空調溫度控制系統設計畢業設計說明書(留存版)

　　

【正文】 開抖動，延時時間20mS。其直流穩壓電源的組成框圖如下： 直流穩壓電源的組成框圖：將220V,50HZ的交流電壓轉換成5V直流電壓?！?6 MHz，典型值為12 MHz。32個可編程I/O線 P1口：內部帶有弱上拉的準雙向I/O口，作輸入引腳使用前，先向 P1口鎖存器寫入1，使P1口引腳被上拉至高電平。在訪問外部存儲器時，用ALE下降沿鎖存從P0口輸出的低8位地址信息A7～A0，以便隨后將P0口作為數據總線使用。 XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內振蕩器，石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。（2）遲滯性：遲滯特性表明了傳感器在正（輸入量增加）反（輸入量減?。┬谐唐陂g輸出輸入曲線不重合的程度，即對應于同一大小的輸入信號，傳感器正反向行程的輸出信號大小不相等。非易失性溫度報警觸發器TH和TL，可通過軟件寫入報警上下限。在本設計中采用的是DS18B20的3腳封裝形式。DS18B20有六條控制命令，： DS18B20控制命令表指在光電耦合器內部，由于發光管和受光器之間的耦合電容很?。?pF以內），所以共模輸入電壓通過極間耦合電容對輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。Keil ：編譯、下載、調試和模擬，分別由Keil 、在線串行下載器、調試器和模擬器來實現。在日常生活及農業生產中經常要用到溫度的檢測及控制，傳統的測溫元件有熱電偶和熱電阻。參考文獻[1] 沈紅工．單片機應用系統設計實例與分析[M]．北京：北京航空航天大學出版社，[2] 胡毅剛、彭喜元、姜守達、喬立巖．新編MSC51單片機應用設計[M]．哈爾濱: 哈爾濱工業大學出版社，[3] 李光飛、樓然苗、胡佳文、謝象佐．單片機課程設計實例指導[M]．北京：北京航空航天大學出版社，[4] 張大明. 單片微機控制應用技術實操指導書. 北京：機械工業出版社，[5] 馮根生、郭教之．微機控制技術[M]．北京：中國科技大學出版社，[6] 康萬新、謝維成、楊加國. 畢業設計指導及案例剖析——應用電子技術方向. 北京：清華大學出版社，[7] 張毅剛． 《單片機原理及應用》(第二版)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2003．7[8] 余永權. 單片機在控制系統中的應用[M].北京：電子工業出版社，2002[9] 張希周. 自動控制原理[M]. 重慶：重慶大學出版社，[10] 周繼明、江世明. 傳感器技術與應用[M]. 中南大學出版社，[11] 潘新民、王燕芳. 微型計算機控制技術實用教程. 北京：電子工業出版社，[12] 楊寧. 單片機與控制技術. 北京：北京航空航天大學出版社，[13] 侯志林．過程控制與自動化儀表．北京:機械工業出版社，1999．11[14] 楊剛、周群．電子系統設計與實踐[M]．北京：電子工業出版社，2004．6[15] 何立民. 單片機應用系統設計[M]. 北京:北京航天大學出版社，[16] 高春甫、艾學忠．微機測控技術[M]．科學出版社，2005．8[17] 盧勝利．智能儀器設計與實現[M]．重慶：重慶大學出版社，2003．1[18] 潘永雄．新編單片機原理與應用．西安:西安電子科技大學出版社，2007．2[19] 劉迎春、葉湘濱．傳感器原理、設計與應用．長沙：國防科技大學出版社，2002．7[20] 杜維．過程檢測技術及儀表．北京:化學工業出版社，1998．11附 錄附錄A：電路原理圖附錄B：部分程序清單DS18B20的程序DS18B20的設計主要是三個基本子程序的設計。DS18B20每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協議。第四章 軟件設計 軟件設計原理及設計所用工具本設計中采用的處理器是AT89C51單片機，由此可采用面向MCS51的程序設計語言，包括ASM51匯編語言和C51高級語言，這兩種語言各有特點。把發光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內，彼此間用透明絕緣體隔離。由于單線制只有一根線，因此發送接口必須是三態的。單片機可以通過單線接口讀出數據，讀數據時低位在先，高位在后，℃/LSB形式表示。DS18B20的內部結構： DS18B20內部結構圖。靜態特性表示傳感器在被測量各個值處于穩定狀態時的輸出、輸入關系。 XTAL2：片內晶振電路反向放大器輸出端。/RD（）——外部數據存儲器讀選通信號，低電平有效 P0口：作為I/O引腳使用時，P0口是漏級開路雙向口，向P0口鎖存器寫入1時，I/O引腳將懸空，是高阻輸入引腳；在讀寫外部存儲器時，P0口作低8位地址/數據總線。數據保留時間：10年一般情況下，無論是機械振動的振幅，還是交變電場的振幅都非常小。