基于单片机的温度空调控制器设计毕业设计Word下载.docx
《基于单片机的温度空调控制器设计毕业设计Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的温度空调控制器设计毕业设计Word下载.docx（75页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
日 期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
导师签名：
日期：
注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
4、研究方法的科学性；
技术线路的可行性；
设计方案的合理性
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
建议成绩：
（在所选等级前的□内画“√”）
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
二、论文（设计）水平
评阅教师：
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
3、学生答辩过程中的精神状态
评定成绩：
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
教学系意见：
系主任：
摘要
随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高,空调已然成为了绝大多数家庭必备的家用电器。
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，地区气候差异较大，再加上人们的使用不当，温度不能很好的控制在一定的范围内。
夏天室内温度过低，冬天温度过高。
这样不但造成电能的浪费，而且对人们正常生活带来不利的影响。
本文主要从硬件和软件两方面介绍了单片机温度控制系统的设计。
该系统以AT89C51单片机为核心，主要由温度检测电路、按键与显示电路、输出控制电路等构成。
软件由主程序、显示模块主程序、DS18B20主程序、LCD1602主程序组成。
利用Proteus7.6进行了可行性的仿真，利用单片机开发板验证在实际电路中能起到的效果。
本次设计通过温度传感器DS18B20对室内温度进行采样，将采集到温度信号传给单片机，再由单片机控制液晶1602显示。
并比较擦剂到的温度值与设定的温度值是否一致。
然后驱动空调机的加热或降温，从而实现对室内温度的调节。
关键词DS18B20,单片机
温度控制,1602液晶显示
ABSTRACT
Withthedevelopmentofeconomyandtheimprovementoflivingstandards,airconditioninghasbecomethemostnecessaryhomeappliances.Atpresent,althoughalargenumberofairconditioningrefrigerationproductsinChina,butduetothelargepopulationinourcountry,regionaldifferencesinclimate,coupledwiththeimproperuseofpeople,notgoodcontrolwithinacertainrangeoftemperature.Lowindoortemperatureinsummer,wintertemperatureistoohigh.Suchnotonlywastestheenergy,andunfavorableinfluenceonthenormallife.
Thisarticlemainlyfromtwoaspectsofhardwareandsoftware,thispaperintroducesthesinglechipmicrocomputertemperaturecontrolsystemdesign.ThesystemUSESAT89C51microcontrollerasthecore,mainlybythetemperaturedetectioncircuit,buttonsanddisplaycircuit,outputcontrolcircuit,etc.Softwareconsistsofthemainprogram,displaymoduleofthemainprogram,DS18B20,LCD1602mainprogramofthemainprogram.Usingsinglechipcomputersimulation,thefeasibilityofusingProteus7.6developmentboardverificationcanplayaneffectinthepracticalcircuit.
ThedesignofindoortemperaturebytemperaturesensorDS18B20sample,willbecollectedtemperaturesignalstosinglechipmicrocomputer,againbysingle-chipmicrocomputercontrolliquidcrystaldisplay1602.Andcomparethelinimenttotemperatureandsettingtemperaturevalueisconsistent.Thendriveairconditioningheatingorcooling,soastorealizetheindoortemperatureregulation.
