空调温度控制器设计文档格式.doc
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指导教师意见：
成绩:
签名：
年月日
课程设计名称：
空调温度控制器设计
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
课程设计地点：
31-630
课程设计时间：
2012-12-17～2012-12-28
单片机原理与接口技术课程设计任务书
学生姓名
专业班级
学号
题目
空调温度控制器设计
课题性质
工程设计
课题来源
自拟
指导教师
王黎、臧海河、周刚
主要内容
（参数）
空调温度控制器设计，实现以下功能：
1．利用电位器输出模拟量模拟温度；
2．能够实现温度的测量；
3．能够实现温度的显示；
4．当温度的变化量超过设定值时，通过发光管模拟发热和制冷电机，以实现温度的控制。
任务要求
（进度）
第1-2天：
熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。
第3-4天：
按照确定的方案设计单元电路。
要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。
第5-6天：
软件设计，编写程序。
第7-8天：
实验室调试。
第9-10天：
撰写课程设计报告。
要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅合理。
主要参考
资料
[1]张迎新．单片微型计算机原理、应用及接口技术（第2版）[M]．北京：
国防工业出版社，2004
[2]伟福LAB6000系列单片机仿真实验系统使用说明书
[3]阎石．数字电路技术基础（第五版）．北京：
高等教育出版社，2006
审查意见
系（教研室）主任签字：
年月日
22
目录
1引言 4
2总体方案设计 4
2.1硬件组成 4
2.2方案论证 5
3硬件电路设计 7
3.1可模拟量输入电路 7
3.2A/D转换电路 8
3.3显示及键盘接口电路 9
3.4单片机控制电路………...........................................................12
4系统软件设计 12
4.1主程序设计 13
4.2子程序设计 15
5系统调试与总结 16
5.1调试 16
5.2总结 16
参考文献 17
附录A系统原理图 18
附录B源程序 19
1引言
在现代社会中，温度控制不仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了各个方面，随着人们生活质量的提高，酒店厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子，温度控制将更好的服务于社会.而今，空调等家用电器随着生产技术的发展和生活水平的提高越来越普及，一个简单，稳定的温度控制系统能更好的适应市场。
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的设计。
利用实验仪上的显示电路、键盘、或开关电路、A/D转换电路，模拟空调恒温控制。
可以利用实验仪上的电位器模仿温度变化，制冷可以用发光二极管模拟，也可以控制直流电机模仿压缩机的运行。
要求可以用键盘或开关设定恒定温度，当外界温度超过设定温度不一致时，就要启动加热或制冷压缩机，从而对空气温度进行调节，使空气温度与设定温度保持一致。
2总体方案设计
2.1硬件组成
按照空调温度控制器的设计要求，系统的硬件应包括以下几部分：
（1）电位器：
利用电位器模拟空气温度的变化，将空气温度的模拟量送入A/D转换器中。
（2）A/D转换器：
空气温度的模拟量经过A/D转换器转换为电压输出量，再将输出量送入单片机中。
（3）单片机：
将空气温度与设定温度相比较，从而驱动空调机的发热或制冷。
（4）键盘：
用于输入设定的温度值。
（5）LED显示：
用于显示设定的温度值和空气温度值
系统硬件方框图如图2.1所示：
图2.1硬件方框图
2.2方案论证
（1）控制器
8051是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，8051内部有4K字节可编程闪烁存储器，128*8位内部RAM，两个16位定时器/计数器，5个中断源，32可编程I/O线及串行通道。
闪烁存储器是一种可编程又可擦除只读存储器（EEPROM），给用户设计单片机系统和单片机系统带来很大的方便，深受广大用户的欢迎。
8051有片内振荡器和时钟电路，具有低功耗的闲置和掉电模式，在空闲方式下，CPU停止工作，但允许内部RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统继续工作。
