基于單片機的空調(diào)溫控器畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在自動控制領域中，溫度檢測與控制占有很重要地位。溫度測控系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究和在人們的生活領域，也得到了廣泛應用。因此，溫度傳感器的應用數(shù)量居各種傳感器之首。目前，溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字集成式方向飛速發(fā)展。</p><p>　　本論文概述了溫控器的發(fā)展及基本原理，介紹了溫度傳感器的原理及特性

2、。分析了各種溫度傳感器的優(yōu)劣。在此基礎上描述了系統(tǒng)研制的理論基礎，溫度采集等部分的電路設計，并對測溫系統(tǒng)的一些主要參數(shù)進行了討論。同時在介紹溫度控制系統(tǒng)功能的基礎上，提出了系統(tǒng)的總體構成。針對測溫系統(tǒng)溫度采集、接收、處理、顯示部分的總體設計方案進行了論證，進一步介紹了單片機在系統(tǒng)中的應用，分析了系統(tǒng)各部分的硬件及軟件實現(xiàn)。</p><p>　　本控制電路是以AT89C51單片機為控制核心。整個系統(tǒng)硬件部分包括溫度

3、采樣電路，自激式A/D轉(zhuǎn)換器，按鍵電路，驅(qū)動電路，時序電路，和8段譯碼器，LED數(shù)碼顯示器。在配合用匯編語言編制的程序使軟件實現(xiàn)，實現(xiàn)空調(diào)溫度智能轉(zhuǎn)換的基本功能。本控制電路成本低廉，功能實用，操作簡便，有一定的實用價值。本文從3個方面展開論述，首先是硬件電路的描述；接著軟件部分的設計；最后實現(xiàn)功能。</p><p>　　關鍵詞：AT89C51單片機 溫度控制 LED數(shù)碼顯示</p><p>

4、;<b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In the field of automatic control, temperature detection and control of a very important position. Temperature monitoring and control system, have been widely used in

5、the industrial and agricultural production, scientific research and in the field of people's lives. Therefore, the number of temperature sensor applications of various sensors of the first home. At present, the tempe

6、rature sensor is moving from analog to digital integrated direction in the rapid development.</p><p>　　This paper provides an overview of temperature controller and the basic principles of development, intro

7、duced the principle of temperature sensor and characteristics. Analysis of the merits of the various temperature sensors. On this basis describes the theoretical basis for system development, acquisition, such as tempera

8、ture part of the circuit design, measurement and some of the key parameters of the system are discussed. At the same time, introducing the function of the temperature control s</p><p>　　This paper describes

9、a single-chip microcomputer AT89C51 as the core temperature of the air-conditioning control system. The system is measured in the general environment to determine the value of the temperature conditions, the use of singl

10、e-chip microcomputer to control air-conditioning refrigeration and heating system to achieve the required temperature. Preliminary plan is to issue under the ordinary temperature, the system design and choice of devices

11、is also on this basis.</p><p>　　Key words: AT89C51single-chip Temperature Control LED display</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 引言1</b></p><p&

12、gt;　　第2章 系統(tǒng)總體設計方案2</p><p>　　2.1 課題背景2</p><p>　　2.2 單片機選擇與論證2</p><p>　　2.3 顯示器件選擇與論證2</p><p>　　2.4 所選器件的分析3</p><p>　　2.5 空調(diào)溫控器的功能設計4</p><p&

13、gt;　　2.6 理論分析與計算7</p><p>　　2.7 數(shù)模轉(zhuǎn)換器8</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設計10</p><p>　　3.1 顯示電路10</p><p>　　3.2 權電路11</p><p>　　3.3 輸出電路11</p><p>　　3.4 按鍵電路

14、12</p><p>　　3.5 驅(qū)動電路12</p><p>　　3.6 溫度采集電路13</p><p>　　3.7 壓縮機驅(qū)動電路15</p><p>　　3.9 A/D轉(zhuǎn)換電路16</p><p>　　3.10 溫度采集17</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設計18&l

15、t;/p><p>　　4.1 軟件設計思路18</p><p>　　4.2 程序流程框圖19</p><p>　　4.3 AD590數(shù)據(jù)通信概述21</p><p>　　4.4程序內(nèi)容編寫22</p><p><b>　　結論26</b></p><p><b&

16、gt;　　參考文獻27</b></p><p><b>　　附錄28</b></p><p><b>　　致謝30</b></p><p><b>　　第1章 引言</b></p><p>　　現(xiàn)代信息技術的三大基礎是信息采集控制(例如本次研究涉及到的溫度控制

17、器技術)、信息傳輸(通信技術)和信息處理(計算機技術)。溫度控制器屬于信息技術的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度控制器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究和生活等領域，數(shù)量日漸上升。近百年來,溫控器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下兩個階段：(1)模擬，集成溫度控制器；(2)智能數(shù)碼溫控器。目前,國際上新型溫控器正從模擬式向數(shù)字式，由集成化向智能化，網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。</p><p>　　溫度控制器是一種溫度控制裝置，它根據(jù)用戶所需溫度與設

18、定溫度之差值來控制中央空調(diào)末端之水閥（風閥）及風機，從而達到改變用戶所需溫度的目的。實現(xiàn)以上目的的方法理論上有很多，但目前業(yè)界主要有機械式溫度控制器及智能電子式兩大系列。 普通風機盤管空調(diào)溫控器基本上是一個獨立的閉環(huán)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要由溫度傳感器、雙位控制器、溫度設定機構、手動三速開關和冷熱切換裝置組成。其控制原理是空調(diào)溫控器根據(jù)溫度傳感器測得的室溫與設定值的比較結果發(fā)生雙位控制信號，控制冷熱水循環(huán)管路電動水閥（兩通閥或三通閥）

