多功能空气调节器设计

刘雯雯

【摘 要】 为了切实改善室内的温度状况又降低空调能耗，在传统电风扇功能较单一的基础上，以STC89C52单片机作为控制中心，以温度传感器DS18B20作为检测元件，实现“温度高，风力强，温度低，风力弱”的性能，使电风扇更加的人性化，既简洁方便又节约能源，大大提高智能风扇的市场竞争力。

关键词：温度检测;遥控调速;STC89C52单片机

本设计以STC89C52单片机作为多功能空气调节器的控制元件，利用其对系统进行总体控制;以温度传感器DS18B20作为空气调节器的测量元件，将测量的温度传送给STC89C52单片机，实现对电风扇转速的调节;系统的遥控的元件为红外信号发生器和红外接收电路LT0038，通过接收、发送红外线实现遥控功能;电机的转动以L298N驱动;以显示电路LCD12864作为系统的显示元件，显示系统运行状态的各个物理量。

一、功能描述

此自动温控电风扇系统具有手动调速状态，自动调速状态，定时状态，停止状态四种工作状态。

手动调速状态：通过遥控器控制电风扇，有一档，二档，三档，三种状态。遥控器与单片机之间采用红外通讯，由红外接收电路LT0038完成。

自动调速状态：系统运转的最低工作温度（27℃）由C语言编程设定，当室温小于设定值时，电风扇将自动关闭。反之，电风扇将自动启动。如果此时有手动调速信号，则变为手动调速状态。

定时状态：挡模式选择为定时状态时，可以调节其工作的定时时间，当定时时间结束时进入停止状态。

停止状态：手动调速状态时，通过停止按钮或定时完毕时进入此状态。

显示设置：在风扇运行过程中有显示界面提示风扇的运行状态，如手动调速状态的档位，自动调速状态。

本系统主要包括输入、控制、输出三大部分，由遥控功能输入模块、温度传感器电路、控制输出模块、电机调速模块和输出显示电路等部分组成。系统框图如图1所示。

二、硬件系统设计

1.STC89C52单片机简介

1.1 STC89C52单片机的主要性能：

STC89C52是一种含8KB闪烁可编程、可擦除只读存储器，支持在线编程的低功耗，高性能的单片机。芯片内集成了ISPFLASH存储单元和通用8位CPU。具体特点表现为：控制功能强;可靠性高、体积小、集成度高;低电压、低功耗;超强抗干扰;具有较高的性能价格比。

1.2 时钟电路

STC89C52单片机内部有一个用于构成振荡器的反相放大器，此放大器的输入、

输出端为引脚XTAL1、XTAL2。时钟由内部或外部两种方式产生，在XTAL1和XTAL2引脚上外接采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路作为的定时元件，内部振荡器就能够产生自激振荡。晶体振荡频率范围1.2～12MHz，电容值范围5～30pF，电容值的大小对频率起微调的作用。

本设计系统的时钟电路采用图2所示的电路，振荡频率为11.0592MHz。

1.3 复位及复位电路

复位是必须对单片机进行的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了系统的正常初始化之外，当程序编写出错或操作失误使系统处于锁死状态时，也需按复位键重新启动。

引脚RST是复位信号的输入端。高电平有效的复位信号，有效时间为24个振荡周期（即二个机器周期）以上。                             图3 STC89S52单片机复位电路

2.温度检测系统

DS18B20为单线数字温度传感器，即“一线器件”，实现与微处理器连接的双向通讯仅需一条口线（即地址线、数据线、控制线、电源线）即可。测量温度范围宽、精度高。有多点组网功能：惟一的单线上可以并联多个DS18B20（最多8个），实现多点测温。系统掉电后，由于内部含有3个EEPROM，可保存分辨率及报警温度的设定值。

3.红外线遥控系统

将遥控信号（二进制脉冲码）调制在38KHz的载波上，经缓冲放大和红外发光二极管，转化为红外信号发射出去。

本系统采用LT0038作为红外接收电路，集成了红外线的接收、放大、解调等功能，体积与普通的塑封三极管相似，不需外接任何元件，能完成从红外线接收到输出，再与TTL电平信号兼容的所有工作。适合于各种红外线数据传输和红外线遥控，38.0kHz为其中心频率。

4 电机驱动系统

本设计系统采用电机驱动芯片--L298N作为电机驱动系统，内部含有逻辑驱动电路4通道，是一种高电压、大电流的电机驱动芯片，是二相和四相步进电机的专用驱动器，可同时驱动2个二相或四相步进电机。

5.显示及蜂鸣器报警电路系统

5.1 显示电路

本系统的显示电路采用带中文字库的128×64点阵型液晶显示模块LCD12864。并行多种接口方式有2线/3线串行、4位/8位;内置16×16点汉字8192个和16×8点ASCII字符集128个，可显示8×4行16×16点阵的汉字，也可完成图形的显示，构成全中文人机交互图形界面;其显示分辨率为128×64。

5.2 蜂鸣器报警电路

报警电路中三极管采用PNP型，LS1一端通过PNP型三极管接上拉电压+5V，另外一端接地。其中PNP型三极管的发射级接+5V电压，基极通过电阻R12与STC89C52单片机的P23管脚相连，集电极与LS1一端相连。

当STC89C52单片机的管脚P23的电压为高电平时，PNP型三极管断开，电路不报警;反之，为低电平时，PNP型三极管接通，实现电路报警（系统红外发生器的按键声音），电路中的PNP型三极管相当于开关。

三、软件系统设计

本控制系统的软件设计是通过C语言对单片机进行软件编程，采用模块化式结构，由主程序，显示键盘扫描程序，红外线接收及控制电机等子程序模块构成，以实现所需要的各项功能。

运行主程序时，首先进行程序的初始化，显示电路进行初始化的显示，系统开始进行按键扫描的子程序的检测。如图4所示为主程序流程图。

四、 系统调试

将调试好的程序下载到STC89C52單片机中，连接好电源与电机后，按下按钮启动程序，液晶显示    块LCD12864显示当前温度值，利用按钮进入自动模式，根据目前室内温度，转速发生改变。拿打火机      靠近DS18B20温度传感器，液晶显示模块LCD12864    显示温度逐步增高，观察风扇转速是否也随之升高;利用冰块靠近DS18B20温度传感器，液晶显示模块LCD12864显示温度逐步降低，当温度低于27℃时，观察风扇转速是否停止转动。

按下按键，切换到手动控制。此时数码管显示当前温度值。手动调节以前的定时器和开关档位可以控制风扇的转速。

经测试表明，该系统能够实现预想功能，反应灵敏，达到了预想效果。

参考文献

[1] 陈丽芳.单片机原理与控制技术.南京：东南大学出版社，2003.

[2] 张毅刚，彭喜元.单片机原理与接口技术.北京：人民邮电出版社，2008.