空調溫度控制器軟件設計及仿真－畢業論文-資料下載頁

【導讀】隨著人們生活水平的日益提高，空調已成為現代家庭不可或缺的家用電器設備，人們也對空調的舒適性和空氣品質的要求提出了更高的要求。室內外風扇的運行狀態進行智能控制。本系統控制電路成本低廉，功能實用，操作。簡便，有一定的實用價值。軟件部分主要設計了模數轉化程序，溫度控制程序，液晶顯示程序及按鍵控制程序。

　　

【正文】 89C52 單片機發出指令，電磁閥執行相應的指令；當 室內溫度 達到設定值時，同樣由 單片機 發出指令停止 工作 。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT itleN um be r R e vis ionS izeBD ate : 6 M a y 201 1 S he e t o f F ile: D :\P R O G R A M F I L E S \D E S I G N E X P L O RE R 9 9 S E \E X A M P L E S \B A C K U P ~ D BD r aw n B y :R81K+ 5VC322 uFR E S E T 18 電 磁閥是靠線圈充放電引起閥門的關閉和開啟。有永久磁鐵參與的，是靠抵消磁性來實現；沒有永久磁鐵的，靠線圈產生的磁性發生作用。產生磁性的強弱與閥門的功率有關系，控制線圈的電流即可。 國內外的電磁閥從原理上分為三大類 (即：直動式、分步直動式、先導式 ),而從閥瓣結構和材料上的不同與原理上的區別又分為六個分支小類 (直動膜片結構、分步膜片結構、先導式膜片結構、直動活塞結構、分步活塞結構、先導活塞結構 )。 直 動式電磁閥原理：通電時 ,電磁線圈產生電磁力把關閉件從閥座上提起 ,閥門打開；斷電時，電磁力消失，彈簧力把關閉件壓在閥座 上，閥門關閉。 特點：在真空、負壓、零壓時能正常工作，但一般通徑不超過 25mm。 分步直動式電磁閥原理：它是一種直動和先導式相結合的原理，當入口與出口壓差 ≤ ，通電時，電磁力把先導小閥和主閥關閉件依次向上提起，閥門打開。當入口與出口壓差 ，通電時，電磁力先打開先導小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開；斷電時，先導閥和主閥利用彈簧力或介質壓力推動關閉件，向下移動，使閥門關閉 [9]。 本設計中所用的電磁閥是 直動式電磁閥 ，電路圖如圖 37。 圖 37 驅動電路圖 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 6 M a y 2 01 1 S he e t o f F i l e : D : \P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 9 9 S E \E X A M P L E S \ B A C K U P ~ D BD r a w n B y :+ 12 VR?R E S 110kR643kR7+ 12 VP 07 19 4 系統軟件設計 基于單片機 AT89C52 的溫度控制系統的軟件設計離不開對硬件電路的設計，根據設計好的硬件電路，本系統軟件設計的主要思路是：首先是熱敏電阻傳來的溫度信號是模擬信號，故需要模數轉化程序將其轉化為數字信號 。其次 單片機接受數字信號后將其標記， 再將這個標記溫度與設定溫度進行比較，若標記溫度高于設定溫執行制冷操作，反之則執行加熱操作，此時則需要溫度控制主程序來實現溫度的控制功能；最后，由液晶顯示程序將標記溫度 、 設定溫度及工作模式在液晶顯示屏上顯示出來。 因而 本系統 軟件 設計 部分主要由 溫度控制 主程序、 A/D 轉換程序 、顯示程序等組成；它們的主要功能是完 成對硬件的控制， 溫度的顯示以及對采樣信號、鍵盤指令的處理 ,通過軟件將溫度、 工作模式和 溫度 每次的設定值存入 單片機 RAM 中 ，并將其在液晶顯示屏上顯示出來。 