19、的開關，即用切斷和打開盤管內(nèi)水流循環(huán)的方式，調(diào)節(jié)送風溫度（供冷量）。 第一代空調(diào)溫控器主要是電氣式產(chǎn)品，空調(diào)溫控器的溫度傳感器采用雙金屬片或氣動溫包，通過“給定溫度盤”調(diào)整預緊力來設定溫度，風機三速開關和季節(jié)轉(zhuǎn)換開關為潑檔式機械開關。這類空調(diào)溫控器產(chǎn)品普遍存在“溫度設定分度值過粗”、“時間常數(shù)太大”、“機械開關易損壞”等問題。  第二代空調(diào)溫控器為電子式產(chǎn)品，溫度傳感器采用熱敏電阻或熱電阻，部分產(chǎn)品的溫度設定和

20、風速開關通過觸摸鍵和液晶顯示屏實現(xiàn)人機交互界面，冷熱切換自動完成，運算放大電路</p><p>　　第2章 系統(tǒng)總體設計方案</p><p><b>　　2.1 課題背景</b></p><p>　　電子技術的發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計算機的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學研究得到了質(zhì)的飛躍，那么單片機技

21、術的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制測控領域帶來了一次新的革命。目前，單片機在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領域得到了極為廣泛的應用。特別是其中的C51系列的單片機的出現(xiàn)，具有更好的穩(wěn)定性，更快和更準確的運算精度，推動了工業(yè)生產(chǎn)，影響著人們的工作和學習。</p><p>　　在現(xiàn)代社會中，溫度控制不僅應用在工廠生產(chǎn)方面，其作用也體現(xiàn)到了各個方面，隨著人們生活質(zhì)量的提高，酒店廠房及家庭生活中都會見到溫度控制的影子，溫度控制將更好的服務于社

22、會.而今，空調(diào)等家用電器隨著生產(chǎn)技術的發(fā)展和生活水平的提高越來越普及，一個簡單，穩(wěn)定的溫度控制系統(tǒng)能更好的適應市場。</p><p>　　而本次設計就是要通過以MCS-51系列單片機為控制核心，實現(xiàn)空調(diào)機溫度控制器的設計。</p><p><b>　　2.2單片機選擇</b></p><p>　　AT89C51單片機。AT89C51是美國ATM

23、EL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS８位單片機，片內(nèi)含4k字節(jié)的可反復擦寫1000次的只讀程序存儲器（PEROM）和128字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元。</p><p><b>　　2.3顯示器件選擇</b></p><p>　　數(shù)碼管。數(shù)碼管顯示能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動發(fā)光，能與CMOS、ITL電路兼

24、容。發(fā)光響應時間極短(<0．1μs)，高頻特性好，單色性好，亮度高。體積小，重量輕，抗沖擊性能好。壽命長，使用壽命在10萬小時以上，甚至可達100萬小時。但顯示功能有限，只能顯示數(shù)字和個別字母。</p><p>　　2.4所選器件的分析</p><p>　　2.4.1 STEC89C51引腳圖如下：</p><p>　　圖2-1 STC89C51 引腳圖&l

25、t;/p><p>　　2.4.2 LED顯示屏電路圖如下：</p><p>　　圖2-2 LED顯示電路</p><p>　　2.4.3 LM324示意圖如下：</p><p>　　圖2-3 LM324示意圖</p><p>　　2.5空調(diào)溫控器的功能設計</p><p>　　通過溫度傳感器對空氣

26、進行溫度采集，將采集到的溫度信號傳輸給單片機，再由單片機控制顯示器，并比較采集溫度與設定溫度是否一致，然后驅(qū)動空調(diào)機的加熱或降溫循環(huán)對空氣進行處理，從而模擬實現(xiàn)空調(diào)溫度控制單元的工作情況?？照{(diào)溫控器主要單片機，時序電路，溫度采樣電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，溫度顯示電路，溫度輸入電路，驅(qū)動電路等組成。系統(tǒng)原理圖見圖2-4所示：</p><p>　　圖2-4 空調(diào)機溫度控制系統(tǒng)框圖</p><p>

27、　　2.5.1溫度傳感器產(chǎn)品分類與選擇</p><p>　　溫度是日常生活中經(jīng)常遇到的一個物理量，它也是科研和生產(chǎn)中最常見、最基本的產(chǎn)量之一。在很多場合都需要對溫度進行測控，而溫度測控離不開溫度傳感器，因此，掌握正確的測溫方法及溫度傳感器的使用方法極為重要。</p><p>　　2.5.2 常用的測溫方法</p><p>　　物體受熱后溫度就要升高，任何兩個溫度不同

28、的物體相接觸都必然產(chǎn)生熱交換，直到兩者的溫度達到平衡為止。據(jù)此，可以選擇某種溫度傳感器與被測物體接觸進行溫度測量，這種方法稱為接觸式測溫。接觸式測溫常用于較低溫度的測量。</p><p>　　此外，物體受熱后溫度升高的同時還伴有熱輻射，因此，可利用溫度傳感器接收被測物體在不同溫度下輻射能量的不同來測量溫度，這種測溫方法稱為非接觸式測溫。非接觸式測溫常用于高溫測量。</p><p>　　2.

