空调控制器课程设计报告.docx

1、空调控制器课程设计报告 阳 工 程 学 院课 程 设 计设计题目： 空调控制器设计 1.设计主要内容及要求；设计一个空调控制器。要求：1）硬件电路设计，包括原理图和PCB板图。 2）控制器软件设计。 3）要求能够设定温度、测量温度、显示温度、制冷控制以及风机控制。2.对设计论文撰写内容、格式、字数的要求；1）.课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。2）.学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照沈阳工程学院毕业设计论文）撰写规范执行。应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。3）.论文要求打印，打

2、印时按沈阳工程学院毕业设计论文）撰写规范的要求进行打印。4）.课程设计论文装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。3.时间进度安排；顺序阶段日期计 划 完 成 容备注18月30日教师讲解题目，学生查阅相关资料28月31日查阅相关资料、进行方案论证39月1日参数计算、确定方案49月2日绘制原理图，设计PCB板图59月3日设计PCB板图，程序设计69月6日程序设计79月7日8日程序调试89月9日撰写论文79月10日论文答辩，成品验收智能仪器课程设计成绩评定表指 导 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评分加权分调研论证能独立查阅文献,收集资料；

3、能制定课程设计方案和日程安排。0.15432工作能力态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作， 0.25432工作量按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。0.25432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.55432指导教师评审成绩加权分合计乘以12） 分加权分合计指 导 教 师 签 名：年 月 日评 阅 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评分加权分查阅文献查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力0.25432工作量工作量饱满，难度适中。0.55432说明

4、书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.35432评阅教师评审成绩加权分合计乘以8）分加权分合计评 阅 教 师 签 名：年 月 日课 程 设 计 总 评 成 绩分中文摘要随着人工智能和自动控制的不断发展，各种各样的智能化产品也应运而生。例如，智能手机、智能电冰箱、智能空调等等。所谓的智能仪器就是指含有微型计算机或者微型处理器的一种测量仪器，拥有对数据的存储运算逻辑判断及自动化操作等功能。智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围，它凭借着体积小、功能强、功耗低等优势，迅速的在家用电器、科研单位和工业企业中得到了

5、广泛的应用。智能仪器的工作原理是，传感器拾取被测参量的信息并转换成电信号，经滤波去除干扰后送入多路模拟开关；由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器，放大后的信号经A/D转换器换成相应的脉冲信号送入单片机中；单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理；运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印；同时单片机把运算结果与存储于片内闪速寄存器内的设定参数进行运算比较后，根据运算结果和控制要求，输出相应的控制信号。此外，智能仪器还可以与PC机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据，通过串行通信将信息传输给上位机，由PC机进行全局管理。随着科技的发展

6、，目前有些空调控制器采用了电脑智能温控及LED或LCD）显示。所谓智能温控就是通过感温头精确感应室内温度，把室内的温度变化传递给中央控制控制芯片单片机，由单片机控制制冷系统和加热系统，使室内温度达到显示屏上的设定值，室内人员只需根据自己的需要设定想要的温度即可，以给人最舒适的感觉。本文主要介绍了一种空调智能控制器系统的硬件和软件设计方法以及整个系统的功能。它的硬件主要由7部分组成：单片机系统及外围电路、电源电路、按键输入电路、LED显示电路、报警电路、加热和制冷控制电路和温度检测电路。主控制器采用成本低廉且工作可靠的C8051F020单片机，采用12MHz晶振，电源电路采用普通的市电经压降整流

7、，然后经集成稳压器LM7805）稳压输出+5V电压。我设计的空调控制器采集温度的传感器选择热电偶，热电偶采集的温度经过一系列的变换后，输出的电压值经过A/D转换后进入单片机，在单片机中看到的采集值是一数字量，这个数字量和键盘输入的数字量相比较，如果采集的值比设定的值小，就启动电机进行加热，如果采集的值比设定的值大，就启动压缩机进行制冷。而且采集的值和设定的值都可以通过LED显示出来。在设计中，我还设定了一个适宜的温度，当温度低于20或高于25时就会产生报警。关键词传感器，温度采集，单片机，空调控制器中文摘要IV1 设计任务描述11.1 设计题目11.2设计要求11.2.1 设计目的11.3基本

8、要求11.3.1 发挥部分12设计思路22.1 温度传感器的选择22.2 +5V稳压电源的实现22.3 温度显示功能的实现22.4 温度设定功能的实现22.5 温度测量功能的实现22.6 制冷和加热功能的实现33设计方框图44硬件设计54.1 +5V稳压电源的实现54.1.1 LM7805的介绍54.1.2+5V稳压电源电路54.2 温度测量的基本组成部分54.2.1 温度传感器54.2.2 测量电路64.2.3 A/D转换器64.3 温度测量信号的采集64.3.1 LM135系列的性能特点64.3.2 热电偶的工作原理64.3.3 热电偶冷端温度补偿电路74.3.4 键盘输入电路74.3.5

