室内温度自动控制毕设论文Word格式文档下载.docx

1、当室温在热气的作用下升高并高于设定温度时，停止对室内空气制热。这样反复循环，使室温保持在一定范围内，从而达到人们的要求。此次设计采用温度传感器 DS18B20，来实现对温度的采集和转换，并使用单片机AT89C52 结合 DS18B20的温度控制系统，能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，可根据不同需要用于各种场合。关键词：室内温度控制器，温度检测，冬/夏模式转换，AT89C52，DS18B20 Subject:Indoor temperature controller Specialty:Measuring&control technology

2、 and instrument Name:Fan Xiaochao （Signature）Instructor:Wang Zaiying（Signature）ABSTRACT Temperature in daily life is not in the physical quantity,temperature control in various fields have positive significance.Many businesses have a lot of electric heating equipment,such as that used for the heat t

3、reatment furnace,used for melting metal crucible resistance furnace and the various uses of temperature box,using SCM to control them not only has the convenient control,simple,such as the characteristics of flexibility,but can also greatly increase the temperature was charged with the technical ind

4、icators,which can greatly improve the product quality.Both in the sweltering summer or cold winter,air conditioning has become a necessity in peoples lives.While the fan coil is an ideal central air-conditioning end products,air-conditioning fan in the indoor air or outdoor air mixture through the s

5、urface cooler for cooling or heating into room,the indoor temperature decreased or increased,in order to meet the requirements of the people.The graduation design of fan-coil temperature control:according to the set temperature and real temperature comparison detection,arithmetic,automatic control v

6、alves and fan opening and closing,so that the indoor temperature reached the requirements of the people.The complete set to achieve the function is:when the system operates in summer,mode,the indoor temperature and exceeds the set value,the indoor air cooling;when the temperature in the cooling effe

7、ct was reduced and the temperature is lower than the preset,stop on indoor air refrigeration.This repeated cycle,so that the temperature is kept within a certain range.When system is working in winter mode,reducing the indoor temperature is lower than the set value,the indoor air heating;when the te

8、mperature in the hot air under the action of higher and higher than the set temperature,stop on the indoor air thermal system.This repeated cycle,so that the temperature is kept within a certain range,so as to achieve the requirements of the people.This design uses temperature sensor DS18B20,to achi

9、eve the collection of temperature and conversion,and the use of single-chip AT89C52with DS18B20temperature control system,can be directly connected with the MCU to complete data acquisition and processing,convenient,strong anti-interference ability,suitable for harsh environment of the scene tempera

10、ture measurement,according to the different needs for various occasions.KEY WORDS:Indoor temperature controller，Temperature detection，Winter/summer mode conversion，AT89C52，DS18B20 第一章第一章 前前 言言 1.1 课题的背景及意义课题的背景及意义 在国民经济各部门，如电力、化工、机械、冶金、农业、医学以及人们的日常生活中，室内温度检测是十分重要的。在许多模拟量控制和监视应用中，温度测控是不可或缺的，如环境监测、蔬菜大

11、棚、粮库、热电偶冷端温度补偿、设备运行的可靠性等应用。实时采集温度信息，及时发现潜在故障，并采取相应的处理措施，对确保设备良好运行具有重要意义。温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测

12、量和控制是非常重要的。现如今空调已经成为千家万户的必需品，人们对温度控制已不再陌生，温度控制已经应用在各个方面，其作用也体现到了各个方面。随着生活品质的提高，商场、厂房、银行以及家庭生活等许多场所中都会见到温度控制的影子，温度控制已经被人们应用于各种场所，用它更加完善的功能更好的为人类服务。如今，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将会更好的适应市场并被人们所喜爱。本次设计就是以单片机 AT89C52 为控制核心，实现对空调风机盘管温度控制器的设计，从而使室内温度达到人们的要求。1.2 研究内容研究内容 本设计的内容是温度测试控制系统，控制对