29、5.3 溫度傳感器產(chǎn)品分類</p><p>　　目前，溫度傳感器沒有統(tǒng)一的分類方法。按輸出量分類有模擬式溫度傳感器和數(shù)字式溫度傳感器。按測溫方式分類有接觸式溫度傳感器和非接觸式溫度傳感器。按類型分類有分立式溫度傳感器（含敏感元件）、模擬集成式溫度傳感器和智能溫度傳感器（即數(shù)字溫度傳感器）。</p><p>　　模擬式溫度傳感器輸出的是隨溫度變化的模擬量信號。其特點是輸出響應速度較快和MPU

30、（微處理器）接口較復雜。數(shù)字式溫度傳感器輸出的是隨溫度變化的數(shù)字量，同模擬輸出相比，它輸出響應較慢，但容易與MPU接口。下面對工程中常用的溫度傳感器做簡單介紹。</p><p>　　1.熱敏電阻式溫度傳感器</p><p>　　電阻式溫度傳感器分為熱電阻式溫度傳感器和熱敏電阻溫度傳感器，他們的特點是自身的電阻值隨溫度而變化。</p><p>　　熱敏電阻式利用半導體

31、材料制成的敏感組件，通常所用的熱敏電阻溫度傳感器都是具有負溫度系數(shù)的熱敏電阻，它的電阻率受溫度的影響很大，而且隨溫度的升高而減少，簡稱NTC。其優(yōu)點是靈敏度高，體積小，壽命長，工作穩(wěn)定，易于實現(xiàn)遠距離；缺點是互換性差，非線性嚴重。 </p><p>　　2.熱電阻式溫度傳感器</p><p>　　利用熱電阻溫度系數(shù)隨溫度變化的特性而制成的溫度傳感器。稱為熱電阻溫度傳感器。對于大多

32、數(shù)金屬導體，其電阻值都具有隨溫度升高而增大的特性。由于純金屬的溫度系數(shù)比合金的高，因此均采用純金屬作為熱電阻組件。常用的金屬導體材料有鉑、銅、鐵和鎳。</p><p>　　3.熱電偶式溫度傳感器</p><p>　　熱電偶是一種傳統(tǒng)的溫度傳感器，其測溫范圍一般為-50到+1600℃，最高可達+2800℃，并且有較高的測量精度。另外，熱電偶產(chǎn)品已實現(xiàn)標準化、系列化，使用時易于選擇，可方便地用

33、計算機做線性補償，因此，至今在測溫領域內(nèi)仍被廣泛使用。它的理論基礎是建立在熱電效應上，將熱能轉(zhuǎn)化為電能。</p><p>　　4.模擬集成溫度傳感器</p><p>　　集成傳感器是采用硅半導體集成工藝而制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世紀80年代問世的。它是將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出功能的專用IC，它屬于最簡單的一種集成

34、溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一（僅測量溫度）、測溫誤差小、價格低、響應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗，適合遠距離測溫、控溫，不需要進行非線性校準。外圍電路簡單，它是目前在國內(nèi)外應用較為普遍的一種集成傳感器。</p><p><b>　　5.智能溫度傳感器</b></p><p>　　智能溫度傳感器（亦稱數(shù)字溫度傳感器）是在20世紀90年代中期問

35、世的。智能溫度傳感器是微電子技術、計算機技術和自動測試技術的結晶，它也是集成溫度傳感器領域中最具活力和發(fā)展前途的一種新產(chǎn)品。目前，行許多著名的集成電路生產(chǎn)已開發(fā)出上百種智能溫度傳感器產(chǎn)品。</p><p>　　智能溫度傳感器具有以下三個顯著特點：第一，能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關的溫度控制量，適配各種微控制器（MCU）；第二，能以最簡方式構成高性價比、多功能的智能化溫度測控系統(tǒng)；第三，它是在硬件的基礎上通過軟件來實現(xiàn)測試

36、功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。</p><p>　　智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D傳感器、存儲器（或寄存器）和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路控制器、中央控制器（CPU）、隨機存取儲存器（RAM）和只讀存儲器（ROM）。</p><p>　　2.5.4 溫度傳感器的選擇</p><p>　　在介紹溫度傳感器的選擇原則之前，首先介紹在測控系統(tǒng)中選擇

37、傳感器的總原則，本原則適用于各種傳感器的選擇。</p><p>　　1.選擇傳感器的總原則</p><p>　　現(xiàn)代傳感器在原理和結構上千差萬別，如何根據(jù)具體的測控目的、測控對象以及測控環(huán)境合理地選擇傳感器，是單片機測控系統(tǒng)首先要解決的問題。當傳感器選定之后，與之相配套的測控電路也就可以確定了。測控結果的成敗，在很大程度取決于傳感器的選擇是否合理。作為單片機測控系統(tǒng)前向通道的關鍵部件，在選

38、擇傳感器時應考慮一下幾個方面：</p><p>　　（1）根據(jù)測控對象與測控環(huán)境確定傳感器的類型</p><p>　　首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，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：1）傳感器的量程；2）被測位置對傳感器體積的要求；

39、3）測量方式為接觸式還是非接觸式；4）傳感器信號的引出是有線還是無線；5）是購買傳感器還是自行研制傳感器以及價格因素等。</p><p>　　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。</p><p><b>　?。?）靈敏度的選擇</b></p><p>　　通常情況下，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感

40、器的靈敏度越高越好。</p><p><b>　?。?）頻率響應特性</b></p><p>　　傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，傳感器的頻率響應好，可測的信號頻率范圍就寬，傳感器的輸出信號必須在允許的頻率范圍內(nèi)保持不失真，實際上傳感器的響應總有一定得延遲，希望延遲時間越來越好。</p><p><b>　　（4）線性范圍

