1、关于空调温度控制系统的研讨摘要 本文介绍了空调机温度控制系统。本温度控制系统采用的是 AT80C51 单片机采集数据，处理数据来实现对温度的控制。主要过程如下：利用温度传感器收集的信号，将电信号通过 A/D 转换器转换成数字信号，传送给单片机进行数据处理，并向压缩机输出控制信号，来决定空调是出于制冷或是制热功能。当安装有 LED 实时显示被控制温度及设定温度，使系统应用更加地方便，也更加的直观。关键字 AT80C51 单片机 A/D 转换器 温度传感器随着人们生活水平的日益提高，空调已成为现代家庭不可或缺的家用电器设备，人们也对空调的舒适性和空气品质的要求提出了更高的要求。现代的只能空调，不仅
2、利用了数字电路技术与模拟电路技术，而且采用了单片机技术，实现了软硬件的结合，既完善了空调的功能，又简化了空调的控制与操作；不仅满足了不同用户对环境温度的不同要求，而且能全智能调节室内的温度。为此，文中以单片机 AT80C51 为核心，利用 LM35 温度传感器、ADC0804 转换器和数码管等，对温度控制系统进行了设计。一、 总体设计方案空调温度控制系统，只要完成对温度的采集、显示以及设定等工作，从而实现对空调控制。传统的情况时采用滑动电阻器电阻充当测温器件的方案，虽然其中段测量线性度好，精度较高，但是测量电路的设计难度高，且测量电路系统庞大，难于调试，而且成本相对较高。鉴于上述原因，我们采用
3、了 ADC0804 将输入的模拟信号充当测温器件。外部温度信号经 ADC0804 将输入的模拟信号转换成 8 位的数字信号，通过并口传送到单片机（AT80C51） 。单片机系统将接收的数字信号译码处理，通过数码管将温度显示出来，同时单片机系统还将完成按键温度设定、一段温度内空调没法使用等程序的处理，将处理温度信号与设定温度值比较形成可控制空调制冷、制热、停止工作三种工作状态，从而实现空调的智能化。原理图如下图所示：图 1 系统原理图二、 硬件电路设计该空调温度控制系统的硬件电路，只要由单片机 AT80C51 最小系统、8 段译码管、数码管、按键电路、驱动电路、A/D 转换电路、温度采样电路等组
4、成。图 2 为该实验的系统框图，我们下面主要就几个模块进行扼要介绍。图 2 系统框图2.1 温度的采集温度传感器通过查找资料我们发现，温度传感器并不是什么复杂和神秘的电子器件，在对精度要求不高的一般应用中，可以使用一个型号为 LM35【1】的温度传感器，它的外观与一般的三极管没有什么区别，温度传感器 LM35 只有 3 个管脚：+Vs、Vout、GND。其中，+Vs 接+4V+20V 的电源，为器件工作供电，GND 接地。当加上工作电压后，LM35 的外壳就开始感应温度，并在 Vout 管脚输出电压。Vout 的输出与温度具有线性关系。当温度为 0 时，Vout=0V，如果温度上升，则每上升
5、1C，Vout 的输出增加 10mV。如果温度为 25C 时，Vout=25*10=250mV。这样，使用一个简单的温度传感器 LM35 就可以把温度转换成电压信号，这个电压信号直观地反映环境的温度。2.2 模拟/数字转换器 ADC0804温度传感器 LM35 的输出电压是连续变化的，也就是说，Vout 的电压随环境温度的变化而实时地改变，说明这是一个模拟信号，为了让液晶屏能显示，还需要把模拟信号转换成数字信号。这个过程就称为模拟/数字转换（analog to digital conversion） ，使用的器件是模拟/数字转换器（A/D converter） 。 【2】A/D 到底是什么样的
6、器件？就以 ADC0804 为例，它具有一般集成电路的外观，其引脚图如图 4 所示。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 5-Jul-2005 Sheet of File: C:Documents and Settingsmogz72My Documents猪huhaobo.ddbDrawn By:VccREF20Vin(-)7 lsbDB0 18DB1 17Vin(+)6 DB2 16DB3 15DB4 14A-GND8 DB5 13DB6 12msbDB7 11Vref/29 INTR 5CLK-R19 CS 1RD
