空調溫度控制器軟件設計及仿真－畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數據存儲器（例如執行MOVX @DPTR）時，P2口送出高八位地址。在這種應用中，P2口使用很強的內部上拉發送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數據存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內容。 P3口：P3口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。對P3端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如表23所示。表23 P3口第二功能表引腳號第二功能RXD（串行輸入）TXD（串行輸出）INT0(外部中斷0)INT0(外部中斷0)T0（定時器0外部輸入）T1（定時器1外部輸入）WR(外部數據存儲器寫選通)RD(外部數據存儲器寫選通)RST:晶振工作時，RST腳持續2個機器周期高電平將使單片機復位。看門狗計時完成后，RST腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態下，復位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調，在每次訪問外部數據存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，E操作將無效。這一位置“1”，ALE僅在執行MOVX或MOVC指令時有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個ALE使能標志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設置對微控制器處于外部執行模式下無效。 :外部程序存儲器選通信號（）是外部程序存儲器選通信號。當AT89S52從外部程序存儲器執行外部代碼時，在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數據存儲器時，將不被激活。/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為了能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，必須接GND。為了執行內部程序指令，應該接Vcc。在flash編程期間，也接收12伏Vpp電壓。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內部時鐘發生電路的輸入端。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端[5]。 TLC0832芯片介紹 TLC0832 主要性能TLC0832是一款8bit二通道三總線的A/D轉換器，其特點是體積小巧、占用單片機資源少，且性能優良。TLC0832有兩個可多路選擇的輸入通道，串行輸出可配置為和標準移位寄存器或微處理器接口。TLC0832 的多路器可用軟件配置為單端或差分輸入，差分的模擬電壓輸入可以共模抑制和使模擬輸入壓偏移值為零。另外,輸入基準電壓可以調整大小，在全8位分辨率下允許任意小的模擬電壓編碼間隔.TLC0832的工作原理和更多路輸入的 TLC0834，TLC0838非常相似，使REF端輸入等于最大模擬信號輸入值，可以得到滿比例尺轉換，獲得最高的轉換分辨率。典型地，REF端設為等于Vcc(TLC0832內部已設定)。TLC0832 的工作溫度范圍為0～70℃[6]。 TLC0832的特點(1) 8位分辨率。 (2) 易于和微處理器接口或獨立使用。 (3) 滿比例尺工作或用5V基準電壓。 (4) 單通道或多路器選擇的雙通道， 可單端或差分輸入選擇。 (5) 單5V 供電,輸入范圍05V。 (6) 輸入和輸出與TTL和CMOS 兼容。 (7) 在FCLOCK =250kHz 時，轉換時間為 32μs。 (8) 設計成可以和國家半導體公司的ADC0831和ADC0832互換,管腳完全兼容。 (9) 總非調整誤差177。1LSB。 TLC0832 引腳分配TLC0832的CH0和CH1為模擬信號輸入端，D0和D1為對應的數字信號輸出。輸入（CH0，CH1）可通過DI，地址選擇腳配置為差分（IN+，IN）輸入。當連到IN+端的輸入電壓低于IN端的輸入電壓時，轉換結果為0。TLC0832的基準由內部設定。當CS置為低電平時，方能啟動轉換，且在整個轉換過程中CS必須保持低電平。轉換開始后，器件從CPU接收時鐘，在一個時鐘的時間間隔的前導下，以保證輸入多路器穩定。逐次逼近式A/D轉換器對從電阻梯形網絡輸出的逐次信號和輸入模擬信號進行比較。在轉換過程中，轉換數據同時從DO端輸出，以最高位（MSB）開頭。經過8個時鐘周期后，轉換完成。當CS變高，內部所有寄存器清零。此時，輸出電路變為高阻狀態。如果希望開始另一個轉換，CS必須做一個從高到低的跳變，后面緊接地址數據等操作[12]。TLC0832的引腳圖如圖22所示。圖22 TLC0832的引腳圖 TLC0832的時序圖TLC0832的地址是通過DI端移入來選擇模擬信號輸入通道，同時也決定輸入端是不是差分輸入。