41、</b></p><p>　　傳感器的線形范圍是指輸出信號與輸入量成正比的范圍。從理論上講，在此范圍內(nèi)靈敏度應保持定值。傳感器的線性范圍越寬，其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當傳感器的種類確定之后首先要看其量程是否滿足要求。</p><p><b>　　（5）穩(wěn)定性</b></p><p>　　傳感器使用一段時

42、間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結構外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強的環(huán)境適應能力。</p><p><b>　?。?）精度的選擇</b></p><p>　　精度是傳感器的一個重要的性能指標，它是關系到整個測控系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此

43、，傳感器的精度只要能滿足整個測控系統(tǒng)的精度要求就可以了，不必選得太高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。</p><p>　　2.溫度傳感器的選擇</p><p>　　溫度傳感器技術被廣泛應用于消費類電子產(chǎn)品、玩具、家用電子產(chǎn)品、工業(yè)測控系統(tǒng)以及個人計算機應用中。傳統(tǒng)上分立式溫度傳感器是最常用的溫度傳感器元件，而集成溫度傳感器特點是測溫誤差小、價格低、響

44、應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗，適合遠距離測溫、控溫，不需要進行非線性校準，外圍電路簡單，它是目前在國內(nèi)外應用最為普遍的一種溫度傳感器。</p><p>　　綜上所述，不同的傳感器具有不同的應用場合，由于在溫度測控系統(tǒng)中，傳感器是前向通道的關鍵部件，因此選擇合適的傳感器是非常重要的。選擇的原則要考慮溫度范圍、溫控精度、測溫場合、價格等幾方面的因素。</p><p>　　2.6理論分析

45、與計算</p><p><b>　　2.6.1分辨率</b></p><p>　　分辨率用于表征D/A轉(zhuǎn)換器對輸入微小量變化的敏感程度。</p><p>　　①D/A轉(zhuǎn)換器模擬輸出電壓可能被分離的等級數(shù)－－可用輸入數(shù)字量的位數(shù)n表示D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率；</p><p>　　②可用D/A轉(zhuǎn)換器的最小輸出電壓與最大輸出電壓

46、之比來表示分辨率。</p><p><b>　　2.6.2轉(zhuǎn)換精度</b></p><p>　　D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度是指輸出模擬電壓的實際值與理想值之差，即最大靜態(tài)轉(zhuǎn)換誤差。</p><p>　　2.6.3輸出電壓（或電流）的建立時間（轉(zhuǎn)換速度）</p><p>　　從輸入的數(shù)字量發(fā)生突變開始，到輸出電壓進入與穩(wěn)定值相

47、差±0.5LSB范圍內(nèi)所需要的時間，稱為建立時間tset。目前單片集成D/A轉(zhuǎn)換器（不包括運算放大器）的建立時間最短達到0.1微秒以內(nèi)。</p><p>　　圖2-5 輸出電壓與時間關系圖</p><p><b>　　2.6.4溫度系數(shù)</b></p><p>　　在輸入不變的情況下，輸出模擬電壓隨溫度變化產(chǎn)生的變化量。一般用滿刻度輸

48、出條件下溫度每升高1℃，輸出電壓變化的百分數(shù)作為溫度系數(shù)。</p><p><b>　　2.7數(shù)模轉(zhuǎn)換器</b></p><p>　　2.7.1權電阻網(wǎng)絡DAC的原理分析</p><p>　　圖2-6 權電阻網(wǎng)絡原理圖</p><p>　　集成運算放大器，作為求和權電阻網(wǎng)絡的緩沖，并將電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。開關Si的位置受

49、數(shù)據(jù)鎖存器輸出的數(shù)碼di控制：當di=1時，Si將對應的權電阻接到參考電壓UREF上；當di=0時，Si將對應的權電阻接地。</p><p><b>　　2.7.2虛短</b></p><p>　　運算放大器總的輸入電流</p><p><b>　　2.7.3虛斷</b></p><p><b

50、>　　運算放大器輸出電壓</b></p><p>　　令 RF=R/2 ，則</p><p>　　即：輸出的模擬電壓uO正比于輸入的數(shù)字量Dn，從而實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　當Dn=Dn-1…D0=0時，uO=0；</p><p>　　當Dn=Dn-1…D0=11…1時, uO的變化范圍是:<

51、/p><p>　　權電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器</p><p>　　特點：結構簡單，電阻元件數(shù)較少；</p><p>　　缺點：阻值相差較大，制造工藝復雜。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設計</p><p><b>　　3.1顯示電路</b></p><p>　　LED顯示屏

52、與傳統(tǒng)的CRT相比，LED不但體積小，厚度薄，耗能少（1到10微瓦、平方厘米），工作電壓低（1.5到6v）能與集成電路直接連用。并且在與集成電路焊接是比數(shù)碼管接線簡單。容易操作。</p><p>　　圖3-1 顯示電路圖</p><p><b>　　3.2權電路</b></p><p>　　權電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器電路如下圖3-2所示，它由理想運

53、算放大器、電阻網(wǎng)絡、電子模擬開關等組成。當di=1時（i=0,1,2,3），電子模擬開關接VREF， 當di=0時，電子模擬開關接地。</p><p>　　圖3-2 權電路示意圖</p><p><b>　　圖3-3權電路圖</b></p><p><b>　　3.3輸出電路</b></p><p>

