王靜 楊帆 許鑫

摘要：本文以STC89C52單片機為核心，結合溫度傳感器、數模轉換器等硬件和單片機編程軟件實現對空調溫度的智能控制。

關鍵詞：STC89C52單片機;溫度傳感器;數模轉換器

1 前言

對于信號的采集和控制始終是檢驗和控制領域中最為關鍵的問題。近年來，全球大型工業(yè)用電子恒溫器產品市場規(guī)模增長緩慢，而我國電子恒溫器產品市場則發(fā)展迅速。改進空調溫度的測量和控制系統對于提高產品規(guī)格和市場競爭力至關重要。

隨著咱們我國現代國民經濟的不斷進步和快速發(fā)展，空調已經逐漸發(fā)展成為我們現代經濟社會中許多人們用于日常生活和實際工作環(huán)境中的重要一個部分。研究一種新型的空調機溫度測控系統， 它可以有效地降低能源消耗，提高資源利用率，降低能源消耗。這也一直是我國所大力支持的重點。

2 設計方案

空調溫度的測控系統主要組成部分包含溫度采集系統、單片機溫度控制系統和屏幕顯示系統，其中單片機溫度控制電路系統是核心部分，本設計采用了STC89C52單片機。單片機作為核心部分，連接著由傳感器采集到的溫度信號，并通過硬件和軟件對溫度按照預定的設置進行智能測量和控制，并將結果傳送至顯示端。

3 硬件系統

硬件系統分為7個模塊：單片機系統模塊，液晶顯示 LCD 模塊，溫度系統模塊，數據A/D 轉換模塊，繼電器系統模塊，報警系統模塊，電源模塊。

3.1? SCT89C52單片機的電路

本系統的主控系統由STC公司生產的STC89C52單片機組成。該單片機是一個功能強大的小型CMOS，具有8位微控制器，可以在8K字節(jié)的系統中閃存并且，STC89C52單片機的外圍電路包含具有6 MHz振蕩頻率晶體振蕩器的時鐘電路和自動復位控制電路。

3.2 輸入部分

3.2.1 溫度傳感器模塊及其測溫原理

由于該系統的關鍵采集點為溫度，所以選擇了具有多優(yōu)點，改進過的DS18B20溫度傳感器，該溫度傳感器可以收集各種環(huán)境溫度。和DS1820溫度傳感器相比，該傳感器繼承了DS1820溫度傳感器的所有優(yōu)點，并實現了以下改進： （1）供電范圍擴大為 3.0～5.5 V。（2）溫度分辨力可編程。（3）轉換速率有很大提高。 （4）內部存儲器映射關系發(fā)生變化。（5）具有電源反接保護電路。（6）體積減小一半。 另外，DS18B20最大的改進之處在于，該溫度傳感器可以以9到12位的分辨率進行編程的數字值，而DS18B20則是固定的9位數字值，并且在溫度變化期間的頻率延遲從2秒左右減少了到750毫秒。

DS18B20溫度傳感器的主要工作原理和工作過程如下：首先，將一個溫度計數器1和一個新的溫度計編號寄存器預置在-55℃，在-55℃，將計數器1和溫度計編號寄存器扣除一個參數后的兩個基數設置為一個相應的值，該參數和基數分別對應溫度寄存器的編號。通過直接減除或者直接減去從一個低溫溫度系數的晶體振蕩器上所計算產生的一個脈沖溫度信號參數來重新開始計算一個基于減法的溫度計數器1，當一個基于減法的溫度計數器1的一個周期性溫度預設值被重新置為0時， 溫度計數字寄存器的每個周期的線性值累加1，并重復減法數字1的默認值上膛了減法溫度計數器1開始計算信號溫度的高頻脈沖調制，低溫晶體振動信號產生之后重復循環(huán)停止該溫度分數值的連續(xù)累積，直到溫度分數線減法計算器2達到0，此時這個儲存在溫度寄存器文件中的溫度值值也就是我們所需要測得的具體溫度。通將斜帶速率減影累加器的一個預置輸出信號作為斜率補償和溫度校正表示溫度在快速測量系統工作溫度過程的途中的非線性，并對斜率減影溫度計數器的一個預置溫度值計算方式錯誤進行了測量修正，計算程序循環(huán)執(zhí)行，直到門關閉，完成溫度溫度計算注冊，這是DS18B20溫度測量原理。

3.2.2 鍵盤的設計

鍵盤上有一個稱為“矩陣鍵盤”的鍵盤，I/O端口線用來形成行和列的結構，按鍵設置在行和列的交點上。4×3行列式結構，它們組合成12個快捷鍵即可。如果使用的密鑰數量相對較大，則可以有效地保存I/O組合在本例中還提供了三個單獨的密鑰。

3.3 輸出部分

3.3.1 報警模塊

該系統還包含報警裝置，該裝置主要有傳感器和揚聲器組成，當傳感器檢測到的溫度信號不在設定的溫度范圍內或者默認情況下時，傳感器便會輸出信號驅動揚聲器，發(fā)出報警警告。

3.3.2 繼電器模塊

在該系統中，繼電器由一個NPN三極管進行驅動，并且三極管上帶有一個壓縮機的工作指示燈，繼電器模塊。

3.3.3 LCD1602液晶顯示

液晶顯示器（LCD）是一種通用的單片機應用系統，具有體積小、凈重輕、功耗低等優(yōu)點。目前市場上的液晶顯示器有三種類型：場型、點陣字符型和點陣圖形型。這個顯示系統主要是廣泛利用基于點陣式的各種液晶應用顯示器件模塊的LCD1602，廣泛地已被應用在各種類型單片機的液晶應用顯示系統中。

4.軟件設計

該軟件的編程按照以下的順序進行：啟動、LCD初始化、溫度傳感器的初始化、溫度變換、顯示的溫度系統是否已經超出了預設的區(qū)域，當溫度系統超出了預設的區(qū)域范圍內，繼電器就會自動中斷，如果沒有控制的溫度已經超出了預設的區(qū)域內，報警自動中斷，繼電器就會自動停止，延時后再返回該程序進行初始化。

5.軟件調試

本設計采用Proteus軟件對MCU系統的一部分進行仿真，并在硬件電路上連接模擬器。如果電路工作不正常，程序采用幾次停止并逐步運行程序，及時識別和糾正程序中的錯誤。

河北科技學院