空调温度控制单元设计.doc

空调温度控制单元设计1江苏广播电视大学五年制（高职）毕业设计论文设计课题：空调温度控制单元设计学校：江苏广播电视大学常熟学院年级：2006级专业：应用电子技术姓名：学号：指导教师：职称：高级工程师二零一零年十二月空调温度控制单元设计2目录前言.4第一章课题简介与方案设计.5第二章硬件设计.62.1温度采集电路.62.2温度传感部分设计.62.2.1温度传感AD590.72.3A/D转换电路.122.3.1A/D转换的常用方式.122.3.2A/D转换器的主要技术指标.132.3.3ADC0809的主要特性和内部结构.142.3.4ADC0809管脚功能及定义.162.3.5ADC0809与8031接口电路.172.4数字显示电路.172.5加热降温驱动控制电路.192.6键盘电路.212.7稳压电源电路设计.222.8电源电路.23第三章软件设计.253.1主程序流程图.253.2A/D转换子程序.26空调温度控制单元设计33.3显示子程序.273.4键盘扫描子程序.283.5温度采样.303.6主程序清单.31第四章系统调试.384.1静态测试.384.2通电测量.384.3动态测试.384.4联机统调.38设计结论.39设计体会.40主要参考文献.41空调温度控制单元设计4前言当今社会，温度测量系统被广泛的应用于社会生产、生活的各个领域。在工业、环境检测、医疗、家庭等多方面均有应用。同事单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛。在很多电子产品中将其用到温度检测和温度控制。目前温度测量系统种类繁多，功能参差不齐。有简单的应用于家庭的如空调、电饭煲、太阳能热水器、电冰箱等家用电器的温度进行检测和控制。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。温度是生活、工业、农业等，对象中的一个重要的被控参数。然而所采用的测温元件和测量方法也不相同；产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同。因此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。采用AT89S51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等有点。而且可以大幅度提高被控制温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等有点，为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在日常生活中成为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。因此，单片机对温度的控制问题是一个日常生活中的疆场会遇到的问题。本文以上述问题为出发点，设计实现了温度实时测量、显示、控制系统。在编写过程中笔者参考了许多图书和资料，我写出了主要的参考书目，在此谨向参考文献的作者表示忠心的感谢由于编者水平有限，书中尚有许多错误和不足之处望各位老师、同学批评指正，也希望得到老师的意见和建议。编者：苏梦华2010年12月空调温度控制单元设计5第一章课题简介与方案设计本课题设计一个空调机的温度控制单元。用单片机技术及相应仿真平台、进行开发，通过数据采集系统，对温度进行采集并作A/D转换，再传输给单片机。以空调机为执行器件，通过单片机程序来完成对室内温度的控制。本设计是一个典型的智能电子系统设计。以AD590为采集器、89S51为处理器、空调机相应电路为执行器来完成设计任务提出的温度控制要求。该设计分总体方案设计、硬件设计、软件设计、系统仿真及调试几个部分。选用89S51单片机为中央处理器，通过温度传感器对空气进行温度采集，将采集到的温度信号传输给单片机，再由单片机控制显示器，并比较采集温度与设定温度是否一致，然后驱动空调机的加热或降温循环对空气进行处理，从而模拟实现温度控制单元的工作情况。总体方案结构图1所示。图1空调温度控制单元结构图实现方案的技术路线为：用按钮输入标准温度值，用LED实时显示环境空气温度，用驱动电路控制压缩机完成加热和制冷调节，用ISIS软件对设计仿真，用汇编语言完成软件编程。空调温度控制单元设计6第二章硬件设计2.1温度采集电路选用温度传感器AD590，AD590具有较高的精度和重复性（重复优于0.1，其良好的非线形性可以保证优于0.1的测量精度，利用其重复性较好的特点，通过非飞线形补偿，可以达到0.1测量精度）。超低温漂移高精度运算放大器OP-07将“温度-电压”信号进行放大，便于A/D进行转换，以提高温度采集电路的可靠性。集成温度传感器的形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10Mv/K，温度0时输出为0，温度25时输出为2.982V。电流输出型的灵敏度一般为1Ua/K。这样便于A/D转换器采集数据。温度采集系统主要由AD590、OP07、ICL8069组成，如图2所示。图2温度采集系统电路2.2温度传感部分设计要求对温度和与温度有关的参量进行检测,应该考虑用热电阻传感器。按照热电阻的性质可以分为半导体热电阻和金属热电阻两大类，前者通常称为热敏电阻，后者称为热电阻。采用集成温度传感器，如常用的AD590和LM35。AD590是电流型温度传感器。空调温度控制单元设计7这种器件以电流作为输出量指示温度，其典型的电流温度灵敏度是1A/K。它是二端器件，使用非常方便，作为一种高阻电流源，它不需要严格考虑传输线上的电压信号损失和噪声干扰问题，因此特别适合作为远距离测量或控制用。另外，AD590也特别适用于多点温度测量系统，而不必考虑选择开关或CMOS多路转换开关所引起的附加电阻造成的误差。由于采用了一种独特的电路结构，并利用最新的薄膜电阻激光微调技术校准，使得AD590具有很高的精度，并且应用电路简单稳定可靠，便于设计，无需调试，与A/D连接方便。2.2.1温度传感AD590温度是最普通最基本的物理量，用电测法测量温度时，首先要通过温度传感器将温度转换成电量，温度传感器有热膨胀式（双金属元件和水银柱开关），温差电势效应电压式（热电偶），电阻效应式电阻温度计（有铂、镍、及镍铁合金和热敏电阻），半导体感受式（测温电阻、二极管和集成电路器件如AD590）。这里采用AD590作为温度传感器。AD590是AD公司利用PN结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传器。这种器件在被测温度一定时，相当于一个恒流源。该器件具有良好的线性和互换性，测量精度高，并具有清除电源波动的特性。即使电源在5V15V之间变化，其电流只是在1uA以下作微小变化。集成温度传感器实质上是一中半导体集成电路，它是利用晶体管的b-e结压降的不饱和值VBE与热力学温度T和通过发射极电流I的下述关系实现对温度的检测：式中：K为波