54、;　　電路經(jīng)過輸入的數(shù)字電路通過單片機的程序，輸出通過權電路，然后2R½等比分流，再通過LM324輸入給電壓表。</p><p>　　圖3-4 輸出電路圖</p><p><b>　　3.4按鍵電路</b></p><p>　　此電路實現(xiàn)四種不同功能的轉(zhuǎn)換。按鍵一實現(xiàn)平板旋轉(zhuǎn)360°功能，按鍵二實現(xiàn)一枚硬幣平衡擺動的功能，按

55、鍵三實現(xiàn)八枚硬幣平衡擺動的功能，按鍵四實現(xiàn)始終指向一點的功能。電路圖如圖3-5。</p><p>　　圖3-5 按鍵電路圖</p><p><b>　　3.5驅(qū)動電路</b></p><p>　　本次的電路主要是有程序通過AT89C51驅(qū)動的。顯示電路是由P0口和P2.0 、P2.1、P2.2口驅(qū)動的。權電路是由P1口來驅(qū)動的。輸出電路是由單片

56、機通過權電路驅(qū)動。</p><p>　　圖3-6 驅(qū)動電路引腳圖</p><p>　　3.6 溫度采集電路</p><p>　　本系統(tǒng)中采集溫度使用的是AD590數(shù)字溫度傳感器。</p><p>　　AD590是Dallas 半導體公司生產(chǎn)的世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。與之前的傳感器相比，AD590體積更小、適用電壓更寬、

57、更經(jīng)濟。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。AD590 “一線總線”數(shù)字化溫度傳感器支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 -55℃到+125℃，在-10到+85℃范圍內(nèi),精度為±0.5℃?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V到5.

58、5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設計更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。AD590可以程序設定9到12位的分辨率，精度為±0.5℃。當分辨率為12位時，轉(zhuǎn)換時間為750ms。使得用戶可選擇更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍和分辨率設定，同時用戶設定的報警溫度存儲在EEPROM中，掉電后依然保存。</p><p>　　AD590一般為三極管型封裝，其引腳圖如圖3-7所示。這三個引腳分別為：GND——電源地

59、；QD——數(shù)字信號輸入/輸出端；VDD——外接供電電源（可選5V）。</p><p>　　圖3-7 AD590引腳圖</p><p>　　在單片機89c51中，輸入/輸出端口分別P0、P1、P2、P3。其中P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻吧端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3作輸入口

60、使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被電阻拉低的引腳會輸出一個電流。P3端口還用于一些復用功能，其復用功能如表1所列。</p><p>　　表3-1 單片機89c51-P3口的功能及在本系統(tǒng)中的應用</p><p>　　在該系統(tǒng)中，AD590的數(shù)字信號輸入/輸出端連接到89c51的P3.3中，作為89c51的數(shù)據(jù)輸入。</p><p>　　3.7壓縮機驅(qū)動電路<

61、/p><p>　　壓縮機驅(qū)動控制，AT89C51的RXD的引腳與7404的引腳相連接，從RXD發(fā)出的控制信號經(jīng)7404和ULN2003到達壓縮機，驅(qū)動壓縮機的運行和停止。</p><p>　　是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點,適應于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。</p><p>　　其中ULN2003是由7

62、個NPN具有用共陰二極管夾緊來轉(zhuǎn)換電感負載的高壓輸出特征的達林頓晶體管組成。當前一對單精度型的額定電流為500mA，有比較高的電流容量，它的應用軟件包括繼電器驅(qū)動器、顯示驅(qū)動器，線驅(qū)動器和邏輯緩沖器等。在本驅(qū)動電路中的作用是增大電流驅(qū)動能力。該芯片采用16腳的DIP 封裝,其中第9為公共輸出端COM，有一個輸出端為高電平，COM就為高電平。</p><p>　　圖3-8 壓縮機驅(qū)動電路</p>&l

63、t;p><b>　　3.8系統(tǒng)工作原理</b></p><p>　　該空調(diào)控制系統(tǒng)用到89c51單片機作為系統(tǒng)的CPU進行控制控制，由數(shù)字傳感器AD590進行數(shù)據(jù)采集，89c51對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，得到各種信號。而這些信號將分別作為LED數(shù)碼管顯示的信號輸入和啟動制冷設備、電暖設備的輸入。同時將利用單片機的其它使能端口實現(xiàn)系統(tǒng)的復位，手動調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié)。</p>&l

64、t;p>　　系統(tǒng)的硬件部分主要可分為溫度采集電路，信號處理與控制控制，溫度顯示電路，溫度調(diào)節(jié)電路，控制指示電路五大部分。</p><p>　　由于空調(diào)溫度控制器的核心就是單片機，單片機的選擇將直接關系到控制系統(tǒng)的工作是否有效和協(xié)調(diào)。本設計采用MCS-51系列的AT89C51單片機，因為AT89C51單片機應用廣泛，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強，性價比高。</p><p>　　AT89C51

65、包含了8位CPU，片內(nèi)振蕩器，4K字節(jié)ROM,128字節(jié)RAM,2個16位定時器，計數(shù)器，中斷結構，I/O接口等?？蛇M行計算，定時等一系列功能。</p><p>　　3.9 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　3.9.1 ADC0801介紹</p><p>　　ADC0801是8位全MOS中速A/D 轉(zhuǎn)換器、它是逐次逼近式A/D 轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，可

66、以和單片機直接口接。其主要引腳功能如下：</p><p>　　（1）RD，WR：讀選通信號和選通信號（低電平有效）。</p><p>　?。?）CLK：時鐘脈沖輸入端，上升有效。</p><p>　?。?）DB0—DB7是輸入信號。</p><p>　?。?）CLKR：內(nèi)部時鐘發(fā)生器外接電阻端，與CLKIN端配合可由芯片自身產(chǎn)生時鐘脈沖，其頻