模數轉化程序 模數轉化模塊的組成 數模轉化模塊的 硬件電路由 AT89C52 單片機及其最小系統 、 TLC083 熱敏電阻 、處理電路組成，其硬件原理圖如圖 41所示 。 熱 敏 電 阻 處 理 電 路 T L C 0 8 3 2A T 8 9 C 5 2S P 下 載 接 口復 位 電 路晶 振 電 路液 晶 顯 示 圖 41 數字測溫顯示系統 框圖 模數轉化模塊的工作原理 該溫度測溫顯示系統通過熱敏電阻來感應溫度的變化，讓溫度值變成電阻值； 20 通過處理電路把電阻值轉化成對應電壓值；電壓變化再轉變成 A/D 值變化， A/D 轉換成 A/D 值；最后由單片機通過計算查表找出具體溫度值。 TLC0832 程序 設計 TLC0832 的工作原理： 常情況下 TLC0832 與單片機的接口應為 4 條數據線，分別是 CS、 CLK、 DO、 DI。但由于 DO 端與 DI端在通信時并未同時使用并與單片機的接口是雙向的，所以在 I/O 口資源緊張時可以將 DO 和 DI 并聯在一根數 據線上使用。當 ADC0832 未工作時其 CS 輸入端應為高電平，測溫控制系統 此時芯片禁用， CLK 和DO/DI 的電平可任意。當要進行 A/D 轉換時，須先將 CS 使能端置于低電平并且保持低電平直到轉換完全結束。此時芯片開始轉換工作，同時由處理器向芯片時鐘（ CLK）輸入端輸入時鐘脈沖， DO/DI 端則使用 DI 端輸入通道功能選擇的數據信號。在第一個時鐘脈沖的下沉之前 DI 端必須是高電平，表示啟始信號。在第二、三個脈沖下沉之前 DI端應輸入兩位數據用于選擇通道功能。 故 TLC0832 數模轉化程序的流程圖如圖 42所示 [10]。 開 始CS=1起 始 脈 沖通 道 選 擇 （ 2個 ）讀 取 A/DCS=0結 束 圖 42 TLC0832 流程圖 故模數轉化 主 程序如下： uchar TLC0832(void) 21 { uchar i。 uchar adval=0x00。 ADC_CS=0。 //選通 ADC_CLK=0。 ADC_DAT=1。 //起始 ADC_CLK=1。 ADC_CLK=0。 ADC_DAT=1。 //選擇通道 1 ADC_CLK=1。 // ADC_CLK=0。 ADC_DAT=1。 ADC_CLK=1。 ADC_CLK=0。 ADC_DAT=1。 //釋放 for(i=0。i8。i++) { ADC_CLK=1。 adval=adval1。 ADC_CLK=0。 adval=adval|ADC_DAT。 } ADC_CS=1。 return (adval)。// } 22 溫度控制主 程序 溫度控制模塊的工作原理 啟動系統后，程序進行初始化之后，溫度傳感器檢測室內溫度并將溫度和系統狀態顯示出來。當室內溫度不在 18～ 30 度時，其加熱和制冷子程序均不執行；當室內溫度在此范圍并低于設定溫度時，執行加熱子程序，反之，執行制冷子程序。如此循環下去直至室內溫度與設定溫度相同，從而實現了對空調的溫度控制功能。 溫度控制模塊的程序 設計 根據溫度控制模塊的工作原理，其主程序流程圖如圖 43 所示 初 始 化溫 度 檢 測顯 示 輸 出溫 度 是 否 在 1 8 ～ 3 0 度是 否 低 于 設 定 溫 度加 熱 制 冷YYNN 圖 43 溫度控制主程序流程圖 故溫度控制主程序如下： void main() { init_lcd()。 Init_DS18B20()。 23 timer0_init()。 while(1) { Print()。 set_num()。 Comparison()。 } } void Comparison() { if(N_Countamp。amp。M_Count) { if(TEMP_NOWTEMP_SET) { warm=1。 cold=0。 } if(TEMP_NOWTEMP_SET) { cold=1。 warm=0。 } if(TEMP_NOW==TEMP_SET) { cold=0。 warm=0。 } } } 24 液晶顯示主程序 該次設計中 LCD 顯示要實現的功能是實現設定溫度 、 標記溫度及工作模式的 顯示，用到的 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 ，可顯示 4 行 16*16 的漢字，每行 8個，每個漢字的位子可顯示 2個字符 ， 漢字顯示的是 16 x16，數字和符號是 8 x16 的格式 [12]。 LCD 顯示的界面設計 如圖 44所示。 空 調 溫 度 控 制 設 計設 定 溫 度 ： 2 8 ℃模 式 ： 加 熱室 溫 ： 1 9 ℃ 圖 44 LCD 的顯示界面設計圖 根據液晶顯示的工作原理，其液晶顯示的流程圖如圖 45所示 開 始L C D 初 始 化等 待 L C D 就 緒檢 查 B U S Y 位是 否 為 0 ？向 L C D 寫 命 令 字向 L C D 寫 數 據函 數 返 回YN 圖 44 LCD 顯示程序流程圖 25 故液晶顯顯示程序如下： uchar code DIS1[] = {空調溫度控制設計 }。 uchar code DIS2[] = {設定溫度： ℃ }。 uchar code DIS3[] = {模式： }。 uchar code DIS4[] = {室溫： ℃ }。 void main() { uchar i。 delay(100)。 //上電，等待穩定 lcd_init()。 //初始化 LCD while(1) { lcd_pos(1,0)。 //設置顯示位置為第一行 for(i=0。i16。i++) { lcd_wdat(DIS1[i])。 delay(30)。 } lcd_pos(2,0)。 //設置顯示位置為第二行 for(i=0。i16。i++) { lcd_wdat(DIS2[i])。 delay(30)。 } lcd_pos(3,0)。 //設置顯示位置為第三行 for(i=0。i16。i++) { lcd_wdat(DIS3[i])。 delay(30)。 } lcd_pos(4,0)。 //設置顯示位置為第四行 for(i=0。i16。i++) { lcd_wdat(DIS4[i])。 26 delay(30)。 } lcd_pos(2,5)。//設定顯示 lcd_wdat(temp_setamp。0xf0 )。 lcd_pos(2,6)。 lcd_wdat(temp_setamp。0x0f )。 if（ warm=1amp。amp。cold=0） { lcd_pos(3,4)。//模式顯示 lcd_wdat(加 )。 lcd_pos(3,5)。 lcd_wdat(熱 )。 } if（ warm=0amp。amp。cold=1） {lcd_pos(3,4)。//模式顯示 lcd_wdat(制 )。 lcd_pos(3,5)。 lcd_wdat(冷 )。 } adc0809(amp。ad_result[0],0)。 lcd_pos(4,4)。//設置顯示二進制前四位的位置 lcd_wdat(advalamp。0xf0 )。//轉換后的二進制前四位 delay(30)。 lcd_pos(4,5)。//設置顯示二進制前四位的位置 lcd_wdat(advalamp。0x0f )。//轉換后的二進制后四位 delay(30)。 } } 27 5 系統調試 系統的調試包括硬件調試和軟件調試，由于本次設計中我負責 的是 軟件 部分，所以我主要負責 軟件 的調試，與進行 硬件 設計的同學合作。 調試工具 在調試過程中，所需要使用到的硬件工具有： 硬件電路 、 AT89C52 芯片一塊、OCMJ4X8C 液晶顯示器一個、 交叉串口線一根、 一個 電源 等 。所需要使用到的軟件工具有： ISP、 Keil uVision4軟件。 在調試過程中，要用到很多軟件，比如在 Keil uVision4 中編寫相關程序，并且進行調試，修改問題，若此調試沒問題，就要將程序燒錄進單片機中，結合硬件進行進一步調試，調試軟件，首先要檢查基本的語法錯誤，然后是邏輯 上的錯誤，檢查出錯誤后，要一步步的排除，這樣得出的程序才可能是正常工作的。 