辽宁工业大学单片机及接口技术课程设计（论文）题目：空调控制器的设计院（系）：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：起止时间：课程设计（论文）任务及评语目录第1章设计方案论证 (1)1.1设计的应用意义 (1)1.2设计方案选择 (2)1.3 总体设计方案框图及分析 (5)第2章硬件电路设计 (7)2.1 温度采集电路 (7)2.2 信号处理与控制电路 (8)2.3 温度显示电路 (10)2.4 温度设置电路 (11)2.5 控制指示电路 (11)第3章程序设计 (12)3.1 主程序流程图 (12)3.2 系统调试 (14)3.3 源程序清单 (15)第4章设计总结 (22)参考文献 (23)附录1： (24)附录2： (25)第1章设计方案论证1.1设计的应用意义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。

现代信息技术的三大基础是信息采集控制(即温度控制器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。

温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度控制器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量日渐上升。

近百年来,温控器的发展大致经历了以下两个阶段：(1)模拟，集成温度控制器；(2)智能数码温控器。

目前,国际上新型温控器正从模拟式向数字式，由集成化向智能化，网络化的方向发展。

温度控制器是一种温度控制装置，它根据用户所需温度与设定温度之差值来控制中央空调末端之水阀（风阀）及风机，从而达到改变用户所需温度的目的。

实现以上目的的方法理论上有很多，但目前业界主要有机械式温度控制器及智能电子式两大系列。

普通风机盘管空调温控器基本上是一个独立的闭环温度调节系统，主要由温度传感器、双位控制器、温度设定机构、手动三速开关和冷热切换装置组成。

其控制原理是空调温控器根据温度传感器测得的室温与设定值的比较结果发生双位控制信号，控制冷热水循环管路电动水阀（两通阀或三通阀）的开关，即用切断和打开盘管内水流循环的方式，调节送风温度（供冷量）。

第一代空调温控器主要是电气式产品，空调温控器的温度传感器采用双金属片或气动温包，通过“给定温度盘”调整预紧力来设定温度，风机三速开关和季节转换开关为泼档式机械开关。

这类空调温控器产品普遍存在“温度设定分度值过粗”、“时间常数太大”、“机械开关易损坏”等问题。

第二代空调温控器为电子式产品，温度传感器采用热敏电阻或热电阻，部分产品的温度设定和风速开关通过触摸键和液晶显示屏实现人机交互界面，冷热切换自动完成，运算放大电路和开关电路实现双位调节。

这类智能空调温控器产品改善了人机交互界面，解决了“温度设定分度值过粗”等问题，但仍存在“控制精度不高”、“时间常数大”、“操作较复杂”等问题。

目前国内外生产厂家正在研究开发第三代智能型室温空调温控器，应用新型控制模型和数控芯片实现智能控制。

现在已有国内厂家生产出了智能型室温空调温控器，并已应用于实际工程。

1.2设计方案选择方案一：采用热敏电阻式传感器和ADC0809转换器进行数据采集。

电阻式温度传感器分为热电阻式温度传感器和热敏电阻温度传感器，他们的特点是自身的电阻值随温度而变化。

热敏电阻式利用半导体材料制成的敏感组件，通常所用的热敏电阻温度传感器都是具有负温度系数的热敏电阻，它的电阻率受温度的影响很大，而且随温度的升高而减少，简称NTC。

其优点是灵敏度高，体积小，寿命长，工作稳定，易于实现远距离；缺点是互换性差，非线性严重。

总体方案示意图如图1.1所示：图1.1热敏电阻式温度控制器具体方案如下：温度传感器的模拟信号转换为数字信号后由P0口输入。

ADC0809由P3.0启动转换，由P3.1控制输出。

信号传输采用无条件输入方式，启动A/D转换后延时100微妙从P0口采集数据。

时间延迟由T0实现。

具体系统电路图如图1.2所示：图2 热敏电阻式温度控制器电路图方案二：采用单线数字温度传感器DS18B20进行数据采集。

DSB18B20S数字温度计提供9到12位温度读数，指示器件的温度信息经过单线接口送入DS18B20送出，因此从中央处理器到DS18B20仅需连接一条线和地，读写和完成温度变换所需的电源可以由数据线本身提供，甚至不需要外部电源。

而总体方案和系统电路图方面基本上和热敏式传感器相同，只在数据采集方面有所差别。

智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。

智能温度传感器是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶，它也是集成温度传感器领域中最具活力和发展前途的一种新产品。