67、率為1/1.1RC。</p><p>　?。?）CS：片選信號輸入端，低電平有效，一旦CS有效，表明A/D轉(zhuǎn)換器被選中，可啟動。</p><p>　?。?）WR：寫信號輸入，接受微機系統(tǒng)或其它數(shù)字系統(tǒng)控制芯片的啟動輸入端，低電平有效，CS、WR同時為低電平時，啟動轉(zhuǎn)換。</p><p>　　(7)INTR：轉(zhuǎn)換結束輸出信號，低電平有效，輸出低電平表示本次轉(zhuǎn)換已完成。

68、該信號常作為向微機系統(tǒng)發(fā)出的中斷請求信號。</p><p>　?。?）CLK:為外部時鐘輸入端，時鐘頻率高，A/D轉(zhuǎn)換速度快。允許范圍為10-1280KHZ，典型值為640KHZ，此時，A/D轉(zhuǎn)換時間為10us。通常由MCS—51單片機ALE端直接或分頻后與其相連。當MCS單片機與讀寫外，RAM操作時，ALE信號固定為CPU時鐘頻率的1/6，若單片外接的晶振為6MHZ，則1/6為1MHZ，A/D轉(zhuǎn)換時間為64us

69、。 </p><p>　　3.9.2 A/D轉(zhuǎn)換電路工作原理</p><p>　　A/D 轉(zhuǎn)換電路如圖3-9所示。ADC0801的A/D轉(zhuǎn)換結果輸出端DB0—DB7與AT89C51的P0.0-P0.7相連，INTR與P2.0口相連，INTR端用于給出A/D轉(zhuǎn)換完成信號，所以通過查詢P2.0便可以獲知

70、A/D轉(zhuǎn)換是否完成。RD與AT89C51 RD相連，WR也是跟AT89C51 WR相連。CS、VIN+接地。（低電平有效）</p><p>　　ADC0801的兩模擬信號輸入端，用以接受單極性、雙極性和差摸輸入信號，與WR同時為低電平A/D轉(zhuǎn)換器被啟動切在WR上升沿后100 模數(shù)完成轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結果存入數(shù)據(jù)鎖存器，同時，INTR自動變?yōu)榈碗娖剑硎颈敬无D(zhuǎn)換已結束。如CS、RD同時來低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器三態(tài)門打開，數(shù)

71、字信號送出，而在RD高電平到來后三態(tài)門處于高阻狀態(tài)。</p><p>　　圖3-9 A/D轉(zhuǎn)換電路圖</p><p><b>　　3.10 溫度采樣</b></p><p>　　3.10.1 AD590型溫度傳感器</p><p>　　AD590是電流型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值。在被測溫度一定時，

72、AD590相當于一個恒流源，AD590溫度感測器是一種已經(jīng)IC化的溫度感測器,它會將溫度轉(zhuǎn)換為電流,由于此信號為模擬信號，因此，要進行進一步的控制及數(shù)碼顯示，還需將此信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。它的主要特性如下：</p><p>　　(1)流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù)；即：式中：</p><p>　　------------------------(1)<

73、/p><p>　　Ir—流過器件（AD590）的電流，單位為mA；T—熱力學溫度，單位為K。</p><p>　　(2)AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃；</p><p>　　(3)AD590的電源電壓范圍為4V～30V；</p><p>　　3.10.2 溫度采樣工作原理</p><p>　　因為AD590是

74、將溫度轉(zhuǎn)換為電流，而單片機對電壓信號更好測量，所以要將電流轉(zhuǎn)化為電壓，同時對電壓信號進行放大后輸入A/D轉(zhuǎn)換ADC0801的VI-端口。 </p><p>　　電流轉(zhuǎn)化為電壓表達式如下：</p><p>　　---------------------(2)</p><p>　　由反相比例運算放大電路，根據(jù)“虛斷”，“虛短”，集成運放凈輸入電壓為零，凈輸入電流為零，凈

75、輸入電流為零等推算出表達式為：</p><p>　　---------------(3)</p><p>　　最后由(1),(2),(3)得到：</p><p>　　--------------(4)</p><p>　　3.10.3 溫度顯示工作原理</p><p>　　溫度顯示電路如圖3-10所示：由2片TTL7

76、447和2片七段LED組成，LED采用共陽級接法。7447的QA-QG接BCD的a-g,段選信號由AT89C51的P1口提供，LED顯示數(shù)據(jù)由7447的輸出決定,即由P1口信號的取值決定。</p><p>　　圖3-10 TTL7447 BCD顯示電路</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設計</p><p><b>　　4.1軟件設計思路</b&g

77、t;</p><p>　　軟件設計的任務包括啟動A/D轉(zhuǎn)換、A/D轉(zhuǎn)換結果、設置溫度、溫度控制等，其中啟動A/D轉(zhuǎn)換、讀A/D轉(zhuǎn)換結果、設置溫度等工作在主程序中完成，溫度控制在中斷服務程序中完成，即每隔一段時間對比測量溫度與設定溫度之間的大小關系，根據(jù)對比結果給出控制信號，令壓縮機的運行或停止，實現(xiàn)溫度調(diào)控。</p><p><b>　　4.2程序流程框圖</b>&l

78、t;/p><p>　　主程序流程圖如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1主程序流程圖</p><p>　　根據(jù)上述AD590的通信原理，AD590的工作流程如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 AD590工作流程圖</p><p>　　溫度設定和溫度顯示流程圖分別如圖4-3和圖4-4所示。</p&g

