空调温度控制器软件设计及仿真－毕业论文(编辑修改稿)

空调温度控制器软件设计及仿真－毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

83。 27 调试总结 29 结论 30 致谢 31 参考文献 32 1 绪 论 21 世纪的人们生活质量不断提高，同时也对高科技电子产业提出了更高的要求，为了使人们生活更人性化、智能化。 我设计了这一基于单片机的空调温度控制系统，人们只有生活在一定的温度环境内才能长期感觉舒服，才能保证不中暑不受冻，所以对室内温度要求要 高。 对于不同地区空调要求不同，有的需要升温，有的需要降温。 一般都要维持在 21～ 26176。 C。 目前，虽然我国大量生产空调制冷产品，但由于我国人口众多，需求量过盛，在我国的北方地区，还有好多家庭还没有安装有效地室内温控系统。 温度不能很好的控制在一定的范围内，夏天室内温度过高，冬天温度过低，这些均对人们正常生活带来不利的影响，温度、湿度均达不到人们的要求。 以前温度控制主要利用机械通风设备进行室内、外空气的交换来达到降低室内温度，实现室内温度适宜人们生活。 以前通风设备的开启和关停，均是由人手动控制的，即由人 们定时查看室内外的温度、湿度情况，按要求开关通风设备，这样人们的劳动强度大，可靠性差，而且消耗人们体力，劳累成本过高。 为此，需要有一种符合机械温控要求的低成本的控制器，在温差和湿度超过用户设定值范围时，启动制冷通风设备，否则自动关闭制冷通风设备。 鉴于目前大多数制冷设备现在状况，我设计了一款基于 MCS51 单片机的空调温度控制系统。 空调温度控制系统 要求利用单片机设计一空调温度控制器，能够实时检测并显示室温，能够利用键盘设定温度，并且和室温进行比较，当室温低于设定温度时，系统能够驱动加热系统工作，当室温 高于设定温度时，系统能够驱动制冷系统工作，当两者温度相等时，不做动作。 空调的温度控制单元应用了单片机技术，用于实现室内温度的自动控制，现场温度经温度传感器采样后，转变成模拟信号，并通过TLC0832 芯片对模拟信号进行 A/D 转换，将输入的模拟信号转化成为 8 位数字信号送入单片机，同时单片机将设定的温度与测量的温度进行比较并发出控制信号。 执行器由继电器来担任，由单片机发出的控制信号来控制继电器的开与关来控制压缩泵、电热丝以及风扇的工作，从而实现温度的自动控制。 2 1 控制器 系统组成及工作原理 控制系 统的组成 在本系统的电路设计方框图如图所示，他由四部分组成： (1) 控制部分主芯片采用单片机 AT89C52； (2) 显示部分采用 OCMJ4X8C 液晶显示器实现温度显示； (3) 温度采集部分采用温度传感器加 A/D 转换 器； (4) 执行机构包括电热丝，压缩机，电风扇等。 单 片 机液 晶 显 示温 度 传 感 器速 度 反 馈复 位 电 路风 扇 控 制热 源 控 制遥 控 输 入压 缩 机 控 制 图 11 空调温度控制器总体设计方案 图 各部分功能为： （ 1） 温度传感器：用来感知室内温度，从而将现实的温度转化为电信号。 （ 2） 速度反馈：用来调整电机的运行速度和 化 对电机云迅速度稳定到一个合理的区间里。 （ 3） 复位电路：对空调温度控制器的设置进行初始化。 （ 4） 风扇控制：通过单片机将操作员的设置转化为电信号从而对空调风扇的风速，风向进行控制。 (5) 压缩机控制：通过对系统设定温度与实际温度的比较来判断和控制压缩机的工作状态。 (6) 遥控输入：接受遥控器的输入指令并将这些指令送入单片机中。 (7) 液晶显示： 将房间的各种参数以及操作人员的设定值显示出来，从而提 3 供一个良好的人机交换界面。 控制系统的工作原理 空调温度控制系统，主要 要完成对温度的采 集、显示以及设定等工作，从而实现对空调的控制。 本系统采用 热敏电阻作为测温 器件 ，外部温度信号经过热敏电阻采样后，再通过 TLC0832 模数转换器 将输入的模拟信号转换成 8 位的数字信号， 通过并口传送到单片机系统 ( AT89C52)。 单片机系统将接收的数字信号译码处理，通过 OCMJ4X8C 液晶显示器 将温度显示出来，同时单片机系统还将完成键盘扫描 、按键温度设定 等程序的处理 ，将处理的温度信号与系统设定温度值比较，形成可以控制空调制冷、制热与停止工作三种工作状态，从而实现空调的智能化。 另外，键盘输入方面，采用了软件 来修正误操作输入 ，即输入的温度范围必须在系统硬件所确定的范围内，直接降低由于误操作带来的风险，提高了系统的可靠性 ，体现了人性化的系统设计原则。 