目前，行许多著名的集成电路生产已开发出上百种智能温度传感器产品。

智能温度传感器具有以下三个显著特点：第一，能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU）；第二，能以最简方式构成高性价比、多功能的智能化温度测控系统；第三，它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。

智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D传感器、存储器（或寄存器）和接口电路。

有的产品还带多路控制器、中央控制器（CPU）、随机存取储存器（RAM）和只读存储器（ROM）。

具体电路图如图1.3所示。

图1.3数字传感器式温度控制器现代传感器在原理和结构上千差万别，如何根据具体的测控目的、测控对象以及测控环境合理地选择传感器，是单片机测控系统首先要解决的温度。

当传感器选定之后，与之相配套的测控电路也就可以确定了。

测控结果的成败，在很大程度取决于传感器的选择是否合理。

作为单片机测控系统前向通道的关键部件，在选择传感器时应考虑一下几个方面：（1）根据测控对象与测控环境确定传感器的类型首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。

因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选择，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量对象的特点和传感器的使用条件综合考虑一下一些具体问题：1）传感器的量程；2）被测位置对传感器体积的要求；3）测量方式为接触式还是非接触式；4）传感器信号的引出是有线还是无线；5）是购买传感器还是自行研制传感器以及价格因素等。

在综合考虑上述因素之后就能确定选择何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。

（2）灵敏度的选择通常情况下，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。

（3）频率响应特性传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，传感器的频率响应好，可测的信号频率范围就宽，传感器的输出信号必须在允许的频率范围内保持不失真，实际上传感器的响应总有一定得延迟，希望延迟时间越来越好。

（4）线性范围传感器的线形范围是指输出信号与输入量成正比的范围。

从理论上讲，在此范围内灵敏度应保持定值。

传感器的线性范围越宽，其量程越大，并且能保证一定的测量精度。

在选择传感器时，当传感器的种类确定之后首先要看其量程是否满足要求。

（5）稳定性传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。

影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。

因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。

（6）精度的选择精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测控系统测量精度的一个重要环节。

传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要能满足整个测控系统的精度要求就可以了，不必选得太高。

这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。

1.3 总体设计方案框图及分析根据上述选择传感器的原则，考虑到模拟量输出传感器会带来许多不便，具体体现在接线多、信号处理复杂等，在硬件实现方面比较困难。

而且在上面也已经提及，热敏电阻式温度传感器互换性差，非线性严重。

而数字温度传感器DS18B20接线简单，数字输出量能直接作为单片机的输入数据，同时考虑到只是在普通环境下测量，无论在灵敏度、线性范围、稳定性，还是在精度方面，DS18B20的强大功能已足够满足设计需要。

但是DS18B20也有缺点，就是软件实施方面比较复杂，但相对于模拟量输出的硬件实现方面来说会简单很多。

在本次设计中，温度数据采集用到的传感器是DS18B20。

总体设计方案框图如图1.4所示：图1.4 总体设计方案系统由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。

系统用89C52单片机作为系统的CPU进行控制控制，由数字传感器DS18B20进行数据采集，89C52对采集到的数据进行处理，得到各种信号。

而这些信号将分别作为LED数码管显示的信号输入和启动制冷设备、电暖设备的输入。

同时将利用单片机的其它使能端口实现系统的复位，手动调节和自动调节。

第2章硬件电路设计2.1 温度采集电路本系统中采集温度使用的是DS18B20数字温度传感器。

DS18B20是Dallas 半导体公司生产的世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。

与之前的传感器相比，DS18B20体积更小、适用电压更宽、更经济。

一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。

DS18B20 “一线总线”数字化温度传感器支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55℃到+125℃，在-10到+85℃范围内,精度为±0.5℃。

现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。

适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。

与前一代产品不同，新的产品支持3V 到 5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。

而且新一代产品更便宜，体积更小。

DS18B20可以程序设定9到12位的分辨率，精度为±0.5℃。

当分辨率为12位时，转换时间为750ms。

使得用户可选择更小的封装方式，更宽的电压适用范围和分辨率设定，同时用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。

DS18B20一般为三极管型封装，其引脚图如图4所示。

这三个引脚分别为：GND——电源地；QD——数字信号输入/输出端；VDD——外接供电电源（可选5V）。

图2.1 DS18B20引脚图在单片机89C52中，输入/输出端口分别P0、P1、P2、P3。

其中P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P3的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL 输入。

对端口写1时，通过内部的上拉电阻吧端口拉到高电位，这时可用作输入口。

P3作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被电阻拉低的引脚会输出一个电流。

P3端口还用于一些复用功能，其复用功能如表2.1所列。