程序調試原理及方法 程序編寫完成之后，就可以進行調試了。 （ 1） 程序調試首先需要在 Keil uVision4軟件中進行編譯，驗證程序是否有語法錯誤。在進行編譯之前，必須正確設置該工程的工具配置選項。配置完畢后，就可以開始對該程序進行編譯了： 編譯之后將彈出“ Erroramp。Warnings”對話框，來報告出錯和警告情況。編譯成功后，注意彈出的“ Erroramp。Warnings”對話框的左上角表示的錯誤數目，若為 0，則程序無語法錯 誤，可以進行下一項調試了。 （ 2） 在 Keil uVision4 軟件的程序編輯環境下完成對該程序的編譯后，使用“ Creat hex file”生出 hex 文件， 接下來使用 ISP 軟件，將 hex 文件 下載至 AT89C52芯片中。 下載成功之后， ISP 軟件則提示 該 程序下載完成 。 （ 3） 程序下載成功之后，將 AT89C52單片機 裝入硬件電路中，接上電源， 觀察液晶顯示器是否正常工作。如果液晶顯示不能正常工作，則繼續對程序進行修改與更正；如果液晶顯示器正常工作，則說明程序正確，調試完成。 調試中的 問題 在調試的過程 中，遇到了許多大大小小的問題。遇到問題，首先應該知道引起 28 問題的原因，這樣才能使問題得到解決。通過對這些問題的排查、解決，使我了學到了很多知識，也使已經掌握的知識得到了鞏固。在解決問題這些問題的時候，遇到了很多困難，但是在自己的努力和老師的幫助下，最終還是成功的將本次課題完成了，調試出了最終的結果。 程序語法調試 在相關的編程時出現的錯誤，分為兩個部分：一個是語法錯誤；另一個是在根據相關的芯片時序圖編輯時，出現的錯誤。 （ 1）語法錯誤 ① 編譯時顯示如下 ： D:\KEIL\C51\INC\(1): error C100: unprintable character 0xA1skipped，這個錯誤的意思是在程序編輯使用了中文標點字符。 修改方法：在編輯出錯誤的行，然后改掉相應的標點，使其變成英文標點。 ② 編譯時顯示如下 ： (22): error C141: syntax error near 39。P339。，這個錯誤別的意思是在 P3附近句子后未加“ ；”。 修改方法：在編輯中找出錯誤的行，在該行中找到 P3 處，在 P3 附近的句子末尾加入 “ ；” 。 ③ 編譯時顯示如下： *** WARNING L16: UNCALLED SEGMENT, IGNORED FOR OVERLAY PROCESS SEGMENT: ?PR?DELAY?MAIN。這個提示的意思是沒有事使用到前面定義的函數。 修改方法：在編輯中找出沒有使用的函數，發現其中的定義該函數中的函數書名編寫錯誤，改正之后可調用。 ④ 編譯時顯示如下： *** WARNING L16: UNCALLED SEGMENT, IGNORED FOR OVERLAY PROCESS V SEGMENT: ?PR?_COMPARE?TESTLCD。這表示第 16 行無調用。 修改方法：在編輯環境找到該行，發現這行沒有任何作用，所以去掉。 ⑤ 編譯時顯示如下： Warning 280:’ i’ :unreferenced local variable,說明局部變量 i 在函數中未作 29 任何的存取操作解決方法消除函數中 i 變量的宣告 在編輯環境中，找到該行，發現該函數中使用了錯的變量 i，應該改為 j。 （ 2）編程錯誤 ① 在編輯相應的顯示程序時由于沒有按照相應的 LCD12864 的時序來寫，導致了顯示不正常。主要是在寫一個字節時，相應的時序中延時應該在 200ms 左 右但是，在延時程序中編寫的延時不足，在增加了相應的延時后，顯示正常。 ② 在寫抖動延時程序出現了一些問題。在寫抖動延時的程序，在一些參考資料中對于抖動延時的操作方法各有不同，在進行了相應的實驗操作后。根據測試的結果，編寫程序。 軟件調試 先將程序寫完后，在 Keil uVision4 下編譯，先要對 Keil uVision4 進行參數設置，工程也要在 C51 環境下生成，然后將寫好