在掉电方式下，能保存RAM的内容，但振荡器停止工作，并禁止所有其他部件工作。
还具有三级程序存储器锁定，全静态工作频率0Hz-24Hz，数据保留时间可长达10年。
8051芯片内部引脚图如图2.2所示：
图2.28051芯片内部引脚图
（2）A/D转换-ADC0809
A/D转换电路是将从电位器输出的模拟电信号转换为数字电信号的电路结构。
目前A/D转换器的种类很多，有计数比较型、逐次逼近型、双积分型等等。
选择A/D转换器件主要从转换速度、精度和价格上考虑。
逐次逼近型A/D转换器，在精度、速度和价格上都比较适中，是最常用的A/D转换器。
双积分A/D转换器，具有精度高、抗干扰性好、价格低廉等优点，但转换速度慢。
近年来在微机应用领域中也得到了广泛的应用。
本次设计采用八路模拟输入通道的逐次逼近型的八位A/D转换器ADC0809。
采用ADC0809作为与单片机的接口电路，它的结构比较简单，转换速度较高。
采用ADC0809作为A/D转换器具有与单片机连接简单的优点，它是八位的转换器可以与八位的单片机直接连接，这样就简化了系统的连接电路也有利于系统软件的编写。
ADC0809管脚图如图2.3所示：
图2.3ADC0809管脚图
（3）数码管显示
由于数码管显示明显，易于控制，本设计采用数码管显示，数码管的显示原理都是一样的，都是靠点亮内部的发光二极管来发光。
数码管内部原理图如图2.4所示。
图2.4数码管内部原理图
3硬件电路设计
3.1可模拟量输入电路
温度是一个非电量物理量，需要将之转化为电信号才能进行后续的测量和控制。
由于电位器电路用于产生可变的模拟量，为此，在此课程设计中，利用了实验仪器上的电位器来模拟温度变化，将温度这个非物理量转化为电压信号输出。
电位器结构图如图3.1所示：
图3.1电位器结构图
3.2A/D转换电路
A/D转换电路图如图3.2所示：
图3.2A/D转换电路
3.3显示及键盘接口电路
键盘在单片机应用系统中，用于实现输入数据、传送命令的功能，是人工干预的主要手段。
键盘可分为编码式键盘和非编码式键盘两大类，键盘上闭合键的识别由专用的硬件译码器实现，并产生键编号和键值的称为编码式键盘；
靠软件识别的为非编码式键盘。
在单片机组成的测控系统中，用得最多的是非编码键盘。
非编码键盘有：
独立式按键结构、矩阵式按键结构。
在非编码键盘系统中，键闭合和键释放的信息的获取，键抖动的消除，键值查找及一些保护措施的实施等任务，均由软件来完成。
单片机应用系统中，键盘扫描只是CPU的工作内容之一。
CPU忙于各项任务时，如何兼顾键盘的输入，取决于键盘的工作方式。
考虑仪表系统中CPU任务的份量，来确定键盘的工作方式。
键盘的工作方式选取的原则是：
既要保证能及时响应按键的操作，又不过多的占用CPU的工作时间。
本课设中用到的实验仪已经将LED显示电路和键盘电路集成到一个集成电路中。
LED显示和键盘的等效电路如图4示。
显示控制的位码由74HC374输出，经MC1413反向驱动后，做LED的位选通信号。
位选通信号也可作为键盘列扫描码，键盘扫描的行数据从74HC245读回，74HC374输出的列扫描码经74HC245读入后，用来判断是否有键被按下，以及按下的是什么键。
如果没有键按下，由于上拉电阻的作用，经74HC245读回的值为高电平，如果有键按下，74HC374输出的低电平经过按键被接到74HC245的端口上，这样从74HC245读回的数据就会有低位，根据74HC374输出的列信号和74HC245读回的行信号，就可以判断哪个键被按下。
LED显示的段码由另一个74HC374输出。
键盘及LED显示电路如图3.3所示：
图3.3键盘及LED显示电路
3.4单片机控制电路
（1）本设计用8255驱动两个发光二极管来表示空调机的发热和制冷，单片机控制电路如图3.4所示：
图3.4单片机控制电路
4系统软件设计
系统的软件设计采用模块化设计，采用模块化设计可以简化系统软件的编写，使软件编写思路更加简单明了。
系统软件主要由三大模块组成：
主程序模块、功能实现模块和运算控制模块。
主程序模块用于实现各个子程序间的跳转。
功能实现模块主要由A/D转换子程序、键盘处理子程序、显示子程序等部分组成。
4.1主程序设计
主程序是系统上电或复位后首先要执行的程序，主程序主要完成系统的初始化、扫描显示、扫描键盘等工作。
程序开始执行后，空气温度和设定温度进行比较，若空气温度比设定温度高，则驱动空调机制冷，若空气温度比设定值低，则驱动空调机加热，向下键每按一次，设定温度减1，向上键每按一次，设定温度值加1.系统主程序流程图如图4.
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