摘 要
:
以单片机为核心的空调控制器因其体积小
、
成本低
、
功能强
、
简便易行而得到广泛应用
。
本设计通过
AT89S52
控制DS18B20摄取实时温度信息
,
键盘设定温度值
、
定时时间及状态
,
LCD1602
显示相应信息的方法
,
实现了基于单片机的空调控制器系统的设计。
最终实验结果表明
,
本设计能很好地实现温度显示
、
控制器定时及根据温度启动相应的功能电路等多种功能,
具有一定的创新性及实用性
。
关键词
:
单片机
;
空调控制器
;
AT89S52
;
DS18B20
;
LCD1602
0 引 言
温度是生活及生产中最基本的物理量
。
在很多生产过程中,
温度的测量和控制都直接和安全生产
、
提高生产效率相关
。
因此
,
温度的测量与控制在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视。
非接触式测温方法是通过对辐射能量的检测来实现温度测量的方法。
其优点是不破坏被测温场
,
可以测量热容量小的物体,
适于测量运动物体的温度
,
还可以测量区域的温度分布,
响应速度较快
。
因此
,
在实际的温度测量中,
要根据具体的测量对象选择合适的测量方法
,
在满足测量精度要求的前提下尽量减少投入。
1 系统的整体设计概述
系统实现了如下功能
:
1
)
实时温度设定超出安全范围时警报
,
设定温度和实时温度不等时启动相应加热电路或制冷电路;
2
)
显示实时温度和设置温度
,
以及定时开启控制器
。
单片机的空调控制器的系统框图如图
1
所示
。
系统由4
个模块组成
:
单片机接口电路
、
键盘扫描电路
、
温度及定时显示电路、
实时温度测量电路
、
各功能电路如蜂鸣电路、
加热电路
、
制冷电路
。
2硬件电路设计
2.1 单片机接口电路
单片机接口电如 图
2
所 示
。
P1
口 用 于
4×4的 键 盘扫 描,低 四 位 用 于 行,高 四 位 用 于 列。P0 口 接 至LCD1602显示器的数据输入输出端。设 定 温 度,实 时 温度,定时时间及定时状态的相关信息均通过 P0口送到显示器进行显示。P2.1口 接 DS18B20的数据输入输出脚,接收实时温度信息。P2.2口控制蜂鸣器报警电路,当实时温度值超过安全范围(如35℃)时,启动蜂鸣器进 行报警。当设定温度值大于实时温度值时,利用 P2.3口启动加热电路。当设定温度值小于实时温度值时,通过P2.4口启 动 制 冷 电 路。LCD1602的 数 据/命 令 选 择 端,读/写选择端及 使 能 信 号 分 别 由 P2.5、P2.6、P2.7 口 控 制。LED用于观测扫描键盘的时候按键是否灵敏及常亮时表示正在定时。因本设计充分使用了单片机的各端口,无需再扩展I/O。
2.2 实时温度测量电路
DS18B20
在动态转换周期中需要获得足够的电流供应。
给
DS18B20
供电的 方 法 是 从
VCC
引脚接入一个外部电源
,
见图
3
。
这样做的好处是
I
/
O
线上不需要加强上拉,
而且总线控制器不用在温度转换期间总保持高电平。
这样在转换期间可以允许在单线总线上进行其他数据往来。
使用外部电源的时候
,
可以先发一个
SkipROM命令,
再接一个
ConvertT
命令
,
进行温度转换
。
注意
:当加上外部 电 源 时,
GND
引 脚 不 能 悬 空
。
DQ
通 过 单 片机P2.1
口读或者写信息
。
3 控制器软件设计
首先对系统进行初始化
。
初始化后
,
蜂鸣器
、
制 冷 电路、
加热电路不启动
,
温度设定值默认为
25℃
,
定时器
T0用 于 定 时 中 断,
工 作 于 方 式
1
,
定 时 时 间 为
50 ms
。LCD1602显示温度设定值
,
实时温度
,
定时时间及定时状态信息。
然后比较设定温度和实时温度
,
若设定温度大于实时温度,
则启动加热电路
;
设定温度小于实时温度
,
则启动制冷电路。
如果 定 时 状 态 为
“
Y
”
状 态
,
则 定 时 开 始
,
并开 CPU
中断和
T0
中断
。主程序流程图如图4
所示
。
4 数据分析
本设计的制冷电路用
CPU
风扇模拟
,
事实上风扇并不能改变温度,
而只能将温度降至常温
。
所以只对加热状况下的数据进行分析。
比较显示的实时温度和温度计显示的温度值,
得出测量误差和计算出相对误差
。
相关数据如表1
所示
。
计算而得
。
误差来源
:
DS18B20
和温度计与热源之间的距离,
温度计本身的精度及测量方法的不精确
。
本系统采用的是定值开关温控法
,
这种控制方式是当系统温度上升至设定点时关断电源,
当系统温度下降至设定点时开通电源
。
5 结束语
该设计的空调控制器以
AT89S52
单 片 机 为 核 心
,
最大限度的利用单片机的资源,
用键盘扫描方式设置温度
,定时时间和定时状态
,
利用
LCD1602
液晶显示设定温度值,
实时温度值
,
定时时间和定时状态
。
用
DS18B20
数字温度传感器摄取实时温度,
其余各功能电路如蜂鸣电路,
加 热 电 路
,
制冷电路均用单片机的某一
I
/
O
口 进 行控制
。
该设计硬件电路简单
,
工作稳定可靠
,
性价比高
,
兼容性好,
便于扩展功能
。
其测温精度和转换速度能满足大多数测温系统的工作要求。