智能空调系统设计.docx

《智能空调系统设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能空调系统设计.docx（29页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、“女8我上Shandong University of Science and Technology电子技术综合实践报告题目名称：智能空调控制系统姓名：专业：电子信息科学与技术班级：2012级2班学号： 201201050503同组人：xx指导教师：电子通 信与物 理学院2015年7月24日指导教师评语摘要本系统以STC89C51为核心，采用温度采集模块、继电器模块、显示模块、存储模块、响铃模块、指示灯模块、键盘输入模块、实时时钟模块，实现了基于空调温度控制系统。本设计采用STC89C51单片机作为主控制芯片，控制各项功能。采用温度传感器DS18B20来采集室内温度，当采集温度超出温度阈值发出

2、警告，并通过继电器控制220V的大电压，使空调工作。采用DS1302构成实时时钟模块，设定初始时间后，可进行计时。然后采用两块共阴极4位七段数码管构成显示模块，可将时间、温度等数据显示出来，又用了 4个普通的非自锁按键，可自由切换显示的数据。采用的存储器是AT24C02,用来存放当前正在执行的数据和程序，具有掉电保护功能。关键词：STC89C5K温度采集、数据显示、温度调控目录-1-ML刖舌5第一章设计要求6第二章系统的组成及工作原理2.1、 系统的组成62.2、 系统的工作原理62.3、 系统各模块功能的实现72.3.1、 按键切换功能及显示功能72.3.2、 按键调节功能8233、指示灯指

3、示及响铃功能8234、存储功能8235、空调自动启动和关闭功能8第三章电路设计93.1、 单片机最小系统103.2、 显示模块设计113.3、 温度采集模块设计123.4、 实时时钟模块设计133.5、 继电器模块设计153.6、 响铃模块设计153.7、 键盘输入输出模块设计163.8、 存储模块设计173.9、 指示灯模块设计183.10、 系统原理图19第四章系统仿真与调试分析204.1、 系统仿真模型204.2、 仿真结果20421、室内温度在阈值范围之内及之外仿真结果204.2.2、 按键S1切换显示内容仿真结果21423、按键S2、S3、S4切换调节阈值仿真结果24424、掉电存储

4、功能仿真结果26总结26参考文献27前后随着社会的发展、科技的进步、以及测温仪器在各个领域的应用，温度控制系统已广泛应用于人们生活的各个方面。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。在工业生产和实验研究中，如电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一，各行各业对温度控制的要求都越来越高，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生，酒店、厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子，温度控制将更好的服务于社会。中国家庭的室内环境就是冬天的温度太冷，夏天的温度过热，这些给人们的正常生活带来诸多的不

5、便，所以人们对一个舒适的家庭环境是非常向往的。以前室内的温度控制主要是利用机械通风设备来进行室内与室外空气的交换来达到控制室内温度。对于通风设备的开启和关停，全部都是由人来进行手动控制的，由人们定时查看室内室外的温度情况,按照要求来开关通风设备。人们劳动强度大，可靠性较差，而且极易消耗人们的体力，造成成本过高。所以,需要有一种符合温控要求的、低成本的控制系统，在温度超过用户设定值时，启动控制系统，使室内温度控制在一定范围内。现今，空调等家用电器随着生产技术的发展或生活水平的提高越来越普及，一个简单、稳定的智能空调温度控制系统能更好的试用市场。第一章设计要求1、显不出时间，实时温度；2、能实现温

6、度的设定，当温度超出限制时，发出警告，温度调整范围为3、当温度超出限制，进行温度调控；第二章系统的组成及工作原理2.1 v系统的组成本系统以STC89C51为核心，采用温度采集模块、继电器模块、显示模块、存储模块、响铃模块、指示灯模块、键盘输入模块、实时时钟模块，实现了基于空调温度控制系统。2.2 v系统的工作原理本设计中的智能空调系统可以通过按键设置空调自动升温或降温的阈值，当设置下阈值时蓝色指示灯亮,当设置上阈值时，黄色指示灯亮，并通过数码管显示出设定的阈值。传感器DS18B20采集室内温度与设定阈值温度进行对比，当温度在阈值之内时，绿色指示灯亮，且蜂鸣器不工作；当温度超过或低于所设定阈值