7、 2CLK-IN4 WR 3U1ADC0804表 1 ADC0804 主要技术指标ADC0804 是逐次逼近式 A/D 转换器。其主要原理是：将一待转换的模拟输入信号 Uin与一个推测信号 U1 相比较，根据推测信号大于或小于输入信号来决定增大或减小该推测信号，以便向模拟输入信号逼近。具体算法为：使二进制计数器中的每一位置 1，从最高位起开始比较，每接近一位都要进行测试，若模拟输入信号小于推测信号，则输出零，并讲此位清零；若模拟输入信号大于推测信号，则输出为 1，并保持此位为 1。依次比较，直到最后一位为止。此时计数器输出值即为对应的模拟输入信号的数字量。工作原理：ADC0804 是 20 脚
8、双列直插式封闭芯片，采用差动模拟电压输入形式。利用差动输入，不仅输入端应用十分灵活，且可以抑制共模噪声。要保证 ADC0804 转换精度，首先必须保证基准电压稳定，其次最好选用温度系数较小的基准电压源。其特点是内含时钟电路，只要外接一个电阻和一个电容就可以自身提供时钟信号，在 CLK-IN 和 CLK-R 之间接电阻和电容，通过改变电容可控制时钟信号频率，时钟频率可用下式估算：f-clk=1/1.1RC.实验中应用参数为:R=10K,C=150pF,则其震荡频率为 640KHz.通过查资料发现：mVVrefref 10.25618.*/2A88t 所以，每当温度改变 1 度时，温度传感器 LM
9、35 的输出 Vout 就改变 10mV,正好与ADC0804 的 Vin+的转换精度相适应。2.3 驱动电路如系统原理图上所示，单片机 P2.1 引脚与空调的压缩机驱动电路相连，实现逻辑控制。当室温高于设定温度值时，压缩机控制线输出低电平使能驱动电路使压缩机工作，即开始制冷。当室温低于设定温度时，压缩机不工作。由于我们这次课设主要简单的显示，所以我以发光二极管来达到这种这种效果：制冷时，绿色的发光二极管是亮的；制热时，红色的发光二极管是亮的；两种情况都不是，管子都不亮。 【3】分辨率 8 位总误差 +/-1LSB转换时间 100s读取时间 135ns电源电压 5V输入模拟电压范围 0-5V图
10、 3 ADC0804 管脚图三、 系统软件设计软件设计的任务包括启动 A/D 转换、读 A/D 转换结果、设置温度、温度控制等，其中启动 A/D 转换、读 A/D 转换结果、设置温度等工作在主程序中完成，温度控制在中断服务程序中完成，即每隔一段时间对比测量温度与设定温度之间的大小关系，根据对比结果给出控制信号，令压缩机的运行或停止，实现温度调控。 【4】主程序主要完成对子程序的初始化，在判断初始化程序成功之后执行测温程序模块，并对温度进行显示，同时完成与设定温度的比较，形成可以控制空调制冷、制热与停止三种工作状态。数字信号转换温度：Tem=(float)(Vref*temp)8)/10);/数
11、字信号换算温度shi=(char)Tem/10;/十位ge=(char)Tem%10;/个位P0=(shiinit_tem)P23=1;/制冷elseP22=0;P23=0;单片机的 P22，P23 接按键 1,按键2 来实现温度的控制。定时器程序timer0() interrupt 1TL0=0xb0; /调入预定时值 TH0=0x3c; /调入预定时值 flag=0; 我们使用定时器 0，设置它的调入的预定初始值。延时程序如下：delay1s()uchar i,j,k;for(i=100;i0;i-)for(j=100;j0;j-)for(k=100;k0;k-);即通过分频来实现延时，在
12、数码管现时温度现时模块中要调用这一程序，使得现时温度显示 1S。四、 结论本系统具有设计原理简单、实现方便、测量精度高、热惯性、硬件连线简单、可靠性强等特点，在现代生产生活中具有极高的应用价值。空调的核心就是温度控制系统，温度控制系统的核心就是单片机。单片机因为成本低，功能稳定，而大量应用于各个领域。本论文用 MCS-51 系列的 8051 单片机做成空调温度控制器，通过温度采集，A/D 转换，CPU 控制，然后通过数码管显示等一系列硬件功能和软件功能，共同完成温度的智能控制。通过这一次课程设计，让我把所学的知识融会贯通，对单片机，汇编语言有了更深的理解，同时学到了更多的知识，对自身能力有了很大的提高参考文献1 何立民. 单片机应用系统设计M.北京：清华大学出版社，20052 吴金戎. 8051 单片机实践与应用M.北京:清华大学出版社，20053 胡斌.图表细说电子元器件M.北京：电子工业出版社，20054 王福瑞.单片微机测控系统设计大全M.北京：电子工业出版社，2006
