空调控制器的课程设计

沈阳工程学院

课程设计

设计题目：空调控制器的设计

中文摘要

在自动控制领域中，温度检测与控制占有很重要地位。温度测控系统在工农业生产、科学研究和在人们的生活领域，也得到了广泛应用。因此，温度传感器的应用数量居各种传感器之首。目前，温度传感器正从模拟式向数字集成式方向飞速发展。

本文概述了温度控器的发展及基本原理，介绍了温度传感器的原理及特性。描述了系统研制的理论基础，温度采集等部分的电路设计，并对测温系统的一些主要参数进行了讨论。同时在介绍温度控制系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。针对测温系统温度采集、接收、处理、显示部分的总体设计方案进行了论证，进一步介绍了单片机在系统中的应用，分析了系统各部分的硬件及软件实现。

空调温度控制系统的设计原理以达到更优的系统性能为目的，由单片机完成数据的采集，处理，显示。

关键词 DS18B20 单片机温度控制 LED显示

目录

中文摘要.................................................................................................................................... I 目录................................................................................................................................................ II 1 设计任务描述.. (1)

1.1设计题目：空调控制器的设计 (1)

1.2 设计要求 (1)

1.2.1设计目的 (1)

1.2.2基本要求 (1)

2 设计思路 (2)

2.1系统总体结构的设计 (2)

2.2环节设计、部件选择及参数计算 (2)

2.3各部分部件选择 (2)

2.4总体功能解析 (3)

3 设计方框图 (4)

4 各部分电路设计及参数计算 (5)

4.1电源电路设计 (5)

4.2单片机电路 (5)

4.3键盘和显示电路 (6)

4.4温度传感器的选择 (7)

4.4外围部件的选择 (8)

5 工作过程分析 (9)

6 元器件清单 (10)

7 主要元器件介绍 (11)

7.1热电偶传感器 (11)

7.2 8255扩展芯片 (11)

7.3 C8051F020系列单片机 (12)

8、各部分软件介绍 (14)

8.1主程序 (14)

8.2 键盘及显示程序 (14)

小结 (18)

致谢 (19)

参考文献 (20)

附录1 空调控制器程序 (21)

附录2 原理图 (29)

附录3 PCB板 (30)

1 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

设计一个空调控制器。能利用单片机等原理部件模拟温度的调控和显示等功能，空调器是能控制风机和压缩机同时工作产生调节温度的原理。硬件要求能有电路原理图及各部件完整的实物分析等，要对空调机有完整的了解。才能达到此次设计任务的效果

1.2.2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。

2 设计思路

2.1系统总体结构的设计

可以说空调控制器是围绕着一个核心部件来架设外围部件的设备，在这里核心部件是大多数厂家都会选用的单片机，因为现在的单片机拥有很高的集成设备，包含了大量的存储器和虚拟存储等，而且键盘输入及显示都是在内部集成的省却了扩展外围设备的麻烦，这样更能有利于我们着手于功能设置。

系统的设计出空调器的原理和注意事项，能方便的使用空调器来完成我们所想达到的目的，对于一般的空调器来说能自动的调节温度的变化范围，可以说这是一种恒温的效果，但是毕竟我们模拟的设备部能像真实的一样细致。所以我采用灯和电机等代替采集和设定的比较结果，能很好的显示和明显的完成任务。

2.2环节设计、部件选择及参数计算

无疑对于空调器的设计来说，要能人工智能的操作其能控制温度的调节和设定温度的比较是一个较大的难题，因为往往我们所用的都是十进制数即所说的阿拉伯数字，但是像单片机这种高级的工具设备是不能识别的，它只能识别机器码也就是术语说的机器语言，这就为我们采集温度带来了一个很大的难题。

对于我所采集的温度值来讲，把每个温度值分为16等份，在每一等份之间我人为的规定每跳变一个数字度即比较一次，当然采集的都是模拟信号这样的话单片机是不能用于比较的，所以接入单片机之前用A/D转换器把数据转换成数字量，这样通过单片机本身的比较器就能计算出设定值和采集值的判定工作模式和是否应该工作电机和风机及压缩机等外部设备。

主要的步骤包括转换十进制数和十六进制数，这其中有一种方法叫按位加权累加和法，即当你把十进制数分别存储在两个存储单元中，即按十位和个位的排法，把个位的数值乘以16的零次方，并且存储在原位，这时可以用另一个单元的数乘以16的一次方这样循环使用把两者的数值相加，即能完成一个数的十进制和十六进制的转化。

这样当你的键盘有输入值的时候，每一个键值会自动转化为每个存储单元供显示作用。

2.3各部分部件选择

温度采集电路中所选用的传感器是LM335，因为它测量精度高，而且输出的是电压信号，与摄氏温度成正比，同时又能够直接与单片机的A/D直接相连，使用方便，便于处理。

温度的采集是通过温度传感器LM335的温度采集电路，将温度转化成模拟电压进行输出，作为输入信号送给单片机，单片机的A/D最高输入电压为2.4V，对应于十二位A/D 转换器的最大值FFFH,根据其对应关系得到A/D转换后的值，存入固定的存储单元中准备与温度设定值进行比较。在比较之前需要按照一定的比例值进行转换，这个比例值近似的取为16倍，得到一个新的十六进制数，由于选用的传感器每摄氏度对应0.01V，经过模数转换后得到每摄氏度对应08H,再通过判断查表即可得到温度的十六进制数，再存到相应的单元中与设定值进行比较。当温度高于设定值时进行制冷，温度低于设定值时加热，