基于单片机的空调机温度测控系统设计

王静 杨帆 许鑫

摘要：本文以STC89C52单片机为核心，结合温度传感器、数模转换器等硬件和单片机编程软件实现对空调温度的智能控制。

关键词：STC89C52单片机;温度传感器;数模转换器

1 前言

对于信号的采集和控制始终是检验和控制领域中最为关键的问题。近年来，全球大型工业用电子恒温器产品市场规模增长缓慢，而我国电子恒温器产品市场则发展迅速。改进空调温度的测量和控制系统对于提高产品规格和市场竞争力至关重要。

随着咱们我国现代国民经济的不断进步和快速发展，空调已经逐渐发展成为我们现代经济社会中许多人们用于日常生活和实际工作环境中的重要一个部分。研究一种新型的空调机温度测控系统， 它可以有效地降低能源消耗，提高资源利用率，降低能源消耗。这也一直是我国所大力支持的重点。

2 设计方案

空调温度的测控系统主要组成部分包含温度采集系统、单片机温度控制系统和屏幕显示系统，其中单片机温度控制电路系统是核心部分，本设计采用了STC89C52单片机。单片机作为核心部分，连接着由传感器采集到的温度信号，并通过硬件和软件对温度按照预定的设置进行智能测量和控制，并将结果传送至显示端。

3 硬件系统

硬件系统分为7个模块：单片机系统模块，液晶显示 LCD 模块，温度系统模块，数据A/D 转换模块，继电器系统模块，报警系统模块，电源模块。

3.1  SCT89C52单片机的电路

本系统的主控系统由STC公司生产的STC89C52单片机组成。该单片机是一个功能强大的小型CMOS，具有8位微控制器，可以在8K字节的系统中闪存并且，STC89C52单片机的外围电路包含具有6 MHz振荡频率晶体振荡器的时钟电路和自动复位控制电路。

3.2 输入部分

3.2.1 温度传感器模块及其测温原理

由于该系统的关键采集点为温度，所以选择了具有多优点，改进过的DS18B20温度传感器，该温度传感器可以收集各种环境温度。和DS1820温度传感器相比，该传感器继承了DS1820温度传感器的所有优点，并实现了以下改进： （1）供电范围扩大为 3.0～5.5 V。（2）温度分辨力可编程。（3）转换速率有很大提高。 （4）内部存储器映射关系发生变化。（5）具有电源反接保护电路。（6）体积减小一半。 另外，DS18B20最大的改进之处在于，该温度传感器可以以9到12位的分辨率进行编程的数字值，而DS18B20则是固定的9位数字值，并且在温度变化期间的频率延迟从2秒左右减少了到750毫秒。

DS18B20温度传感器的主要工作原理和工作过程如下：首先，将一个温度计数器1和一个新的温度计编号寄存器预置在-55℃，在-55℃，将计数器1和温度计编号寄存器扣除一个参数后的两个基数设置为一个相应的值，该参数和基数分别对应温度寄存器的编号。通过直接减除或者直接减去从一个低温温度系数的晶体振荡器上所计算产生的一个脉冲温度信号参数来重新开始计算一个基于减法的温度计数器1，当一个基于减法的温度计数器1的一个周期性温度预设值被重新置为0时， 温度计数字寄存器的每个周期的线性值累加1，并重复减法数字1的默认值上膛了减法温度计数器1开始计算信号温度的高频脉冲调制，低温晶体振动信号产生之后重复循环停止该温度分数值的连续累积，直到温度分数线减法计算器2达到0，此时这个储存在溫度寄存器文件中的温度值值也就是我们所需要测得的具体温度。通将斜带速率减影累加器的一个预置输出信号作为斜率补偿和温度校正表示温度在快速测量系统工作温度过程的途中的非线性，并对斜率减影温度计数器的一个预置温度值计算方式错误进行了测量修正，计算程序循环执行，直到门关闭，完成温度温度计算注册，这是DS18B20温度测量原理。

3.2.2 键盘的设计

键盘上有一个称为“矩阵键盘”的键盘，I/O端口线用来形成行和列的结构，按键设置在行和列的交点上。4×3行列式结构，它们组合成12个快捷键即可。如果使用的密钥数量相对较大，则可以有效地保存I/O组合在本例中还提供了三个单独的密钥。

3.3 输出部分

3.3.1 报警模块

该系统还包含报警装置，该装置主要有传感器和扬声器组成，当传感器检测到的温度信号不在设定的温度范围内或者默认情况下时，传感器便会输出信号驱动扬声器，发出报警警告。

3.3.2 继电器模块

在该系统中，继电器由一个NPN三极管进行驱动，并且三极管上带有一个压缩机的工作指示灯，继电器模块。

3.3.3 LCD1602液晶显示

液晶显示器（LCD）是一种通用的单片机应用系统，具有体积小、净重轻、功耗低等优点。目前市场上的液晶显示器有三种类型：场型、点阵字符型和点阵图形型。这个显示系统主要是广泛利用基于点阵式的各种液晶应用显示器件模块的LCD1602，广泛地已被应用在各种类型单片机的液晶应用显示系统中。

4.软件设计

该软件的编程按照以下的顺序进行：启动、LCD初始化、温度传感器的初始化、温度变换、显示的温度系统是否已经超出了预设的区域，当温度系统超出了预设的区域范围内，继电器就会自动中断，如果没有控制的温度已经超出了预设的区域内，报警自动中断，继电器就会自动停止，延时后再返回该程序进行初始化。

5.软件调试

本设计采用Proteus软件对MCU系统的一部分进行仿真，并在硬件电路上连接模拟器。如果电路工作不正常，程序采用几次停止并逐步运行程序，及时识别和纠正程序中的错误。

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