基于AT89S52的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

裴美珍 ,單正婭

(1.宜興技師學(xué)院,江蘇 宜興 214206；2.無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214121）

隨著人們生活水平的日益提高，空調(diào)已成為現(xiàn)代家庭不可或缺的家用電器設(shè)備，人們也對(duì)空調(diào)的舒適性和空氣品質(zhì)提出了更高的要求。溫度控制系統(tǒng)是家用空調(diào)控制系統(tǒng)的重要組成部分，其設(shè)計(jì)的好壞決定著空調(diào)溫度控制的靈敏度。本文設(shè)計(jì)了一種家用空調(diào)溫度控制系統(tǒng),它將外部溫度信號(hào)經(jīng) DS18B20將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成8位的數(shù)字信號(hào)，通過(guò)并口傳送到單片機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)系統(tǒng)將接收的數(shù)字信號(hào)譯碼處理，通過(guò) LCD1602將溫度顯示出來(lái)，同時(shí)將處理的溫度信號(hào)與系統(tǒng)設(shè)定溫度值進(jìn)行比較,形成可以控制空調(diào)制冷、制熱與停止工作3種工作狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)空調(diào)的智能化。本系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便、測(cè)量精度高、熱慣性小、硬件連線簡(jiǎn)單、可靠性高等特點(diǎn)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)由電源電路、溫度采集電路、按鍵、顯示電路、控制電路及其他輔助電路等部分組成,系統(tǒng)框圖如圖1所示。該系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，可完成溫度顯示、溫度設(shè)定、空調(diào)控制及超溫報(bào)警等多種功能。

圖1 系統(tǒng)框圖

1.1 溫度采集電路

測(cè)溫電路如圖2所示。該電路采用DS18B20溫度傳感器，它可提供9位溫度讀數(shù)寄存器以指示器件的溫度，通信方式簡(jiǎn)單，僅通過(guò)一根接口線寫(xiě)入指令與讀出溫度；溫度變換速度快，用戶可定義非易失性的溫度告警設(shè)置；供電方式簡(jiǎn)單，可用數(shù)據(jù)線供電;所需的外圍器件極少，甚至不需要外圍元件。

1.2 溫度設(shè)置與顯示模塊

溫度設(shè)計(jì)與顯示模塊主要由按鍵和液晶組成。通過(guò)按鍵可以隨意設(shè)定報(bào)警初始溫度值，按鍵電路如圖3所示。在設(shè)計(jì)中為了節(jié)約成本，采用低廉的二極管充當(dāng)“與”門(mén)，當(dāng)有任意鍵按下時(shí)，拉低該鍵所接I/O口，并且拉低INT0，此時(shí)MCU進(jìn)入中斷服務(wù)程序，電阻R和電容C組成一個(gè)放電回路防止出現(xiàn)鍵盤(pán)誤觸發(fā)而進(jìn)入中斷服務(wù)程序。另外，鍵盤(pán)輸入方面采用了軟件來(lái)修正誤操作輸入，即輸入的溫度范圍必須在系統(tǒng)硬件所確定的范圍內(nèi)，直接降低由于誤操作帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，提高了系統(tǒng)的可靠性，體現(xiàn)了人性化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則。

圖2 測(cè)溫電路

圖3 鍵盤(pán)電路

本系統(tǒng)選用了專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD1602，內(nèi)部控制器為KS0066，能夠同時(shí)顯示16×2即32個(gè)字符。接線圖如圖4所示。

1.3 繼電器實(shí)時(shí)控制電路

圖4 LCD1602顯示電路

壓縮機(jī)、室外風(fēng)機(jī)、四通閥均由 AC 220 V供電，所以通過(guò)繼電器控制AC 220 V的通斷便可以控制各個(gè)部分的運(yùn)行。單片機(jī)主要控制繼電器組來(lái)控制電磁四通換向閥的工作狀態(tài)。采集的溫度信號(hào)經(jīng)處理后進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，與系統(tǒng)默認(rèn)或設(shè)定溫度比較，形成可以控制空調(diào)不同狀態(tài)的高電平信號(hào)[1]。信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)器ULN2003放大處理后驅(qū)動(dòng)繼電器工作開(kāi)關(guān)及電磁四通換向閥工作，控制繼電器，使壓縮機(jī)、室外風(fēng)機(jī)和換向閥按要求狀態(tài)動(dòng)作，形成可以控制空調(diào)制冷、制熱及不工作3種狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)空調(diào)的智能化控制[2]。

假如設(shè)定溫度為 20℃,實(shí)際室內(nèi)溫度為 25℃，打開(kāi)空調(diào)制冷，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，室溫達(dá)到20℃后，風(fēng)機(jī)停止工作，然后檢測(cè)溫度高于20℃后，風(fēng)機(jī)重新啟動(dòng)。為了避免此類(lèi)頻繁啟動(dòng)操作，設(shè)計(jì)中設(shè)置了2℃溫差,即如室溫低于或等于20℃則壓縮機(jī)停止工作,高于22℃壓縮機(jī)才開(kāi)啟。

2 軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用KEIL C語(yǔ)言編程。KEIL C語(yǔ)言是C語(yǔ)言在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用，它提供了十分完備的規(guī)范化流程控制結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)的規(guī)范化和模塊化。為了使程序結(jié)構(gòu)清晰且易于調(diào)試和維護(hù)，整個(gè)程序按功能分成若干個(gè)模塊，不同的模塊完成不同的功能。對(duì)于不同的功能模塊，分別指定相應(yīng)的入口參數(shù)和出口參數(shù)。而經(jīng)常使用的一些程序則編成函數(shù)，這樣既有利于整個(gè)程序的編寫(xiě)和管理，又可增強(qiáng)可讀性和可移植性。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖5所示。

圖5 主程序流程圖

本設(shè)計(jì)使用高精度集成溫度傳感器與單片機(jī)控制，對(duì)空調(diào)溫度進(jìn)行智能化控制，滿足了人們對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的人性化要求，具有設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便、造價(jià)低等特點(diǎn),能有效控制空調(diào)的工作狀態(tài)到高效節(jié)能，符合現(xiàn)代節(jié)約型經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展需求，因此具有較高的使用價(jià)值和市場(chǎng)價(jià)值。

[1]黃隆勝，楊漢祥.基于AT89S52的智能空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)[J].科 技 廣 場(chǎng)，2008(10)∶186-188.

[2]張為民，杜少武,徐寧.基于PIC16C72單片機(jī)的空調(diào)控制系統(tǒng)的研制[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2002(3)∶70-72.

[3] 朱兵，周旭艷，彭宣戈.一種基于單片機(jī)的熱處理爐溫度控制系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2007(29)∶91-93.