基于at89s51单片机单片机控制空调温度系统毕业设计

基于at89s51单片机单片机控制空调温度系统毕业设计内容摘要：

信号之间存在一点的延迟时间，不同结构的观点耦合器输入、输出延迟时间相差很大。 空调温度控制单元设计 13 第三章 硬件单元 本次 设计总体方案为：选用 89S51 单片机为中央处理器，通过温度传感器对空气进行温度采集，将采集到的温度信号传输给单片机，再由单片机控制显示器，并比较采集温度与设定温度是否一致，然后驱动空调机的加热或降温循环对空气进行处理从而模拟实现空调温度控制单元的工作情况。 总体方案结构如 图。 图 总体方案结构 实现方案的技术路线为：用按钮输入标准温度值，用 LED 实现显示环境空气温度，用驱动电路控制压缩机完成加热和制冷调节，用 ISIS 软件对设计进行仿真，用汇编语言完成软件编程。 硬件各单元方案设计与选择 温度传感部分 要求对温度和温度有关的参量进行检测，应该考虑用热电阻传感器。 按照热电阻的性质可以分为半导体热电阻和金属热电阻两大类，前者通常成为热敏电阻，后者称为热电组。 采用集成温度传感器，如常用的 AD590 和 LM35。 AD590 是电流型温度传感器。 这种器件以电流作为输出量指示温度，且是一个二端器件，实用非常方便，作为一种高阻电流源，他不需要严格考虑传输线上的电压信号损失和噪声干扰问题，因此特别适合作为远距离测量或控制用。 另外， AD590 也特别适用于多点 温度测 量系统，而不必考虑选择开关或 CMOS 多路转换开关所引起的附加电阻造成的误空调温度控制单元设计 14 差。 由于采用了一种独特的电路结构，并利用最新的薄膜电阻激光微调技术校准，使得 AD590 具有很高的精度。 并且应用电路简单，便于设计。 A/D 转换 部分 模 /数转化器是一种将连续的模拟量转化成离散的数字量的一种电路或器件。 模拟信号转换为数字信号一般需要经过采样保持和量化编码两个过程。 针对不同的采样对象，有不同的 A/D 转化器 (ADC)可供选择，其中有通用的也有专用的。 有些 ADC 还包括有其他功能，在选择 ADC器件时需要考虑多种 因素，除了关键参数、分辨率和转换速度之外，还应考虑其他因素，如静态与动态精度、数据接口类型、控制接口与定时、采样保持性能、基本要求、校准能力、通道数量、功耗、实用环境要求、封装形式以及与软件有关的问题。 ADC 按功能分，可以分为直接转换和非直接转换两大类，其中非直接转换又有逐次分级转换，积分式转换等类型。 A/D 转换器在实际应用时，除了要设计适当的采样 /保持电路、基准电路和多路模拟开关等电路外，还应根据实际选择的具体芯片进行输入模拟信号极性转换等设计。 采用逐次逼近式转换器，对于这种转换方式， 通常是用一个比较器输入信号与作为基准的 N位 DAC 输出进行比较，并执行 N次 1位转换。 这种方法类似于天平上用二进制砝码称量物质。 采用逐次逼近寄存器，输入信号仅与最高位（ MSB）比较，确定 DAC 的最高位 (DAC 满量程的一半 )。 确定后结果（ 0 或 1）被锁存，同时加到 DAC 上，以决定 DAC 的输出（ 0 或 1/2）。 逐次逼近型 A/D 转换器，如 AD0809,其特点是转换速度快，精度也比较高，输出为二进制码，直接接 I/O 口，软件设计方便。 ADC0809 芯片内包含 8 位模 /数转换器、 8 通道多路转换器与微控制器兼容的控制逻辑。 8 通道 多路转换器能直接连通 8个单端输入信号中的任何一个。 由于 ADC0809 设计时考虑到若干种模/数转换技术的优点，所以该芯片非常适合于过程控制、微控制器输入通道的结合口电路、智能仪器和机床控制等应用场合，并且价格低廉，降低设计成本。 数字显示部分 通常的 LED 显示器有 7 段或或者 8段和“米”字段之分。 这种显示器有共阳极和共阴极两种。 共阴极 LED 显示器的发光二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地。 当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相当的段 被点亮，相应的短被显示。 同样，共阳极 LED显示 器的工作原理也一样。 采用移位寄存器扩展 I/O 口，只需要占用 3 个 I/O 口，即数据（ DATA）、时钟（ CLOCK）、空调温度控制单元设计 15 输出使能（ OUTPUT ENABLE） ,从理论上讲就可以无限制地扩展 I/O 口，而且显示数据为静态显示，几乎不占用 CPU 资源。 采用扩展口后，又能采用静态显示，这样，既解决了静态显示占用 I/O 口多的问题，也解决了动态显示不稳定、容易闪烁、占用 CPU 资源过多的问题。 加热降温驱动控制电路 采用开关量控制，如继电器、双向可控硅、光耦等，控温快速，但是双向可控硅驱动电路比较麻烦，调试也 麻烦，若用现成的固态继电器 (其实就是把双向可控硅和驱动电路做在一起的 )价格十分昂贵。 若用继电器时要注意器电感的反向电动势，和开关触点对电源的影响，以及开关脉冲对整个电路的影响等，应该 加入必要的防止干扰的措施。 