13、象是室内温度。本文着重对空调风机盘管温度控制系统的硬件及软件进行应有的分析设计。在硬件上对各部分电路以及元器件进行理论分析与方案论证，然后进行设计，介绍了单线数据传输的智能温度传感器 DS18B20 在单片机 AT89C52 下的硬件连接及软件编程，并列出了 DS18B20 软件流程图，最终设计完成了本设计的硬件电路。在软件设计中，根据硬件电路图和温度采集系统所需要实现的功能，经过反复的模拟运行、调试和修改，最终完成了本系统的软件设计。通过硬件与软件的密切配合，最终设计完成了系统所要求的功能与目的。本设计核心采用的是 AT89C52 单片机，用单线数据传输的只能温度传感器 DS18B20进行温

14、度采集，DS18B20自身将模拟量转换为数字量，然后在液晶显示器上显示测得的实际温度。通过键盘实现冬夏模式转换以及所需温度值的设定。当在夏天模式中，实际温度高于所需温度设定值时，蜂鸣器开始报警，同时继电器控制风机启动、阀门开启，同时点亮绿色发光二极管；当在冬天模式中，实际温度低于所需温度设定值时，蜂鸣器开始报警，同时继电器控制风机机启动、阀门开启，同时点亮红色发光二极管。在软件上进行主程序和子程序的编写与设计，使该温度控制系统实现智能化发展，使得控制精度较高。第二章第二章 控制方案设计控制方案设计 2.1 控制设计思路控制设计思路 本次设计为室内温度控制器，当系统工作在夏天模式时，我们需要对室

15、内温度进行降温，从而使室内温度达到人们理想的状态；同理在冬天模式时，我们需要对室内温度进行加热。因此对于室内温度的控制在人们的日常生产生活中是不可或缺的。然而室内温度的控制主要是通过对风机盘管的温度控制来实现的，本次毕设主要设计风机盘管的温度控制，根据设定温度与实际检测温度的比较、运算，自动控制阀门与风机的开闭，从而使室内温度达到人们的要求。2.2 风机盘管介绍风机盘管介绍 2.2.1 风机盘管的控制风机盘管的控制 早期风机盘管的控制通常不纳入楼宇控制系统内，而作为独立的控制器控制现场风机盘管运行。现在已开发出可纳入楼宇控制系统内的风机盘管控制控制器，这类风机盘管控制器带有通信接口，只要把这种

16、控制器接在楼宇自动化系统的控制总线上，就能实现远程连网控制。这类控制器可控制风机盘管的回水电动阀，并带有温度传感器，将检测现场温度与设定值比较后，按照比较偏差去控制风机盘管的回水电动阀，实现室内温度的控制。2.2.2 独立盘管的控制独立盘管的控制 独立运行的风机盘管及其控制原理如图 2.1所示（控制器没有网络通信接口）。它的控制是由带三速开关的独立室内恒温器（也称温控器）来完成，温控器安装在空调房间内。温控器的设定温度一般在范围内可调。拨动温控器上的“高、中、低”三档开关在不同的位置，可以控制风机盘管内的风机按“高、中、低”三种风速运行。空调系统工作在夏季模式时，空调水管供应冷冻水，温控器选择

17、开关应拨在“COOL（冷）”档。当室温升高并超过设定点温度时，恒温器的触点接通，电动阀被打开、风机运行，风机盘管对室内空气制冷；当室温在冷气的作用下降低并低于设定温度时，恒温器的触点断开，电动阀被关闭、风机停止运行，风机盘管停止对室内空气制冷。这样往复循环，使室温保持在一定范围之内。冬季运作时，空调水管供应热水，温控器选择开关应拨在“winter”模式。当室温下降并超过设定点温度时，恒温器触点接通，电动阀被打开、风机运行，风机盘管对室内空气加热；当室温在热风气的作用下升高并超过设定点温度时，恒温器的触点断开，电动阀被关闭、风机停止运行，风机盘管停止对室内空气加热。当温控器选择开关拨在“FAN（

