure humidityerror+=s_measure(/measure temperatureif(error!=0) s_connectionreset();/in case of an error: connection resetelsecalc_sth11(/calculate humidity, temperature
