基于单片机的空调控制器的设计

news2024/9/20 22:41:30
摘 要 以单片机为核心的空调控制器因其体积小 成本低 功能强 简便易行而得到广泛应用 本设计通过 AT89S52 控制DS18B20摄取实时温度信息 键盘设定温度值 定时时间及状态 LCD1602 显示相应信息的方法 实现了基于单片机的空调控制器系统的设计。 最终实验结果表明 本设计能很好地实现温度显示 控制器定时及根据温度启动相应的功能电路等多种功能, 具有一定的创新性及实用性
关键词 单片机 空调控制器 AT89S52 DS18B20 LCD1602

引 言

温度是生活及生产中最基本的物理量 在很多生产过程中, 温度的测量和控制都直接和安全生产 提高生产效率相关 因此 温度的测量与控制在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视。
非接触式测温方法是通过对辐射能量的检测来实现温度测量的方法。 其优点是不破坏被测温场 可以测量热容量小的物体, 适于测量运动物体的温度 还可以测量区域的温度分布, 响应速度较快 因此 在实际的温度测量中, 要根据具体的测量对象选择合适的测量方法 在满足测量精度要求的前提下尽量减少投入。

系统的整体设计概述

系统实现了如下功能
实时温度设定超出安全范围时警报 设定温度和实时温度不等时启动相应加热电路或制冷电路;
显示实时温度和设置温度 以及定时开启控制器
单片机的空调控制器的系统框图如图 所示 系统由4 个模块组成 单片机接口电路 键盘扫描电路 温度及定时显示电路、 实时温度测量电路 各功能电路如蜂鸣电路、 加热电路 制冷电路

2硬件电路设计

2.1 单片机接口电路

单片机接口电如 图 所 示 P1 口 用 于 4×4的 键 盘扫 描,低 四 位 用 于 行,高 四 位 用 于 列。P0 口 接 至LCD1602显示器的数据输入输出端。设 定 温 度,实 时 温度,定时时间及定时状态的相关信息均通过 P0口送到显示器进行显示。P2.1口 接 DS18B20的数据输入输出脚,接收实时温度信息。P2.2口控制蜂鸣器报警电路,当实时温度值超过安全范围(如35℃)时,启动蜂鸣器进 行报警。当设定温度值大于实时温度值时,利用 P2.3口启动加热电路。当设定温度值小于实时温度值时,通过P2.4口启 动 制 冷 电 路。LCD1602的 数 据/命 令 选 择 端,读/写选择端及 使 能 信 号 分 别 由 P2.5、P2.6、P2.7 口 控 制。LED用于观测扫描键盘的时候按键是否灵敏及常亮时表示正在定时。因本设计充分使用了单片机的各端口,无需再扩展I/O。

2.2 实时温度测量电路

DS18B20 在动态转换周期中需要获得足够的电流供应。 DS18B20 供电的 方 法 是 从 VCC 引脚接入一个外部电源 见图 这样做的好处是 线上不需要加强上拉, 而且总线控制器不用在温度转换期间总保持高电平。 这样在转换期间可以允许在单线总线上进行其他数据往来。 使用外部电源的时候 可以先发一个 SkipROM命令, 再接一个 ConvertT 命令 进行温度转换 注意 :当加上外部 电 源 时, GND 引 脚 不 能 悬 空 DQ 通 过 单 片机P2.1 口读或者写信息

控制器软件设计

首先对系统进行初始化 初始化后 蜂鸣器 制 冷 电路、 加热电路不启动 温度设定值默认为 25℃ 定时器 T0用 于 定 时 中 断, 工 作 于 方 式 定 时 时 间 为 50 ms 。LCD1602显示温度设定值 实时温度 定时时间及定时状态信息。 然后比较设定温度和实时温度 若设定温度大于实时温度, 则启动加热电路 设定温度小于实时温度 则启动制冷电路。 如果 定 时 状 态 为 状 态 则 定 时 开 始 并开 CPU 中断和 T0 中断 。主程序流程图如图4 所示

数据分析

本设计的制冷电路用 CPU 风扇模拟 事实上风扇并不能改变温度, 而只能将温度降至常温 所以只对加热状况下的数据进行分析。 比较显示的实时温度和温度计显示的温度值, 得出测量误差和计算出相对误差 相关数据如表1 所示
计算而得 误差来源 DS18B20 和温度计与热源之间的距离, 温度计本身的精度及测量方法的不精确
本系统采用的是定值开关温控法 这种控制方式是当系统温度上升至设定点时关断电源, 当系统温度下降至设定点时开通电源

结束语

该设计的空调控制器以 AT89S52 单 片 机 为 核 心 最大限度的利用单片机的资源, 用键盘扫描方式设置温度 ,定时时间和定时状态 利用 LCD1602 液晶显示设定温度值, 实时温度值 定时时间和定时状态 DS18B20 数字温度传感器摄取实时温度, 其余各功能电路如蜂鸣电路, 加 热 电 路 制冷电路均用单片机的某一 口 进 行控制
该设计硬件电路简单 工作稳定可靠 性价比高 兼容性好, 便于扩展功能 其测温精度和转换速度能满足大多数测温系统的工作要求。

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