采用光耦合双向可控硅驱动电路，这种器件是一种单片机输出与双向可控硅之间较理想的接口器件，它有输入和输出两部分组成，输入部分是一种砷化镓发光二极管，该二极管在 5MA~15MA 正向电流作用下发出足够强度的红外光，触发输出部分，输出部分是一个硅光敏双向可控硅，在红外线的作用下可双向导通。 光电耦合器也常用于较远距离的信号隔离传送，一方面光耦合器可以起到隔离两个系统地线的作用，使两个系统的电源相互独立，消除地电位不同所产生的影响。 另一方面，光耦合器的发光二极管是电流的驱动器件，可以形成电流环路的传送形式。 由于电流环路是低阻抗电路，对噪音的敏感度低，因此提高通讯系统的抗干扰能力，常用于有噪音干扰的环境里传输信号。 键盘输入部分 常用的键盘接口分为独立式按键接口和矩阵式键盘接口。 采用独立式按键接口，这种方式是各种按键相互独立，每个按键各接一根输入线，一根输入线上的按键工作状态不会影响 其他输入线上的工作状态。 因此，通过检测输入线的电平状态可以很容易判断那个按键被按下了。 独立式按键电路配置灵活，软件简单。 但每个按键需占用一根输入口线，在按键数量较多时，需要较多的输入口线且电路结构复杂，故此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。 独立式按键电路按键直接与单片机的 I/O口线相接，通过读 I/O 口，判定个 I/O 口，判定各 I/O 口线的电平状态，即可识别出按下的键盘。 空调温度控制单元设计 16 单元电路设计 温度采集电路 温度采集系统主要由 AD590、 OP0 ICL8069 组成 ，如图 所示。 图 温度采集电路 A/D 转换电路 选用 89S51 作为中央处理器， A/D 转换器选用 ADC0809，其连接电路如图 所示。 图 A/D转换电路 空调温度控制单元设计 17 显示电路 采用 74LS164 与单片机连接，如图 所示。 图 显示电路 驱动控制电路 光耦合双向可控硅驱动器是一种单片机输出与双向可控硅之间较理想的接口器件，它有输入和输出两部分组成，输入部分为砷化镓 反光二极管，该二极管在 5MA~15MA 正向电流作用下发出足够强度的红外光，触发输出部分。 连接电路如下如所示。 输出部分为硅光敏双向可控硅，在红外线作用下可双向导通。 该器件为六引脚双列直插式封装。 驱动控制电路如图 所示。 图 驱动控制电路 空调温度控制单元设计 18 键盘电路 采用独立式按键设计，如图 所示。 图 键盘电路 电源电路 电源也不能小视，每一个系统的电源都不容马虎，电源虽然简单，但需要功能可靠，且需要功能可靠， 且每个板子上都有 CBB 电容和高品质的 ELNA 电容做退耦，如图 所示。 图 电源电路 空调温度控制单元设计 19 第四章 软件单元 系统软件设计说明 在进行微机控制系统设计时，除了系统硬件设计外，大量的工作就是如何根据每个生产对象的实际需要设计应用程序。 因此，软件设计在微机控制系统设计中占重要地位。 对于本系统，软件更为重要。 在单片机控制系统中，大体上可分为数据处理、过程控制两个基本类型。 数据处理包括：数据的采集、数字滤波、标度变换等。 过程控制程序主要是使单片机按一定的方法进行计算，然 后再输出，以便控制生产。 为了完成上述任务，在进行软件设计时，通常把整个过程分成若干个部分，每一部分叫做一个模块。 所谓“模块”，实质上就是所完成一定功能，相对独立的程序段，这种程序设计方法叫模块程序设计法。 模块程序设计法的主要优点是： 单个模块比起一个完整的程序易编写及调试； 模块可以共存，一个模块可以被多个任务在不同条件下调用； 模块程序允许设计者分割任务和利用已有程序，为设计者提供方便。 本系统软件采用模块化结构，由主程序﹑显示子程序﹑延时子程序﹑ A/D 转换子程序、键盘子程序构成。 主程序 流程 本设计主程序流程如图 所示。 图 主程序流程图 空调温度控制单元设计 20 程序启动后，首先清理系统内存，然后对温度进行采集并通过 A/D 转换后，传输到单片机，再由单片机控制显示设备，显示现在的温度，然后系统进入待机状态，等待键盘输入设定温度，然后系统将设定温度与现在温度进行比较，得出结果后，启动制冷系统或是加热系统。 主程序见附录 A/D 转换子程序 图 是 A/D 转换子程序流程图。 图 A/D转换子程序流程图 由于 ADC0809 的输出端带有三态锁存器，因此可以和 T89S51 单片机直接接口。 T89S51 单片机的 PO 口作为复用数据总线，与 ADC0809 数据输出端 DO0— DO7相接。 89S51 的低三位数据用于选择 8 路模拟电压输入，但实际上由于只有 1路模拟量，即温度采集电路中的 IN1， IN0直接与 ADC0809的 IN1,IN0相连。 固 A=B=C=0，即均接低电平。 转换开始 10μs后， EOC 端降为低电平，当转换结束后， EOC 变 为高电平，用中断的方式通知 89S51 单片机转换已经结束，可以将转换结果输入单片机了，89S51 响应该中断后即可在中断服务程序中完成转换结果的读入。 如果采用查询法读取转换结果，则可将 EOC 信号输出经过一个锁存器锁存后再接到 89S51 P0口的某一数据线，启动转换 10μs后， 89S51 不断对锁存器的输出状态进行查询，看是否变为高电平。 一旦查询到变为高电平时，即用外部数据传送指令将转换结空调温度控制单元设计 21 0INT果输入 ，则 EOC 端可悬空，启动转换后，89S。