KeywordsDS18B20,microcomputer,temperaturecontrol,1602liquidcrystal
1绪论
1.1课题背景
随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高,空调已然成为了绝大多数家庭必备的家用电器,于此同时空调也成为家庭中的用电大户。
然而这就与当今以节能环保和低碳的生活方式相违背。
低碳生活不仅是当今世界的潮流,更是维护世界持续健康发展的必然,作为能耗大户的空调,节能减排迫在眉睫。
空调作为家用电器中的用电大户，应从设计、运行等多方面进行完善和提高,在不降低空调运行能力和舒适度的情况下，使空调更加地节能环保。
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，地区气候差异较大，再加上人们的使用不当。
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。
这样不但造成电能的浪费，而且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。
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，我设计了一款基于单片机的空调温度控制系统。
1.2国内外研究现状、水平
温度控制器是一种温度控制装置，它根据用户所需温度与设定温度之差值来控制中央空调末端之水阀（风阀）及风机，从而达到改变用户所需温度的目的。
实现以上目的的方法理论上有很多，但目前业界主要有机械式温度控制器及智能电子式两大系列。
普通的机械式温度控制器基是一个独立的度调节系统，主要由热敏电阻式温度检测器、手动开关、温度设置器和冷热切换开关构成。
这种控制器的控制原理是根据温度传感器测得的当前温度与设定的温度值的比较结果进而产生双向控制信号，双向控制信号控制冷热水循环管路电动水阀的开关。
第一代空调温控器主要是电气式产品，空调温度控器的温度传感器采用双金属片或气动温包，通过“给定温度盘”调整预紧力来设定温度，风机三速开关和季节转换开关为泼档式机械开关。
这类空调温控器产品普遍存在“温度设定分度值过粗”、“时间常数太大”、“机械开关易损坏”等问题[13]。
第二代空调温控器为电子式产品，温度传感器采用热敏电阻或热电阻，部分产品的温度设定和风速开关通过触摸键和液晶显示屏实现人机交互界面，冷热切换自动完成，运算放大电路和开关电路实现双位调节。
这类智能空调温控器产品改善了人机交互界面，解决了“温度设定分度值过粗”等问题，但仍存在“控制精度不高”、“时间常数大”、“操作较复杂”等问题[13]。
1.3本课题的发展趋势
目前国内外生产厂家正在研究开发第三代智能型室温空调温控器，应用新型控制模型和数控芯片实现智能控制。
现在已有国内厂家生产出了智能型室温空调温控器，并已应用于实际工程[12]。
1.4本课题的研究内容和任务
设计一个AT89C51单片机作为核心控制器件空调温度控制器，通过温度传感器DS18B20对室内温度进行采样，将采集到温度信号传给单片机，再由单片机控制液晶1602显示。
然后驱动空调机的加热或降温。
1.4.1本设计实现的技术指标
输入直流电压5V
控制精度:
±
1℃
温度显示精度:
0.5℃
工作环境:
-45-45℃
1.4.2本设计的创新点
本设计以DS18B20为温度传感器，其输出数字信号可与单片机直接通信，减少A/D转换电路，提高了测量精度。
以LCD1602作为显示器，人机交互性好。
2方案论证与选择
2.1系统方案设计
方案一
该方案采用AT89C51单片机作为核心控制器件，通过温度传感器DS18B20对室内温度进行采样，将采集到温度信号传给单片机，再由单片机控制液晶1602显示。
在整个设计中，涉及到温度检测电路，显示电路，键盘电路等电路，而单片机的控制程序是起到各个电路之间的相互协调，控制各个电路正常工作。
其方框图如下：
单片机
键盘输入
DS18B20
液晶显示
复位电路
晶振时序
输出控制
图2.1方案一框图
方案二
该方案采用AT89C51单片机作为核心控制器件，用它来处理各个单元电路的工作及检测其运行情况。
首先通过热敏电阻组成的温度采集电路对空气进行采样。
将采集到的温度信号转换成数字信号，然后输出给单片机，再由单片机控制显示。
其原理结构图如图2.1所示：
数码管
8段
译码
温度采
样电路
A/D转
换电路
图2.2方案二框图
2.2系统方案选择
方案一：
该方案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输给单片机，再由单片机控制液晶显示，并比较采集到的温度与设定温度是否一致，然后驱动空调机的制冷或制热，从而实现对室内温度的调节。
在整个设计中，涉及到温度检测电路、显示电路、键盘电路、输出控制电路等电路。
优点：
控制简单，思路简单，各个单元模块的相互连接比较简单，同时成本较低廉，用的所有元件都是常用元件，更具有实用性。
方案二：
该方案采用与方案一的设计思路是基本相同，主要区别在温度采集方式上。
本方案采用AT89C51单片机作为核心控制器件，用它来处理各个单元电路的工作以及检测器运行情况。
首先通过由热敏电阻构成的温度采集电路对室内温度进行采集，将采集的温度进行A/D转换，使模拟的温度信号转变成数字的温度信号。
然后输给单片机，再由单片机控制显示当前温度值和设定的温度值，并比较采集到的温度与设定温度是否一致，最后驱动空调机的制冷或制热，从而模拟空调温度控制单元的工作情况。
该方案易控制，系统原理比较简单，电路可靠。
缺点：
该方案中的温度采集是由热敏电阻构成的温度采集电路完成，精确度不高，且需要A/D转换电路使电路变复杂。
容易产生误差，由于电路复杂从而导致设备使用寿命低等一系列问题。