执行器由继电器来担任，由单片机发出的控制信号来控制继电器的开与关来控制压缩泵、电热丝以及风扇的工作，从而实现温度的自动控制。 4 2 芯片介绍 OCMJ4X8C OCMJ4X8C 芯片介绍 该款液晶采用台湾矽创电子公司生产的 ST7920 中文图形控制芯片。 液晶屏幕为128X64 点。 其可以显示字母、数字符号、中文字型 及图形，具有绘图及文字画面混合显示功能。 内置 2M 中文字型 ROM（ CGROM）总共提供 8192 个中文字型（ 16X16 点阵）， 16K 半宽字型 ROM（ HCGROM）总共提供 126 个符号字型（ 16X8 点阵）， 64X16位字型产生 RAM（ CGRAM），另外绘图显示画面提供个个 64X256 点的绘图区域（ GDRAM），可以和文字画面混合显示。 提供多功能指令：画面清除（ Display clear）、光标归位（ Return home）、显示打开 /关闭（ Display on/off）、光标显示 /隐藏（ Cursor on/off）、显示字符闪烁（ Display character blink）、光标移位（ Cursor shift）、显示移位（ Display shift）、垂直画面旋转（ Vertical line scroll）、反白显示（ By_line_reverse display）、待命模式（ Standby mode）。 可以 实现汉字字符，英文字母，图形显示。 除了上述的静态显示方式外，还可以通过编程来实现字符的动态显 示及一些特效（如字符的移动，渐变，闪烁）显示 ， 达到了与内 置 LCD 控制器相同的功能 [1]。 主要参数 : (1) 工作电压 (VDD):～ ； (2) 逻辑电平 :～ ； (3) LCD 驱动电压 (Vo):0～ 7V ； (4) 工作温度 (Ta):0～ 55℃ (常温 )/20～ 75℃ (宽温 ) 保存温度 (Tstg):10～65℃ (常温 )/30～ 85℃ (宽温 )。 OCMJ4X8C 的工作原理 OCMJ4X8C 液晶显示器共用 21 个引脚，这些引脚的名称，方向及 简单 说明如表21。 且一些重要引脚的详细功能如下所述 ： 第 1 脚： VSS 接地。 第 2 脚： VDD 接 5V正电源。 5 表 21 OCMJ4X8C(128X64)引脚描述 表 引脚 名称 方向 说明 引脚 名称 方向 说明 1 VSS GND（ 0V） 11 DB4 I/O 数据 4 2 VDD Supply Voltage For Logic (+5V) 12 DB5 I/O 数据 5 3 NC Supply Voltage For LCD （悬空） 13 DB6 I/O 数据 6 4 RS(CS) I H: Data L: Instruction Code 14 DB7 I/O 数据 7 5 R/W(STD) I H: Read L: Write 15 PSB I H: Parallel Mode L: Serial Mode 6 E(SCLK) I Enable Signal，高电平有效 16 NC 空脚 7 DB0 I/O 数据 0 17 /RST I Reset Signal，低电平有效 8 DB1 I/O 数据 1 1 19 只留了位置并无引脚引出 9 DB2 I/O 数据 2 20 LEDA 背光源正极（ +5V） 10 DB3 I/O 数据 3 21 LEDK 背光源负极（ OV） 第 3 脚： V0 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对 比度最高，对比度过高时会产生 鬼影 ，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4 脚： RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5 脚： RW 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当 RS和 RW 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 RW为高电平时可以读 忙信号，当 RS为高电平 RW 为低电平时可以写入数据。 第 6 脚： E端为使能端，当 E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 7～ 14 脚： D0～ D7 为 8位双向数据线。 第 15 脚： PSB 高：并行 /低：串行。 第 16 脚： NC 无连 接。 第 17 脚： /RST 系统复位 低电平有效。 