劉衛(wèi) 長(zhǎng)沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基于單片機(jī)的空調(diào)溫度顯示器設(shè)計(jì)

劉衛(wèi) 長(zhǎng)沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院

我們生活在21世紀(jì)無疑是幸福的，在當(dāng)今社會(huì)上各種科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，人們不再擔(dān)心溫飽問題，更多的人追求舒適生活,很多的人家里都安裝了空調(diào)。溫度控制可以將溫度控制在人們生活和生產(chǎn)所需的范圍之內(nèi)，而溫度顯示可以讓人們能夠直觀的看到實(shí)時(shí)的溫度值，有助于人們判斷當(dāng)前溫度是否合適。以前溫度監(jiān)控一般都采用模擬電路設(shè)計(jì),弊端是：轉(zhuǎn)換率低，實(shí)時(shí)性差，抗干擾能力不好，尤其是在頻率很高的電路中，常常會(huì)自激。而單片機(jī)由于使用便利，功能強(qiáng)大剛好能解決模擬電路測(cè)溫存在的問題。

1 硬件設(shè)計(jì)思路

選用的溫度傳感器是DS18B20，選擇它主要是因?yàn)樗恍枰馎DC0809要進(jìn)行模數(shù)變換，它可直接進(jìn)行溫度采集顯示，比起使用ADC0809少了好多步驟，因此電路變得簡(jiǎn)單了。應(yīng)用單片機(jī)AT89S51編程控制DS18B20，采集當(dāng)前溫度信息，而后經(jīng)過單片機(jī)芯片處理后由七段數(shù)碼管顯示檢測(cè)到的溫度。另外，設(shè)置限定溫度值，當(dāng)當(dāng)前溫度超出或低于限定溫度，蜂鳴器響發(fā)光二極管亮，通過按鍵來調(diào)節(jié)溫度達(dá)到我們想要的溫度，滿足生活、生產(chǎn)需要的適合溫度。

總體流程圖如下：

1.1 DS18B20簡(jiǎn)介

DS18B20溫度傳感器產(chǎn)自美國(guó)達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司，能夠雙向傳輸數(shù)據(jù)，使得外部電路簡(jiǎn)單明了容易看懂。它測(cè)得的溫度可以直接讀取，精度也比較高，熱敏電阻等以前的測(cè)溫元件測(cè)量的溫度值不是特別準(zhǔn)確，不是很可靠，還必須由模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)，送給單片機(jī)處理，這樣就讓測(cè)溫裝置因?yàn)槎嗔艘粋€(gè)步驟而使電路結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，導(dǎo)致系統(tǒng)的安全性和可靠性降低。DS18B20具備體積小、耗能低、能抗很強(qiáng)的干擾、測(cè)量的溫度很準(zhǔn)確，格外適用于多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)中。這部分主要是完成溫度溫度信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換，硬件結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，只要用到主控制器件和測(cè)溫器件DS18B20就行。

單片機(jī)與DS18B20之間只要用到一根線來連接，不用溫度補(bǔ)償電路就能夠達(dá)到兩者間的雙向通訊，電路簡(jiǎn)易明了，容易看懂。它能測(cè)-55℃至+125℃的溫度值，測(cè)溫彈性很大，能在高溫和低溫環(huán)境中測(cè)量，測(cè)量精度比較高。工作電源在3．0到5．5V之間。

1.2 測(cè)溫電路設(shè)計(jì)

對(duì)DS18B20的設(shè)計(jì)外部供電方式單點(diǎn)測(cè)溫。DS18B20有三個(gè)引腳，DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出，GND必須接地，VDD接5V電源。為了避免出現(xiàn)電源將DS18B20短缺，DS18B20的電源要直接連接到VDD引腳，以確保精度。然而，應(yīng)該注意的是GND必須接地，否則DS18B20就失去了測(cè)溫的功能，不能轉(zhuǎn)換溫度了。

1.3 溫度顯示電路設(shè)計(jì)

七段數(shù)碼管顯示采用動(dòng)態(tài)掃描方式，能簡(jiǎn)化電路布線，節(jié)省單片機(jī)I/O端口。段碼Q0-Q7由單片機(jī)P0口控制，位碼D0-D3由單片機(jī)P2前4位控制，且使用三極管8550放大電流。要顯示的溫度有設(shè)定值和實(shí)際值。

1.4 鍵盤輸入電路

四個(gè)鍵連接到單片機(jī) P3．4、P3．5、P3．6、P3．7 接口，形成一個(gè)獨(dú)立的鍵盤，按鍵可以設(shè)定溫度上限和下限溫度，調(diào)節(jié)溫度的上下限值。

1.5 蜂鳴器報(bào)警電路

當(dāng)溫度超過設(shè)定溫度范圍時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出響聲，同時(shí)對(duì)應(yīng)的二極管發(fā)光，如果是紅色的點(diǎn)亮表明低溫報(bào)警，綠色的點(diǎn)亮表明高溫報(bào)警。蜂鳴器用三極管驅(qū)動(dòng)。

2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 主程序模塊

（1）DS18B20測(cè)溫子程序

（2）實(shí)時(shí)溫度顯示子程序：?jiǎn)纹瑱C(jī)將DS18B20傳回來的溫度訊息處理后顯示溫度在數(shù)碼管上

（3）溫度設(shè)定、報(bào)警子程序：設(shè)定溫度上限和下限，當(dāng)溫度超出限值，蜂鳴器響，同時(shí)綠色二極管發(fā)光表示制冷；當(dāng)溫度低于下限值

2.2 讀溫度值模塊

（1）DS18B20初始化子程序：讓單片機(jī)了解到DS18B20在總線上做好準(zhǔn)備接受命令進(jìn)行操作

（2）DS18B20寫字節(jié)子程序：對(duì)DS18B20發(fā)出命令

（3）DS18B20讀字節(jié)子程序：從DS18B20讀取內(nèi)存數(shù)據(jù)

（4）延時(shí)子程序：對(duì)DS18B20操作時(shí)的時(shí)序控制

2.3 中斷模塊

用T0中斷1,50ms的初始值

中斷模塊需調(diào)用兩個(gè)子程序：

（1）讀溫度值子程序：定時(shí)讀取溫度值，實(shí)時(shí)更新溫度值

（2）記錄溫度值子程序：定時(shí)記錄溫度值，以便于查詢當(dāng)前溫度

為了防止調(diào)整報(bào)警溫度或檢查以前的溫度值時(shí)，單片機(jī)不再更新記錄當(dāng)前溫度值，所以在中斷中放入這兩個(gè)子程序。

2.4 溫度設(shè)定、報(bào)警模塊

按加減鍵上調(diào)和下調(diào)設(shè)定報(bào)警溫度值，當(dāng)實(shí)時(shí)溫度值超過設(shè)定值時(shí)蜂鳴器鳴叫，并點(diǎn)亮發(fā)光二極管，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。

[1]單片機(jī)項(xiàng)目式教程—天津：天津大學(xué)出版社，2011.8

[2]單片機(jī)原理及接口技術(shù)— 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1998

[3]單片機(jī)基礎(chǔ)—北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1994

[4]微機(jī)原理與匯編語(yǔ)言—國(guó)防工業(yè)出版社，2010.7

劉衛(wèi)，長(zhǎng)沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師，主要研究方向?yàn)殡娐放c系統(tǒng)。