矩陣式鍵盤適用于按鍵數量較多的場合，由行線和列線組成。光電耦合器也常用于較遠距離的信號隔離傳送。在輪流顯示過程中，每位數碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現象及發光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩定的顯示數據，不會有閃爍感，動態顯示的效果和靜態顯示是一樣的，卻能夠節省大量的I/O端口，而且功耗更低。采用外接電源供電方式時Vcc接外部電源，GND接地，I/O與單片機的I/O線相連。矩陣鍵盤的工作原理是按鍵設置在行、列線交點上，行、列線分別連接在按鍵開關的兩端。它不具有自關斷能力，要切斷負載電流，只有使陽極電流減小到維持電流以下，或加上反向電壓實現關斷。LED顯示器有兩種顯示方式：靜態顯示方式：在這種方式下，各位LED顯示器的共陰極（或共陽極）連接在一起并接地（或電源正），每位的段選線分別與一個8位的鎖存器輸出相連，各個LED的顯示字符一經確定，相應鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個字符為止，正因為如此，靜態顯示器的亮度都較高。鉑熱電阻的物理化學性能在高溫和氧化性介質中很穩定，它能用作工業測溫元件，且此元件線性較好，在0℃～100℃時，℃。由于方案采用了專門的單片機，所以設計中的所需要的程序提前燒制進了uPD75028GC，一切電路的設計和單片機各端口的分配就必須和單片機中的程序相對應。 總結影響人的舒適與健康最為直接的因素就是建筑室內環境。謝多曾在礦山工作過，接觸過當時應用還不廣泛的制冷設備，了解空氣壓縮制冷的原理，于是他用工業制冷用的空氣壓縮機成功地使總統病房的溫度從37℃降到了25℃。空調分為室內和室外兩個部分，制熱時，將室外的熱量移到室內；制冷時，將室內的熱量移至室外。作者簽名： 日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項（論文）的內容包括：1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作）2）原創性聲明3）中文摘要（300字左右）、關鍵詞4）外文摘要、關鍵詞 5）目次頁（附件不統一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結論7）參考文獻8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）：理工類設計（論文）正文字數不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等）。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學位論文原創性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。 Temperaturecontrolled electric valve。 空調的發展史在19世紀，美國的奧利維爾、約翰中央空調系統可使100層辦公大樓變得涼爽或溫暖，小型空調器可使單個房間溫度宜人。第二章 總體方案設計和選擇 總體方案設計 方案一選用AT89C51單片機為中央處理器，通過溫度傳感器DS18B20對空氣進行溫度采集，將采集到的溫度信號傳輸給單片機，由單片機控制顯示器，并比較采集溫度與設定溫度是否一致，然后驅動空調機的加熱或降溫系統對空氣進行處理，從而模擬實現空調溫度控制單元的工作情況。具體的實現方案：用按鍵輸入標準溫度值，用LED實時顯示環境空氣溫度，用驅動電路控制壓縮機完成加熱和制冷調節，用單片機語言完成軟件編程。DS18B20可以程序設定9~12位的分辨率，設定的報警溫度存儲在 EEPROM中，掉電后依然保存。為了節約硬件資源，降低電路板的成本，本人采用的是節約硬件資源的動態掃描顯示方式。 鍵盤輸入部分常用的鍵盤接口分為獨立式按鍵接口和矩陣式鍵盤接口。 單元電路設計 溫度采集電路本設計的溫度采集系統主要是數字溫度傳感器DS18B20。 由4個共陰極的數碼管組成溫度和時間交替顯示。但P2口輸出的數據是BCD碼，各存儲器存儲的數據是二進制，也就是和要顯示出的字符表達的含義是不一致的。片內電路與片外器件構成一個時鐘產生電路，CPU的所有操作均在時鐘脈沖下同步進行?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM、定時計數器、串行通信口及中斷系統繼續工作。片內振蕩器和時鐘電路 ：VCC：供電電壓。只有執行外部程序存儲器中的指令時，/PSEN才有效，而執行其他操作時/PSEN無效。 譯碼器CD4511CD4511是一個用于驅動共陰極LED（數碼管）顯示器的BCD——七段碼譯碼器，特點如下：具有BCD轉換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅動功能的CMOS電路能提供較大的上拉電流,可直接驅動LED顯示器。 