第 18 脚： NC 无连接。 第 19 脚： LEDA背光 电源 +5V。 第 20 脚： LEDK 背光电源 0V[2]。 6 OCMJ4X8C 的 数据 显示原理 显示数据 RAM 提供 64x2 个字节的空间 ,最多可以控制 4 行 16 字 (64 个字 )的中文字型显示 ,当写入显示资料 RAM 时 ,可以分别显示 CGROM,HCGROM 与 CGRAM 的字型。 本系列模块可以显示三种字型 ,分别是半宽的 HCGROM 字型 ,CGRAM 字型及中文CGROM 字型 ,三种字型的选择 ,由在 DDRAM 中写入的编码选择 ,在 0000H～ 0006H 的编码中将选择 CGRAM 的自定字型 ,02H～ 7FH 的编码中将选择半宽英数字的字型 ,至于A1 以上的编码将自动的结合下一个字节 ,组成两个字节的编码达成中文字型的编码BIG5(A140～ D75F) GB(A1A0～ F7FF),详细各种字型编码如下 : (1) 显示半宽字型 :将 8 位资料写入 DDRAM 中 ,范围为 02H～ 7FH 的编码。 (2) 显示 CGRAM 字型 :将 16 位资料写入 DDRAM 中 ,总共有 0000H, 0002H, 0004H,0006H 四种编码。 (3) 显示中文字形 :将 16 位资料写入 DDRAM 中 ,范围为 A140H～ D75FH 的编 码(BIG5)A1A0H～ F7FFH 的编码 (GB).将 16 位资料写入 DDRAM 方式为透过连续写入两个字节的资料来完成 ,先写入高字节 (D15～ D8)再写入低字节 (D7～ D0) [3]。 OCMJ4X8C 的绘图显示原理 绘图显示 RAM 提供 64x32 个字节的记忆空间 (由扩充指令设定绘图 RAM 地址 ),最多可以控制 256x64 点的二维绘图缓冲空间 ,在更改 绘图 RAM 时 ,由扩充指令设定GDRAM 地址先设垂直地址再设水平地址 (连续写入两个字节的数据来完成垂直与水平的坐标地址 ),再写入两个 8 位的资料到绘图 RAM,而地址计数器 (AC)会自动加一 ,整个写入绘图 RAM 的步骤如下 : (1) 先将垂直的字节坐标 (Y)写入绘图 RAM 地址。 (2) 再将水平的字节坐标 (X)写入绘图 RAM 地址。 (3) 将 D15～ D8 写入到 RAM 中 (写入第一个 Bytes)。 AT89C52单片机介绍 AT89C52 的主要结构 AT89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 系统可编程 Flash存储器。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。 片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。 7 在单芯片上，拥有灵巧的 8位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、 超有效的解决方案。 AT89C52 的功能特性 AT89C52 具有以下标准功能： 8K 字节 Flash， 256 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器， 2个数 据指针，三个 16 位定时器 /计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。 另外， AT89C52可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2种软件可选择节电模式。 空闲模式下， CPU 停止工作， 允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。 掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止 [4]。 (1) MCS51 单片机产品兼容； (2) 8K 字节在系统可编程 Flash 存储器； (3) 1000 次擦写周期； (4) 全静态操作： 0Hz～ 33Hz； (5) 三级加密程序存储器； (6) 32 个可编程 I/O 口线； (7) 三个 16 位定时器 /计数器； (8) 八个中断源； (9) 全双工 UART 串行通道； (10) 低功耗空闲和掉电模式； (11) 掉电后中断可唤醒； (12) 定时器； (13) 双数据指针。 AT89C52 的引脚结构 AT89C52 单片机的引脚结构如图 21，它们的功能描述如下：。