18、xunhuan）”档时，风机盘管只开启风机（电动阀门不打开），使室内空气循环。2.2.3 可联网的风机盘管控制器可联网的风机盘管控制器 Honewell、Siemens 等公司的楼宇自控产品中，现在都有可联网的风机盘管控制器（Honeywell 的 W7752 系列控制器；Siemens 的 Unit Conditioner Controller，产品编号540-110 等），可以将原先独立于楼宇自动化系统之外的风机盘管控制纳入 BAS 系统进行控制与管理。这类风机盘管控制器的工作原理见图 2.2。在图，风机盘管的启停、冷（COOL）/热（HEAT）或冬夏模式设定、风机转速的高（H）、中（M）

19、、低（L）设定、房间温度设定可通过与控制器配套的壁挂模块（Honeywell 的 T7450系列）或配套装置（如 Siemens 的 QAA系列等）或其它外置的专用开关进行，也可以由监控中心远程设定；壁挂模块内置温度传感器，对房间实时检测，控制器根据设定温度与检测温度的偏差控制风机盘管的运行或停止。其控制原理与和运行方式与独立运行的风机盘管系统相似，主要区别是这种系统的控制器具有联网通讯功能。通过通讯接口将风机盘管的控制纳入楼宇自动化系统，实现楼宇自动化系统对风机盘管系统的统一管理。除了通过室内壁挂模块对风机盘管进行控制和参数设定之外，通过楼宇自动化系统也可以实现对分布在各个房间的风机盘管进行

20、预设时间表的定时启停控制和远程控制等。2.3 硬件方案设计硬件方案设计 本设计方案使用了 AT89C52 单片机作为处理核心,以单线数据传输的智能温度传感 器 DS18B20 为温度测量器件对测温,并显示到显示器上,然后设置所需温度值,当实际温度超过要求时蜂鸣器就报警，同时通过继电器开启阀门并启动风机,显示电路采用1602 液晶显示模块,使用三极管、电阻、蜂鸣器组成的报警电路。整个系统框图如图2.3 所示：图 2.3系统框图 2.4 控制器模块控制器模块 本设计核心采用的是 ATMEL 公司的 AT89C52 作为系统控制器。AT89C52 为 8 位通用微处理器，采用工业标准的 C52内核，

21、在内部功能及管脚排布上与通用的 8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主 IC 内部寄存器、数据 RAM 及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号 IR的接收解码及与主板 CPU通信等。该单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制。使得 AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。并且其具有体积小、技术成熟和成本低等优点。2.5 温度采集模块温度采集模块 温度采集模块采用的是单线数据传输的智能温度传感器 DS18B20。DS18B20为数字式温度传感器，它在使用过程中无需任何

22、外围电路，它的全部传感元器件以及数据转换、存储电路集成在形如一只晶体管的集成电路内，在与单片机连接时只需要一条I/O口线即可实现单片机与 DS18B20 的双向通信。2.5 键盘与显示模块键盘与显示模块 本设计采用液晶显示屏 LCD1602 和独立式键盘。在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和 LED数码管比较常用，软硬件都比较简单，LCD1602 具有微功耗、体积小

23、、显示内容丰富、超薄轻巧、无辐射危险，平面直角显示以及影象稳定不闪烁，可视面积大，画面效果好，抗干扰能力强等特点。用户可以根据自己的需求，自己动手设计图案。当需要显示的数据比较复杂的时候，它的优点就突现出来了，并且当硬件设计完成时，可以通过软件的修改来不断扩展系统显示功能。外围驱动电路设计比较简单，显示能力的扩展将不会涉及到硬件电路的修改，可扩展性很强。不足之处在于其价格比较昂贵，驱动程序编写比较复杂。独立键盘：编程简单，但是浪费 I/O口，毕竟单片机系统的 I/O资源很有限,但是本次设计按键较少，因此独立键盘已经足够。第三章第三章 系统硬件设计系统硬件设计 3.1 总体电路设计构架总体电路设

24、计构架 系统整体的硬件包括单片机 AT89C52 最小系统模块、LCD1602 液晶显示模块、键盘接口模块、电源模块、数字温度传感器 DS18B20、继电器控制模块，通过将这些模块整合调试，实现对温度的采集运算、显示，然后对温度参数进行设置，通过继电器实现对电机和阀门的控制，从而实现对室内温度的自动控制。3.2 硬件电路设计硬件电路设计要求要求（1）单线数据传输的数字温度传感器 DS18B20 对温度的采集；（2）LCD1602 液晶显示器显示测得的实际温度以及设定温度；（3）键盘设定上限温度、下限温度及冬天或者夏天模式；（4）继电器控制风机、阀门；（5）蜂鸣器器在温度超过设定温度值的上限或低