9、 数码显示电路84.48255芯片简介85系统软件105.1 软件流程图105.2 各部分程序设计115.2.1 主程序115.2.2 I/O口初始化115.2.3 8255初始化125.2.4 温度采集125.2.5 显示子程序135.2.6 制冷和加热136程序的调试157 工作过程分析168 主要元器件介绍178.1热电偶178.2 8255芯片178.3 LM7805的介绍178.4 C8051单片机17小结18致谢19参考文献20附录A1 程序清单21附录A2 空调控制器原理图27附录A3 PCB板图281设计任务描述1.1设计题目空调控制器的设计1.2设计要求1.2.1设计目的1）

10、学会选择合适的传感器以及用法。2）掌握软件编程方法及思路。3）会用protel99SE绘制PCB板图。1.3基本要求1）硬件电路设计，包括原理图和PCB板图。2）控制器软件设计。3）要求能够设定温度、测量温度、显示温度、制冷控制以及风机控制。1.3.1 发挥部分超过设定温度时点亮LED灯报警。2设计思路2.1温度传感器的选择温度检测的方法较多，最经典的方法就是用热敏电阻或热敏传感器）组成电桥来采集信号，在经放大、AD转换后送单片机。目前比较先进的方法是采用专门的集成测温传感器，直接将温度转换成数字信号传送给单片机。为了设计需要，本文采用了由LM335构成的K型热电偶冷端温度补偿电路。因为它构成

11、的电路可以测量摄氏温度，而且温度系数为10mv/。2.2 +5V稳压电源的实现在设计中使用了很多集成元器件，根据它们的技术要求，正常工作时均为5V供电，且电路工作稳态电流较小，因此对电源要求不高。因此在本次设计中我选用LM7805集成稳压电路，它的输出电压为5V，输出电流可达1.5A。由LM7805集成稳压器组成的5V电压源主要由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成。2.3 温度显示功能的实现为了使室内的温度更直观的展现在使用者的面前，我在这个程序中添加了数码管显示部分。温度的设定和采集都要显示出来，显示功能是通过软件编程来实现的。显示功能主要是应用8255来实现的，通过设置82552.4

12、 温度设定功能的实现温度设定功能也是通过软件编程来实现的，在本次设计中温度的设定是通过键盘输入设定的。2.5 温度测量功能的实现通过温度传感器感测外界的温度，然后传感器把温度的变化转换成有用模拟量电压值，但是单片机只能处理数字量，所以从传感器出来的模拟量还要经过A/D转换器，把模拟量转换成数字量。所以在软件编程时，要对A/D初始化和启动A/D转换器，这样就把温度转换成了十六进制的数字量，然后再把从A/D转换器采集进来的数通过查表转换成十进制的数，通过数码管显示出来，这样显示在人们眼前的就是室内的实际温度值。2.6 制冷和加热功能的实现通过键盘输入的是设定的温度值，也就是人们希望达到的温度，它进

13、入单片机之后就是一个数字量，输入的这个数字量和采集进来的数字量进行比较，如果采集的值比设定的值小，就启动电机进行加热，如果采集的值比设定的值大，就启动压缩机进行制冷。3设计方框图图3-1空调控制器总体方框图4硬件设计4.1+5V稳压电源的实现4.1.1LM7805的介绍产生+5V稳压电源的核心元件是集成稳压器LM7805，LM7805是美国半导体公司的固定输出三端正稳压器集成电路，输出电流在1A以上，输出电压是+5V。内其内部包括过热、过流和调整管保护等电路，误差放大电路，基准电压电路和调整电路，使用比较方便且稳定精度高。4.1.2+5V稳压电源电路该电路主要由变压器、整流电路、滤波电路和稳压

14、电路组成。整流电路是由四个二极管组成的整流桥，整流电路主要是利用二极管的单向导电性。滤波电路是通过电容来实现的。+5V稳压电源电路如图4-1所示。图4-1 +5V稳压电源电路4.2温度测量的基本组成部分一个完整的温度采集系统通常包含几个部分，包括温度传感器、测量电路、模拟前端信号处理、AD转换器三个基本组成部分。4.2.1温度传感器获取生产或生活中被测环境或者被测物质的温度信息，一般都离不开传感器，这里由于被测对象的状态往往是一种非物理量如温度），而MCU是一个只能识别和处理电信号的数字系统，因此需要利用传感器将非电物理量转换成电信号才能完成温度测量和控制的任务。4.2.2测量电路通常传感器的输出可能是电阻值、电容值或者电流值，这些信号不适宜进行直接测量，往往需要转换成电压信号，传递给后面的A/D转换器，所以很多时候需要搭建简单的测量电路，使得传感器输出的参数变化转换为电压的变化。4.2.3A/D转换器无论是计算机，还是各种MCU、或者DSP等处理器只能处理数字信号，即使经过处理的信号仍然只是模拟物理量，还不能直接和这些处理器通信，而A/D转换器就是实现从模拟量到数字量转换的关键器件。模数转换技术是实现各种模拟信号通向数字世界的桥梁。4.3温度测量信号的采集4.3.1LM135系列的