在每個時鐘的上升沿跳變時，DI端的數據移入多路器地址移位寄存器。時序圖如圖23所示。圖23 TLC0832的時序圖3 硬件電路設計 系統硬件電路設計本課題設計的目的是設計一個空調溫度控制器，實現室內溫度控制及實時在LCD屏上顯示，該系統利用單片機實時監測室內溫度并按使用者的需要調節室內溫度。該系統通過溫度傳感器對室內溫度信號進行采集。并通過TLC0832芯片將采集的模擬信號轉換成數字信號送給單片機進行處理，AT89C52單片機根據采集的信號對壓縮機、電熱絲以及風扇進行控制，同時利用LCD對室內溫度信號進行顯示。系統硬件電路設計包括時鐘電路，電源電路，傳感器電路，顯示電路，按鍵電路，復位電路，驅動電路。其中AT89C52的P0口接TLC0832經A/D轉換輸出的兩路數字信號，P1口用作8路數據輸入送顯到OCMJ4X8C，P2口接按鍵電P3口接液晶屏的驅動。 單元電路設計 時鐘電路設計單片機時鐘信號的產生，是因為單片機內部有一個高增益反向放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2，而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調電容，從而構成一個穩定的自激振蕩器。只要在單片機的XTAL1和XTAL2引腳外接晶體振蕩器就構成了自激振蕩器并在單片機內部產生時鐘脈沖信號。電容器C1和C2的作用是穩定頻率和快速起振，電容值在20—30pF，典型值為30pF。外部信號要求為高電平的持續時間大于20ns，且為頻率低于12MHz的方波[7]。時鐘電路主要是由兩個容量值小的電容和一個頻率很高的晶振構成。時鐘電路主要是對單片機提供工作頻率。產生的振蕩脈沖經過觸發器進行二分頻之后，才成為單片機的脈沖。通過電容C1和C2取30pF左右，～12MHz。晶振頻率高，則系統的時鐘頻率也高，單片機的運行速度也快。時鐘電路圖如圖31所示。圖31 時鐘電路圖 電源電路設計單片機要工作，必定需要電源，電源的穩定性直接關系到整個系統的穩定性，因此，此部分的設計也是十分重要的。由于單片機系統的工作電壓只要5V就可以了，所以可以用最簡單的降壓電路。其中，電源電路的輸入為12V，輸出為5V，兩個47uF的電解電容，一個瓷片電容105，作用是穩壓和濾波。裝上液晶屏前必須進行硬件檢測，首先必須確認電源電路無誤，否則易導致液晶屏燒壞。檢測時，輸入12V電壓，測試輸出電壓是否為5V，即單片機和液晶屏工作所需電壓。電源電路電源電路如圖32。 圖32 電源電路圖 傳感器電路設計傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的溫度信息，并能將檢測感受到的溫度信息按一定規律變換成電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸,處理，存儲，顯示，記錄和控制等要求。它是實現制動控制和自動檢測的首要環節。溫度檢測部分是實現溫度智能控制的重要環節，只有準確地檢測出室內溫度，才能通過軟件準確的控制執行單元的工作。此次設計中要求將室內溫度信號在LCD上顯示，所以必須使用傳感器來檢測室內溫度信號，而且我選用的傳感器是電阻式傳感器，因此它的原理就是使之與一個電阻串聯，接在5V電壓上，傳感器一端接地，另一端接在A/D轉換器TLC0832的模擬信號輸入的端口，隨著溫度的變化，傳感器的阻值發生變化，TLC0832檢測到的電壓值也會發生變化，于是檢測到溫度信號。溫度信號是模擬信號，通過TLC0832進行A/D轉換，得到數字信號，送入AT89C52。經過測量溫度傳感器電阻變化范圍，為了是電壓的動態范圍最大，計算得出與溫度傳感器串聯的電阻為5K，CH1通道檢測溫度。傳感器電路的電路圖如圖33。圖33 傳感器電路圖 顯示電路設計系統采用的是金鵬OCMJ4X8C液晶模塊，它是一款內置中文字庫,串并可選模塊。液晶屏幕為128X64點。其可以顯示字母、數字符號、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能。內置2M中文字型ROM（CGROM）總共提供8192個中文字型(16X16點陣)，16K半寬字型ROM（HCGROM）總共提供126個符號字型（16X8點陣），64X16位字型產生RAM（CGRAM），另外繪圖顯示畫面提供個個64X256點的繪圖區域(GDRAM)，可以和文字畫面混合顯示LCD與MCU接口方式基本是標準的，和單片機連接一般有兩種方式：直接連接和間接連接。直接連接就是把其口線連接到通用端口上，通過軟件模擬訪問LCD的讀寫時序進行訪問。間接連接就是把其當成一種標準外設來訪問，即用單片機產生的硬讀寫信號來訪問。本系統采用的是第一種連接方式，即直接連接方式。此外，它還可以選擇采用8位并行傳輸或4位并行傳輸兩種方式，以便節省MCU的口線資源。它的控制口線是RS、RW，EN三根[8]。AT89C52的P1口接OCMJ4X8C的數據端口，OCMJ4X8C與AT89C52的接口原理圖如圖34所示。圖34 OCMJ4X8C與AT89C52的接口原理圖 按鍵電路設計按鍵電路由3個按鍵來完成相應功能的，分別實現設置、設定溫度加一和設定溫度減一的功能。 。鍵按下，就執行該鍵的功能。其電路如圖所示。（為了編程簡單、方便，采用獨立式鍵盤電路）當按鈕按下后，電