最终方案选择：
选择方案一：
控制简单，思路清晰，各个单元模块连接简单，同时成本低廉，所有元器件都是常用器件，更具实用性。
3系统的硬件设计
3.1单片机的选择与其性能分析
3.1.1单片机概述
单片机又称单片微控制器，是一种集成电路芯片。
它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
它体积小、重量轻、价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。
单片机就是在一块半导体上集成了定时/计数器、时钟电路系统、中断系统、串并行I/O口、存储器（RAM、ROM）、CPU及总线的微型计算机。
随着微电子技术和集成技术的进步，人们在单片机中还集成了A/D转换器、PWM、HSO等“片内外设”的特殊功能的部件。
些这电路能在软件的控制下准确迅速高效地完成程序设计者事先规定的任务。
单片机的出现是集成电路技术与微型计算机技术高速发展的产物，它的发展与运用在工业自动化等领域带来了一场重大的工业革命和技术进步。
由于单片机具有软件与硬件相结合、体积小、稳定可靠、可以很容易地嵌入到各种系统中的特点，所以单片机可以在各个领域得到广泛的运用。
如工业检测与控制、通信、汽车电子设备、各种终端机计算机外部设备、仪器仪表、消费类电子产品等领域。
3.1.2单片机AT89C51的介绍
AT89C51是美国ATMEL公司生产的一种带4K字节Flash存储器的低电压，高性能CMOS8位单片机。
AT89C51是一种带2K字节闪存可编程、可擦除、只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
AT89C51可提供以下标准功能：
4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89C51可降至0Hz静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU工作，但允许RAM，定时/计数器，停止串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一硬件复位。
AT89C51的管脚图如图3.1所示。
图3.1AT89C51管脚图
AT89C51各引脚功能介绍如下：
1.VCC：
电源引脚，接+5V电源；
2.GND：
接地；
3.P0口：
8位，漏级开路双向I/O口。
当AT89C51外部存储器及I/O口接芯片时，P0口作为地址总线（低8位）及数据总线的时分复用端口。
P0口也可以作为通用I/O口使用，但需要加上拉电阻，这时为准双向口。
当作为通用I/O输入时，应先向端口输出锁存器写入1。
P0口可驱动8个LS型TTL负载。
4.P1口：
8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
P1口是专为用户使用的准双向I/O口。
当作为通用的I/O口输入时，应先向端口锁存写入1。
P1口可驱动4个LS型TTL负载。
5.P2口：
P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写入“1”时，其管脚电位被内部上拉电阻拉高，且作为输入时，P2口的管脚电位被外部拉低将电流输出，这是由于内部有上拉电阻的缘故。
6.P3口：
8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻，可接收输出4个TTL门电流。
P3口还可提供第二功能。
其第二功能定义见表2-1。
7.RST：
复位信号输入端，高电平有效。
在此引脚加上持续时间大于2个机器周期的高电平，就可以使单片机复位。
8.ALE/PROG：
在单片机拓展外部RAM时，ALE用于控制把P0口到输出低位地址送到锁存器锁存起来，从而可以把数据和低位地址区分开来。
ALE可为高电平也可为低电平，当ALE是高电平时，允许地址锁存信号，当访问外部存储器时，ALE信号负跳变将P0口上低8位地址信号送入锁存器；
当ALE是低电平时，P0口上的内容和锁存器输出一致。
在没有访问外部存储器期间，ALE以1/6的振荡周期输出频率；
当访问外部存储器时，以1/12的振荡周期输出频率。
PROG为编程脉冲的输入端，单片机的内部程序存储器，它的作用是来存放用户需要执行的程序。
9.PSEN：
全称是程序存储器允许输出控制端。
在读外部程序存储器时PSEN低电平有效，以实现外部程序存储器单元的读操作。
内部ROM读取时，PSEN无动作。
外部ROM读取时，在每个机器周期会动作两次。
外部ROM读取时，两个PSEN脉冲被跳过不会输出。
外接ROM时，与ROM的OE脚相接。
10.EA/VPP：
当EA保持低电平时，访问外部ROM；
注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；
当EA端保持高电平时，访问内部ROM。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）；
11.XTAL1：
外接时钟引脚，片内振荡电路的输入端。
表3.1P3口的第二功能
12.XTAL2：
外接时钟引脚，片内振荡电路的输出端。
引脚
第二功能
说明
P3.0
RXD
串行输入口
P3.1
TXD
串行输出口
P3.2
外部中断0
P3.3
外部中断1
P3.4
T0
定时器/计数器0外部输入端
P3.5
T1
定时器/计数器1外部输入端
P3.6
外部数据存储器写脉冲
P3.7
外部数据存储器读脉冲
3.2各模块电路设计
3.2.1时钟电路设计
时钟电路产生AT89C51单片机工作时所必需的控制信号。
AT89C51单的
升级会员 