基于单片机的空调温度控制方案设计.doc
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1、摘要 本控制电路是以8051单片机为控制核心。整个系统硬件某些涉及温度采样电路,自激式A/D转换器,按键电路,驱动电路,时序电路,和8段译码器,LED数码显示屏。在配合用汇编语言编制程序使软件实现,实现空调温度智能转换基本功能。本控制电路成本低廉,功能实用,操作简便,有一定实用价值。本文从3个方面展开阐述,一方面是硬件电路描述;接着软件某些设计;最后实现功能。核心词8051单片机 温度控制 LED数码显示一 系统总体设计方案1.1 课题背景 电子技术发展,特别是随着大规模集成电路产生,给人们生活带来了主线性变化,如果说微型计算机浮现使当代科学研究得到了质奔腾,那么单片机技术浮现则是给当代工业控
2、制测控领域带来了一次新革命。当前,单片机在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛应用。特别是其中C51系列单片机浮现,具备更好稳定性,更快和更精确运算精度,推动了工业生产,影响着人们工作和学习。 在当代社会中,温度控制不但应用在工厂生产方面,其作用也体现到了各个方面,随着人们生活质量提高,酒店厂房及家庭生活中都会见到温度控制影子,温度控制将更好服务于社会.而今,空调等家用电器随着生产技术发展和生活水平提高越来越普及,一种简朴,稳定温度控制系统能更好适应市场。而本次设计就是要通过以MCS-51系列单片机为控制核心,实现空调机温度控制器设计。方案一通过温度传感器对空气进行温度采集,将采集到温度信号传播
3、给单片机,再由单片机控制显示屏,并比较采集温度与设定温度与否一致,然后驱动空调机加热或降温循环对空气进行解决,从而模仿实现空调温度控制单元工作状况。空调温控器重要单片机,时序电路,温度采样电路,A/D转换电路,温度显示电路,温度输入电路,驱动电路等构成。系统原理图见图1所示:温度采样电路 80518段译码器8段译码器数码管数码管按键电路驱动电路A/D转换电路时钟图1 空调机温度控制系统框图方案二 DS18B20单线连接方案,方案二采用单线连接,就是四块DS18B20连到单片机一种IO口上,这种方案只用到单片机一种IO口,大大节约了单片机IO口资源。缺陷实在是时序上就复杂了,DS18B20编程就
4、增长读ROM程序,搜索ROM和匹配ROM程序。 综合比较决定选用方案一 二、系统硬件设计2.1单片机 由于空调温度控制器核心就是单片机,单片机选取将直接关系到控制系统工作与否有效和协调。本设计采用MCS-51系列8051单片机,由于8051单片机应用广泛,性能稳定,抗干扰能力强,性价比高。8051包括了8位CPU,片内振荡器,4K字节ROM,128字节RAM,2个16位定期器,计数器,中断构造,I/O接口等。可进行计算,定期等一系列功能。2.2 A/D转换电路2.2.1 ADC0801简介ADC0801是8位全MOS中速A/D 转换器、它是逐次逼近式A/D 转换器,片内有三态数据输出锁存器,可
5、以和单片机直接口接。其重要引脚功能如下:(1)RD,WR:读选通信号和选通信号(低电平有效)。(2)CLK:时钟脉冲输入端,上升有效。(3)DB0DB7是输入信号。(4)CLKR:内部时钟发生器外接电阻端,与CLKIN端配合可由芯片自身产生时钟脉冲,其频率为1/1.1RC。(5)CS:片选信号输入端,低电平有效,一旦CS有效,表白A/D转换器被选中,可启动。(6)WR:写信号输入,接受微机系统或其他数字系统控制芯片启动输入端,低电平有效,CS、WR同步为低电平时,启动转换。(7)INTR:转换结束输出信号,低电平有效,输出低电平表达本次转换已完毕。该信号常作为向微机系统发出中断祈求信号。 (8
6、)CLK:为外部时钟输入端,时钟频率高,A/D转换速度快。容许范畴为10-1280KHZ,典型值为640KHZ,此时,A/D转换时间为10us。普通由MCS51单片机ALE端直接或分频后与其相连。当MCS单片机与读写外,RAM操作时,ALE信号固定为CPU时钟频率1/6,若单片外接晶振为6MHZ,则1/6为1MHZ,A/D转换时间为64us。 2.2.2 A/D转换电路工作原理 A/D 转换电路如图2.1所示。ADC0801A/D转换成果输出端DB0DB7与8051P0.0-P0.7相连,INTR与P2.0口相连,INTR端用于给出A/D转换完毕信号,因此通过查询P2.0便可以获知A/D转换与
7、否完毕。RD与8051 RD相连,WR也是跟8051 WR相连。CS、VIN+接地。(低电平有效)ADC0801两模仿信号输入端,用以接受单极性、双极性和差摸输入信号,与WR同步为低电平A/D转换器被启动切在WR上升沿后100 模数完毕转换,转换成果存入数据锁存器,同步,INTR自动变为低电平,表达本次转换已结束。如CS、RD同步来低电平,则数据锁存器三态门打开,数字信号送出,而在RD高电平到来后三态门处在高阻状态 。图2.1 A/D转换电路图2.3 温度采样电路2.3.1 AD590型温度传感器AD590是电流型温度传感器,通过对电流测量可得到所需要温度值。在被测温度一定期,AD590相称于
8、一种恒流源,AD590温度感测器是一种已经IC化温度感测器,它会将温度转换为电流,由于此信号为模仿信号,因而,要进行进一步控制及数码显示,还需将此信号转换成数字信号。它重要特性如下:(1)流过器件电流(mA)等于器件所处环境热力学温度(开尔文)度数;即: 式中: (1)Ir流过器件(AD590)电流,单位为mA;T热力学温度,单位为K。 (2)AD590测温范畴为-55+150;(3)AD590电源电压范畴为4V30V; 2.3.2 温度采样工作原理 由于AD590是将温度转换为电流,而单片机对电压信号更好测量,因此要将电流转化为电压,同步对电压信号进行放大后输入A/D转换ADC0801VI-
9、端口。 电流转化为电压表达式如下: (2) 由反相比例运算放大电路,依照“虚断”,“虚短”,集成运放净输入电压为零,净输入电流为零,净输入电流为零等推算出表达式为: (3) 最后由(1),(2),(3)得到: (4)图2.2 温度采样电路2.4按健开关按键开关电路由一按键连接到8051P2.1端口所示。按下P2.1按键,放开后进入温度设定模式,显示设定最高温度34oC,每按一次设定温度将减小1oC,直至最低设定温度20oC,再按一次回到34oC。2.5温度显示电路2.5.1 LED驱动 7447 简介:7447是一块BCD码转换成7段LED数码管译码驱动IC,7447重要功能是输出低电平驱动显
10、示码,用以推动共阳极7段LED数码管显示相应数字。相应引脚功能如下:(1)QA,QB,QC,QD,QE,QF,QG:7段LED数码输出引脚。(2)A,B,C,D :输入引脚。(3)RBO,BT,LI 高电平输出有效。2.5.2 温度显示工作原理 温度显示电路如图2.3所示:由2片TTL7447和2片七段LED构成,LED采用共阳级接法。7447QA-QG接BCDa-g,段选信号由8051P1口提供,LED显示数据由7447输出决定,即由P1口信号取值决定。图2.3 TTL7447 BCD显示电路2.6压缩机驱动电路压缩机驱动控制,8051RXD引脚与7404引脚相连接,从RXD发出控制信号经7
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