空调温度控制系统.doc

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。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表1 ADC0804主要技术指标 图3 ADC0804管脚图 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：所以，每当温度改变1度时，温度传感器LM35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】日程安排：(1)第1周熟悉设计任务。 (2)第2、3周收集查阅资料。 (3)第4周书写开题报告。 (4)第5、6、7周硬件电路设计。 (5)第8、9、10周软件设计。 (6)第11、12、13周系统调试、写设计说明书。 (7)第14、15周写答辩提纲、准备答辩三、 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，CP