79、t;<p>　　圖4-3 溫度設置軟件流程圖 圖4-4 溫度顯示軟件流程圖</p><p>　　4.3 AD590數(shù)據(jù)通信概述</p><p>　　和AD590通信，其命令序列有3步：初始化、ROM命令（跟隨需要交換的數(shù)據(jù)）和功能命令（跟隨需要交換的數(shù)據(jù)）。</p><p>　　每次訪問AD590，必須嚴格遵守這個命

80、令時序，如果出現(xiàn)序列混亂，則單總線則單總線器件不會響應主機。這個準則對于搜索ROM命令和報警搜索命令例外，在執(zhí)行兩者中任何一條命令之后，主機不能執(zhí)行其后的功能命令，而必須返回至第一步。</p><p><b>　　初始化</b></p><p>　　單總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，初始化過程由主機發(fā)出的復位脈沖和從機響應的應答脈沖組成，應答脈沖使主機知道總線

81、上有從機設備且準備就緒。</p><p><b>　　ROM命令</b></p><p>　　在主機檢測到應答脈沖后，就可以發(fā)出ROM命令。ROM命令與各個從機設備的唯一64位ROM代碼相關，允許主機在單總線上連接多個從機設備時，指定操作某個從機設備。ROM命令還允許能夠檢測到總線上有多少個從機設備及其設備類型，或者有沒有設備處于報警狀態(tài)。</p>&l

82、t;p>　　(1)搜索ROM[F0h]</p><p>　　當系統(tǒng)初始上電時，主機必須找出總線上所有從機設備的ROM代碼，這樣主機才能夠判斷出從機的數(shù)目和類型。主機通過重復執(zhí)行搜索ROM循環(huán)（搜索ROM命令跟隨著位數(shù)據(jù)交換），以找出總線上所有的從機設備。如果總線只有一個從機設備，則可以采用讀ROM命令來替代搜索ROM命令。在每次執(zhí)行完搜索ROM循環(huán)后，主機必須返回至命令序列的第一步：初始化。</p&g

83、t;<p>　?。?）讀ROM[33h]（僅適合于單節(jié)點）</p><p>　　該命令僅適用于總線上只有一個從機設備，它允許主機直接讀出從機的64位ROM代碼，而無須執(zhí)行搜索ROM過程。如果該命令用于多節(jié)點，系統(tǒng)則必然發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，因為每個從機設備都會響應該命令。</p><p>　　（3）匹配ROM[55h]</p><p>　　匹配ROM命令跟隨6

84、4位ROM代碼，從而允許主機訪問多節(jié)點系統(tǒng)中某個指定的從機設備。僅當從機完全匹配64位ROM代碼時，才會響應主機隨后發(fā)出的功能命令，其他設備將處于等待復位脈沖狀態(tài)。</p><p>　　（4）跳躍ROM[CCh](僅適合于單節(jié)點)</p><p>　　主機能夠采用該命令同時訪問總線上的所有從機設備，而無須發(fā)出任何ROM代碼信息。例如，主機通過在發(fā)出跳越ROM命令后，跟隨轉(zhuǎn)換溫度命令[44h

85、]就可以同時命令總線上所有的AD590開始轉(zhuǎn)換速度，這樣大大節(jié)省了主機的時間。注意：如果跳越ROM命令跟隨的是讀操作命令，則該命令只能應用于單節(jié)點系統(tǒng)，否則將由于多個節(jié)點都響應該命令而引起數(shù)據(jù)沖突。</p><p>　　（5）報警搜索[Ech]</p><p>　　除那些設置了報警標志的從機響應外，該命令的工作方式完全等同于搜索ROM命令，該命令允許主機設備判斷哪些從機設備發(fā)生了報警（如最

86、近的測量溫度過高或過低等）。同搜索ROM命令一樣，在完成報警搜索循環(huán)后，主機必須返回至命令序列的第一步。</p><p><b>　　功能命令</b></p><p>　　在主機發(fā)出ROM命令，以訪問某個指定的AD590，接著就可以發(fā)出AD590的某個功能命令。這些命令允許主機寫入或讀出AD590的存儲器，啟動溫度轉(zhuǎn)換以及判斷從機的供電方式。</p>&

87、lt;p>　　（1）讀RAM存儲器[BEh]</p><p>　　此命令讀RAM存儲器的內(nèi)容，開始讀字節(jié)0，并繼續(xù)讀到第九個字節(jié)（CRC）。如果不是所有位置均可讀，那么主機可以再任何時候發(fā)出一復位命令以中止讀操作。</p><p>　　(2) 復制RAM存儲器（48h）</p><p>　　此命令讀RAM存儲器的內(nèi)容，開始讀字節(jié)0，并繼續(xù)讀到第九個字節(jié)（CRC

88、）。如果不是所有位置均可讀，那么主機可以再任何時候發(fā)出一復位命令以中止讀操作。</p><p>　?。?）重新調(diào)出EERAM[B8h]</p><p>　　此命令把存儲在EERAM中TH、TL、CONF的值重新調(diào)至RAM存儲器。這種重新調(diào)出的操作在對AD590上電時也自動發(fā)生，因此只要器件一接電，暫存存儲器內(nèi)就有有效的數(shù)據(jù)可供使用。</p><p>　　（4）讀電源

89、[B4h]</p><p>　　在此命令送至AD590之后最先發(fā)出的讀數(shù)據(jù)時間片，器件都會給其電源方式的信號：0=強上拉電阻供電；1=電源供電。</p><p>　?。?）寫RAM存儲器[44h]</p><p>　　寫數(shù)據(jù)到RAM存儲器，地址為第2、第3、第4字節(jié)（TH、TL、CONF）。</p><p>　　（6）溫度變換[44h]<

