基于单片机的空调温度控制系统的设计

基于单片机的空调温度控制系统的设计内容摘要：

控制器，可以根据室内温度状况自主的选择制冷还是制热，从而使室内的温度处于一个相对稳定的状态，为人们营造一个温馨 、 舒适的居家环境。 国内外温度控制器发展现状 温度控制器是信息技术的最前端产品。 从先前的模拟温度控制器到今天的数码控制器。 温控器的经历逐步向着智能化数字化的道路。 目前，温度传感器被广泛的应用在工业生产、科学事业研究和 生活等方面，需求量越来越大。 一般来说，温度控制器是一种集温度的采集、处理、控制为一体的控温设备。 他根据外界温度和自身预设操作的对比，来对降温或是升温设备进行操作，实现对温度的控制。 目前，常见的温度控制器大致有两种，一种是机械式的，另一种是智能式的。 空调温度控制器最初只是一个电气 制式 产品。 它 采用 的 是对温度比较敏感的双金属片作为温度采集装置。 这样的控制器敏感度以及灵敏度势必会很差，并且机械设备都会存在一个磨损或者一个损耗的过程，影响着设备的使用寿命。 所以，目前虽说还能见到，但是使用的场所已经越发减少了。 后 来，技术的更新换到为温度控制器带来了福音，一些对温度较敏感的半导体器件的出现让空调温度控制器进入了新时代。 这类器件最常见的就是热电阻和热敏电阻。 尤其是此时人机交互界面的出现，为下一代的产品带来了诸多的启发。 但是虽说这类控制器较前代要好一些，有一些问题还是没有彻底的解决。 例如精度低下、操作不易等等。 随着国内外电子技术的日益发展，国内外普遍已经着手于开发最新一代也就是第三代空调温控器。 运用的更加先进的模型使得该温控器更加精准和智能。 现在，市面上已经出现了该类型产品，相信普及指日可待。 3 2 基本原理 空调温度 控制系统的原理 本次设计主要器件是温度传感器。 通过它来感知外界的真实的温度，并把室内的温度信号准确的转化为电信号。 而后温度在传感器芯片中直接被 A/D 转换，输出至单片机的 I/O 端口。 单片机记录该端口的实际数据，并根据预设的规则对其进行处理。 当温度低于某一个值时，单片机控制空调电路进行制暖，同样的，当温度高于某一个值时，单片机控制空调电路进行制冷，使得室内的温度维持在一个相对比较稳定的状态下。 由于该系统功能比较单一，操作比较简单，因此由单片机就可以实现。 而以体积小、重量轻、成本低、可靠性好、 灵活度高的 89C52 单片机完全可以胜任，故而本系统采用此种单片机作为其控制核心。 除去单片机控制核心之外，该系统还有 温度采集模块，数据显示模块，设置模块，控制模块四个部分。 图 系统的总体框图 单片机控制核心 本系统由于设计简单，功能较少，因此，一般的普通单片机就可以实现其所有功能。 单片机，即单片微控制器，其实就是一个具有数据处理功能的一个微型的计算机。 它具有自己的随机存储器（ RAM）和只读存储器（ ROM）。 为了增加自身对数据的处理能力。 还加入了中断系统和定时 /计数器。 也就是说，相比计算机而言，除了 I/O 设备之外的设备，单片机都有。 最终构成了一个较为完善的计算机系统芯片。 4 单片机具有质量轻、体积小、价格低、开发简便的特点，因此，一经上市就在各行各业掀起了一股自动化的风暴。 目前单片机的应用已经在各个行业都有一定的涉及，在简单工业控制，自动化设备，计算机应用等方面发挥着非常重要的作用。 温度采集模块 温度是最常遇到的物理量之一，很多行业对于温度有着很苛刻的要求。 因此，科研和生产中很多情况下，都会对温度进行采集、测量和控制。 而要想做到这些，绝对离不开温度传感器 的帮助。 因此，在不同的场合和要求下，应该尽可能仔细的选择不同的温度传感器以满足生产、生活、科研的需要。 测量温度的方法有两种。 一种需要和被测事物相接触，使得传感器达到和被测物体一样的温度，称这种方法为接触式温度测量。 这种方式只是适合于测量较低温度的情况。 另一种方法不需要与被测事物相接触，而是利用被测物体的热辐射进行测量，通过热辐射的强度来测量温度。 由于不需要接触，因此不怕因为高温对器件产生损伤，因此多用于高温测量。 温度传感器根据输出量的不同，可以分为模拟和数字两种；按照测量温度的方式可以分为接触式和非接 触式；按照类型又可以分为模拟集成式、分立式和智能数字温度传感器。 在工程中，常常使用以下几种传感器来进行测温。 热敏 电阻 是一类由半导体材料制成的一类敏感器件，分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。 正温度系数热敏电阻是指温度越高电阻值越大的热敏电阻；负温度系数热敏电阻是指温度升高时电阻值变小的热敏电阻。 而我们通常所使用的一般都是负温度系数的热敏电阻。 其灵敏度交正温度系数热敏电阻更高，同时体积很小，比较耐用。 但由于它的非线性比较严重，而且互换性能不够好，因此，适用于对精度要求比较低的环境 热电阻式温度传感器利用热电阻温度系数随温度变化的特性而制成的。 它的主要特点是性能稳定，测量精确度高。 热电阻温度传 感器 大都是由纯金属材料制成，常用的金属材料有铂、铜、镍。 热电偶温度传感器是电子产品设计和工业自动化中最常用的元器件之一。 因为温度传感器和被测对象直接接触测量精度高，其测量温度范围在 — 50 到 1600℃ 均可连 5 续测量。 而且，热电偶温度传感器产品已实现标注化、系统化生产，使用时便于选择，以方便用计算机进行线性补偿。 因此，热电偶仍在测温领域内被广泛使用。 热电偶的理论基础建立在热电效应上。 模拟集成传感器 是采用半导体硅集成制作而成的，问世于 20 世纪 80 年代。 它是将温度传感器集成在一个硅片上，用来完成温度的测量并以模拟形式输出信号。 它的主要特点有仅测量温度、传输距离远、测温误差小、响应速度快、体积小、功率小、价格便宜；适合于远距离测温，控温，外围电路简单；不需要进行非线性校验。 比较典型的产品有 LM31 AD590、 TMP17 等。 智能温度传感器 问世于 20 世纪末。 也叫做数字温度传感器。 它主要应用于温度控制、温度测量及特殊温度测控等领域。 它是 计算机技术、微电子技术和自动测试技术三种技术相结合的产品 ， 目前国际上已经有多种智能温度传感器系列产品。 智能温度传感器 有以下三个特点：一、能够输出温度数据和温度控制量；二、能够用最简单的方式构成多功能智能温度测控系统；三，是基于硬件基础上通过软件实现测试功能的。 软件的开发水平也决定它的智能化程度。 智能温度传感器内部主要包含有温度传感器、寄存器、 A/D 传感器及接口电路。 一些产品还带有中央控制器、随机存储器、只读存储器和多路控制器。 数据显示模块 该模块的主要作用是显示当前的温度，在该模块中，由于所需的仅仅是一些数字量。 因此，选用成本低控制简单的数码管来构成温度显示电路。 作为常用的显示器件，数码管一般分为两种。 一种是为共阳数码管，另一种为共阴数码管。 共阳数码管的阳极为公共极，共阴数码管的阴极为公共。