25、于设定温度值的下限报警。3.3 主控制部分主控制部分 AT89C52 是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和 256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准 MCS-52 指令系统及 8052 产品引脚兼容，片内置通用 8 位中央处理器（CPU）和 Flash 存储单元，功能强大 AT89C52 单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。8052系列单片机的内部结构框架示意图，如图 3.1所示。图 3.1 8051系类单片机的内

26、部结构框图 3.3.1 主要性能参数主要性能参数 1、兼容 MCS52指令系统 2、8k可反复擦写（大于 1000 次）Flash ROM；3、32个双向 I/O口；4、256x8bit 内部 RAM；5、3个 16 位可编程定时/计数器中断；6、时钟频率 0-24MHz；7、2个串行中断，可编程 UART串行通道；8、2个外部中断源，共 8个中断源；9、2个读写中断口线，3 级加密位；10、低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；11、有 PDIP、PQFP、TQFP 及 PLCC 等几种封装形式，以适应不同产品的需求。3.3.2 中央处理器中央处理器 中央处理器（CPU）是单片机的核

27、心部件，52系列单片机是一个 8位数据宽度的处理器，它能处理 8位二进制数据或代码。CPU 主要由算术逻辑部件，控制器和专用寄存器三部分电路组成。它负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算功能和控制输入/输出功能等操作。3.3.3 数据存储器数据存储器（RAM）数据存取器（RAM）用于存放运算的中间结果，进行数据暂存及数据缓冲等。8052 内部有 256 个字节的内部 RAM,其中 128个 8位用户数据存储单元和 128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的 RAM 只有 128个。3.3.

28、4 程序存储器程序存储器（ROM）程序存取器（ROM）用于存放用户程序、原始数据和表格等。8052共有 8k 可反复擦写（1000次）Flash ROM.3.3.5 定时定时/计数器计数器 定时/计数器用于硬件的定时或计数。8052 AT89C52 除了与 AT89C52 所有的定时计数器 0 和定时计数器 l 外，还增加了一个定时计数器 2，以实现定时或计数功能，也可产生中断用于控制程序转向。3.3.6 并行输入输出并行输入输出（I/O）口口 单片机的并行输入输出（I/O）口主要用于控制外部电路以及和外部设备进行通信，以便于处理外部的输入和将运算结果反馈到外部设备。8052 共有 4组 8位

29、 I/O口（P0、P1、P2和 P3），用于对外部数据的传输。3.3.7 全双工串行口全双工串行口 8052内部有一个全双工串行通信口，主要用于与外部电路进行串行数据传送。并且该串行口可编程，既可以用作异步通信收发器同其他外部设备完成信息交换，也可以当同步移位器使用。3.3.8 中断系统中断系统 8052具备较完善的中断功能，共有六个中断源：有两个外中断、两个定时/计数器中断和两个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有 2级的优先级别选择。3.3.9 时钟电路时钟电路 8052内置最高频率达 24MHz 的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但 8052单片机需外置振荡电容。3.3.1

30、0 管脚说明管脚说明 8052系列单片机采用 40 引脚双列直插式封装的 DIP结构，它们的引脚配置如图3.2 所示，40 个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组 8位共 32个 I/O口，中断口线与 P3口线可复用。图 3.2 8052系列单片机管脚图 VCC：供电电压 GND：接地 P0口：P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每、脚可吸收 8TTL门电流。当 P1口的管脚第一次写 1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当

31、 FIASH进行校验时，P0 输出原码，此时 P0外部必须被拉高。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在 Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口：P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。与 AT89C52 不同之处是，P1.0 和 P1.1 还可分别作为定时/计数器 2 的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX），在 FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P1口第二功能如表 3-1所示。P2口：P2 口是一个内部带有上拉电阻的 8位双向 I/O口，P2 的输出缓冲级