90、;/p><p>　　此命令開始溫度變換，不需要另外的數(shù)據(jù)。溫度變換將被執(zhí)行，接著AD590便保持在空閑狀態(tài)。</p><p><b>　　4.4程序內(nèi)容編寫</b></p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　JMP START1</p><p>　　ORG

91、 000BH ；定時器/計數(shù)器0溢出中斷</p><p>　　JMP TIM0 ；轉(zhuǎn)中斷程序</p><p>　　START1: MOV TMOD,#01H ；設定定時器0</p><p><b>　　工作方式1</

92、b></p><p>　　MOV TH0 , #HIGH(65536-50000) ； 設定初值</p><p>　　MOV TL0,#LOW(65536-50000)</p><p>　　SETB TR0 ； 啟動定時器0</p><p>　　MOV

93、 IE,#82H ；定時器0開放中斷</p><p>　　MOV 24H,#0FFH</p><p>　　ANL P1,#00H</p><p>　　MOV R0,#14 ；延時</p><p>　　START: M

94、OVX @R0,A ；啟動A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　WAIT: JNB P2.1,SET0 ；檢測溫度輸入</p><p>　　JB P2.0,ADC ；檢測轉(zhuǎn)換是否完成</p><p>　　JMP

95、 WAIT</p><p>　　ADC: MOVX A,@R0 ；將轉(zhuǎn)換好的值送入A</p><p><b>　　LCALL L1</b></p><p>　　LCALL DISP</p><p>　　JMP START</p><

96、;p>　　L1: CLR C ；清0</p><p>　　MOV 20H,#00H</p><p>　　MOV 21H,#00H</p><p>　　MOV R3,#08H ；顯示位數(shù)</p><p

97、>　　NEXT: RLC A ；將A的內(nèi)容和Cy左移一位，顯示準備</p><p>　　MOV R2,A</p><p>　　MOV A,20H</p><p>　　ADDC A,20H</p><p>　　DA A

98、 ；對A進行十進制調(diào)整</p><p>　　MOV 20H,A</p><p>　　MOV A,21H</p><p>　　ADDC A,21H</p><p>　　MOV 21H,A</p><p>　　MOV A,R2</p

99、><p>　　DJNZ R2,NEXT ；R2-1≠0 循環(huán)計數(shù) </p><p>　　L2: MOV A,20H</p><p>　　ADD A,20H</p><p>　　DA A</p><p>　　MOV 20H,

100、A</p><p>　　MOV A,21H</p><p>　　ADDC A,21H</p><p>　　DA A</p><p>　　MOV 21H,A</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DISP:

101、 MOV A,20H ；顯示程序</p><p>　　ANL A,#0F0H</p><p>　　SWAP A ；交換高低位</p><p>　　MOV 22H,A</p><p>　　MOV

102、 A,21H</p><p>　　ANL A,#0FFH</p><p>　　SWAP A </p><p>　　ORL A,22H</p><p>　　MOV 23H,A</p><p>　　MOV P1,A</p><p>　

103、　MOV R7,#0FFH</p><p>　　DJNZ R7,$ ；是否顯示完</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　SET0: LCALL DELAY</p><p>　　JNB P2.1,$

104、 ；等待按鍵操作</p><p>　　LCALL DELAY ；消除按鍵抖動</p><p>　　A2: CJNE R0,#0FFH,A1 </p><p>　　MOV R0,#14

105、 ；延時</p><p>　　A1: MOV A,R0</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE ；數(shù)據(jù)指針指向表頭</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ；查表</p><p>　　MOV P1,

106、A</p><p>　　MOV 24H,A</p><p>　　MOV R5,#4FH</p><p>　　D4: MOV R7,#0FFH</p><p>　　D2: MOV R6,#0FFH</p><p>　　D1: JNB

107、 P2.1,SET1 ；有按鍵按下 轉(zhuǎn)SET1</p><p>　　DJNZ R6,D1</p><p>　　DJNZ R7,D2</p><p>　　DJNZ R5,D4</p><p>　　JMP START

108、 </p><p>　　SET1: LCALL DELAY</p><p>　　JNB P2.1,$ ；等待按鍵操作</p><p>　　LCALL DELAY ；消除抖動</p><p>　　DEC

109、 R0 </p><p>　　JMP A2</p><p>　　TIM0: PUSH ACC ；保護現(xiàn)場</p><p>　　PUSH PSW</p><p>　　MOV TH0,

110、#HIGH (65536 - 50000) ；重裝定時初值</p><p>　　MOV TL0,#LOW (65536 -50000)</p><p>　　CLR C ；進位標志清0</p><p>　　MOV A,24H ；比較溫

111、度</p><p>　　SUBB A,23H</p><p>　　JNC OFF</p><p>　　CLR C</p><p>　　MOV A,24H</p><p>　　SUBB A,23H</p><p>　　JNC

112、 OFF</p><p>　　CLR P3.0 ；壓縮機停止工作</p><p>　　RETURN: POP PSW</p><p>　　POP ACC</p><p>　　RETI

113、 ；中斷返回</p><p>　　OFF: SETB P3.0;驅(qū)動 ；壓縮機開始工作</p><p>　　JMP RETURN</p><p>　　DELAY: MOV R7,#60 ；延時程序</p><p&g

114、t;　　D3: MOV R6,#248</p><p>　　DJNZ R6,$</p><p>　　DJNZ R7,D3</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TABLE: DB 20H,21H,22H,23H,24H;