A、B、C、D、E、F、G：為譯碼輸出端，可驅動共陰LED數碼管，輸出為高電平1有效。傳感器的動態特性是指傳感器對于隨時間變化輸入量的響應特性。溫度LSB溫度MSBTH用戶字節1TL用戶字節2配置寄存器保留保留保留CRC1字節2字節3字節4字節5字節6字節7字節8字節9字節TH用戶字節1TL用戶字節2EEROM 高速暫存RAM結構DS18B20工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉換為相應精度的數值。減法計數器1對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行減法計數，當減法計數器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，減法計數器1的預置值將重新被裝入，減法計數器1重新開始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行計數，如此循環直到減法計數器2計數到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數值就是所測溫度值。 光電耦合器光耦合雙向可控硅驅動器是一種單片機輸出與雙向可控硅之間較理想的接口器件，它由輸入和輸出兩部分組成，輸入部分是一個砷化鎵發光二極管，該二極管在5mA～15mA正向電流作用下發出足夠強度的紅外光，觸發輸出部分。 （2）光信號單向傳輸，輸出信號對輸入端無反饋，可有效阻斷電路或系統之間的電聯系，但并不切斷他們之間的信號傳遞。模擬器采用Windows系統，能完全模擬AT89C51的所有功能。在功能上能夠實現對溫度的實時顯示和對恒定溫度20℃的控制，基本實現了在任務書里面所提出的要求。如：溫度顯示只考慮了零度以上的顯示，不能顯示出零下的溫度；軟件的編譯方面還不夠完善；在硬件上本來應該制作實物出來，但因為時間的關系沒能做出實物也是十分的遺憾。 主程序功能單一化，只對各子程序進行控制、調動，使整個程序成為有機的整體。（4）抗共模干擾能力強，能很好地抑制干擾并消除噪音。光電耦合器也常用于較遠距離的信號隔離傳送。 DS18B20測溫原理圖DS18B20與單片機的接口電路：DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時DS18B20的1腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。 配置寄存器TMR1R011111 DS18B20分辨率的定義規定R1R0分辨率/位溫度最大轉換時間/ms009011010113751112750，DS18B20溫度轉換的時間比較長，而且設定的分辨率越高，所需要的溫度數據轉換時間就越長。在本次設計中用DS18B20作為溫度傳感器，它是集成的專門測量溫度的芯片，下面就介紹關于DS18B20的知識。當LE為“0”電平時，TG1導通，TG2截止；當LE為“1”電平時，TG1截止，TG2導通，此時有鎖存作用。用CD4511實現LED與接口方法如下圖： CD4511實現LED與接口：BI：4腳是消隱輸入控制端，當BI=0 時，不管其它輸入端狀態如何，七段數碼管均處于熄滅（消隱）狀態，不顯示數字。在復位期間CPU檢測并鎖存/EA/VPP引腳電平狀態，當該引腳為高電平時，從片內程序存儲器取指令，只有當程序計數器PC超出片內程序存儲器地址編碼范圍時，才轉到外部程序存儲器中取指令；當該引腳為低電平時，一律從外部程序存儲器中取指令。在讀/寫外部存儲器時，P2口輸出高8位地址信號A15～A8。 AT89C單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。本電路選用的電容為33pF，晶振頻率為12MHz。單片機及應用系統中，鍵盤掃描只是CPU的工作內容之一。具體轉換過程如下：我們先將要顯示的數據裝入累加器A中，再將A中的數據轉換成高低兩位的BCD碼，再放回A中，然后將A中的值輸出。 LED顯示電路所謂LED靜態驅動：是指每個數碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅動，或者使用如BCD碼二十進制譯碼器譯碼進行驅動；其點亮和關閉由該I/O口來對其控制，互不干涉，對I/O驅動能力弱的MCU，必須增加外部驅動芯片或三極管等器件。在DS18B20接入系統之前，應分別從激光ROM中讀出其序號，然后分別賦予在系統中的編號1～n。因此，通過檢測輸入線的電平狀態可以很容易判斷哪個按鍵被按下了。用繼電器時要注意其電感的反向電動勢，和開關觸點對電源的影響，以及開關脈沖對整個電路的影響等，應該加入必要的防止干擾的措施。在本設計中我采用的是集成溫度傳感器DS18B20，其電路簡單可靠，不需要A/D轉換，直接可以與單片機相連。按照熱電阻的性質可以分為半導體熱電阻和金屬熱電阻兩