基于AT89S52的空調溫度控制系統(tǒng)的設計

裴美珍 ,單正婭

(1.宜興技師學院,江蘇 宜興 214206；2.無錫職業(yè)技術學院，江蘇 無錫 214121）

隨著人們生活水平的日益提高，空調已成為現(xiàn)代家庭不可或缺的家用電器設備，人們也對空調的舒適性和空氣品質提出了更高的要求。溫度控制系統(tǒng)是家用空調控制系統(tǒng)的重要組成部分，其設計的好壞決定著空調溫度控制的靈敏度。本文設計了一種家用空調溫度控制系統(tǒng),它將外部溫度信號經(jīng) DS18B20將輸入的模擬信號轉換成8位的數(shù)字信號，通過并口傳送到單片機系統(tǒng)。單片機系統(tǒng)將接收的數(shù)字信號譯碼處理，通過 LCD1602將溫度顯示出來，同時將處理的溫度信號與系統(tǒng)設定溫度值進行比較,形成可以控制空調制冷、制熱與停止工作3種工作狀態(tài),從而實現(xiàn)空調的智能化。本系統(tǒng)具有設計原理簡單、實現(xiàn)方便、測量精度高、熱慣性小、硬件連線簡單、可靠性高等特點。

1 系統(tǒng)硬件設計

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)以單片機為核心，可完成溫度顯示、溫度設定、空調控制及超溫報警等多種功能。

圖1 系統(tǒng)框圖

1.1 溫度采集電路

測溫電路如圖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，通信方式簡單，僅通過一根接口線寫入指令與讀出溫度；溫度變換速度快，用戶可定義非易失性的溫度告警設置；供電方式簡單，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 溫度設置與顯示模塊

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

圖2 測溫電路

圖3 鍵盤電路

本系統(tǒng)選用了專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD1602，內部控制器為KS0066，能夠同時顯示16×2即32個字符。接線圖如圖4所示。

1.3 繼電器實時控制電路

圖4 LCD1602顯示電路

壓縮機、室外風機、四通閥均由 AC 220 V供電，所以通過繼電器控制AC 220 V的通斷便可以控制各個部分的運行。單片機主要控制繼電器組來控制電磁四通換向閥的工作狀態(tài)。采集的溫度信號經(jīng)處理后進入系統(tǒng)時，與系統(tǒng)默認或設定溫度比較，形成可以控制空調不同狀態(tài)的高電平信號[1]。信號經(jīng)驅動器ULN2003放大處理后驅動繼電器工作開關及電磁四通換向閥工作，控制繼電器，使壓縮機、室外風機和換向閥按要求狀態(tài)動作，形成可以控制空調制冷、制熱及不工作3種狀態(tài)，從而實現(xiàn)空調的智能化控制[2]。

假如設定溫度為 20℃,實際室內溫度為 25℃，打開空調制冷，風機啟動，室溫達到20℃后，風機停止工作，然后檢測溫度高于20℃后，風機重新啟動。為了避免此類頻繁啟動操作，設計中設置了2℃溫差,即如室溫低于或等于20℃則壓縮機停止工作,高于22℃壓縮機才開啟。

2 軟件設計

本設計采用KEIL C語言編程。KEIL C語言是C語言在嵌入式系統(tǒng)中的應用，它提供了十分完備的規(guī)范化流程控制結構，易于實現(xiàn)程序設計的規(guī)范化和模塊化。為了使程序結構清晰且易于調試和維護，整個程序按功能分成若干個模塊，不同的模塊完成不同的功能。對于不同的功能模塊，分別指定相應的入口參數(shù)和出口參數(shù)。而經(jīng)常使用的一些程序則編成函數(shù)，這樣既有利于整個程序的編寫和管理，又可增強可讀性和可移植性。系統(tǒng)軟件設計流程圖如圖5所示。

圖5 主程序流程圖

本設計使用高精度集成溫度傳感器與單片機控制，對空調溫度進行智能化控制，滿足了人們對空調系統(tǒng)的人性化要求，具有設計原理簡單、實現(xiàn)方便、造價低等特點,能有效控制空調的工作狀態(tài)到高效節(jié)能，符合現(xiàn)代節(jié)約型經(jīng)濟社會的發(fā)展需求，因此具有較高的使用價值和市場價值。

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

[2]張為民，杜少武,徐寧.基于PIC16C72單片機的空調控制系統(tǒng)的研制[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應用，2002(3)∶70-72.

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