7、时，红色指示灯亮，且蜂鸣器工作，通过单片机控制继电器启动空调对室内进行升温或降温。同时系统可以将设置的阈值保存到EEPROM中，断电后不会消失，直至通过按键去改变，实现了智能空调的掉电存储功能。此外，该系统还能显示当前的年月日、时分秒以及星期。根据系统的设计内容，得出如图2-1所示的系统框图。图2-1智能空调系统框图2.3 v系统各功能模块的实现2.3.1、 按键切换功能及显示功能刚开始上电时，数码管显示器上显示实时时间和当前温度值。此系统运用实时时钟DS1302产生时间，采用的是二十四小时制，采用温度传感器DS18B20采集室内温度，在一通电的情况下，会显示08-00 25。当第一次按下按键

8、S1的时候会显示年月日15-7-18,当第二次按下按键S1的时候会显示时间周和时间秒-6- 00,第三次按下按键S1的时候会显示温度下限阈值和上限阈值-18-32-，第四次按下按键S1时就回到初始显示界面即显示时间和温度。2.3.2、 按键调节功能当按键S1第三次按下且数码管显示温度阈值的时候，此时就可以通过按键S3和按键S4调节温度下限阈值，当按下按键S2时，然后通过按键S3和按键S4可以调节温度上限阈值。2.3.3、 指示灯指示及响铃功能当室内温度在所设定的阈值内时、绿色指示灯亮;当温度超过上阈值时，红色指示灯亮，并且蜂鸣器工作;当调节温度下阈值时，蓝色指示灯亮；当调节温度上阈值时，黄色指

9、示灯亮。234、存储功能单片机可以把用户设置的温度阈值保存在存储模块中，当掉电重启之后，系统会按照用户之前设置的阈值工作。2.3.5、空调自动启动和关闭功能当室内温度超过所设温度上阈值或低于温度下阈值时，单片机通过控制继电器开启空调进行升温或制冷工作；当室内温度在所设定的阈值时，单片机通过继电器关闭空调。第三章电路设计3.1、 单片机最小系统根据所学知识，单片机最小系统由主控制芯片，复位电路，振荡电路组成。本设计采用STC89C51单片机作为主控制芯片，STC89C51是一种带4KB闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROMFlash Programmableand Erasable Read

10、Only Memory),低电压、高性能的CMOS8位微处理器，是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit)，单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中ATMEL的STC89C51是一种高效微控制器。本设计中按键S1为复位按键，采用高电平复位。按键S1、电容C3与电阻R1组成上电复位电路。采用12MHz的晶振和电容C1、电容C2组成振荡电路。由此设计出单片机最小系统，如图3-1所示：图31单片机最小系统S面面；、 a ,

11、 P5K%piXKlR出H然馈金S盅二上二 PL11xxxxkKKx在PCB设计中经常在印制板的各关键部位配置适当的去耦电容，以减少对信号的干扰以及信号之间的相互干扰，因此设计如图2-2所示去耦电容电路。图3-2去耦电容电路3.2、 显示模块设计本课程设计采用两块共阴极4位七段数码管构成显示模块，一次可以显示8个数字。数码管（LED SegmentDisplays）由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字母a, b, c, d, e, f, g, dp来

12、表示。由于数码管内部的发光二极管在达到一定的电流才能发光，而51单片机的10口没有驱动能力，所以在设计显示模块的时候必须给数码管加上驱动电路，本设计的驱动电路由两块74HC573芯片和8个限流电路组成，74HC573不仅有驱动的能力,还有锁存的功能，这样就可以节省单片机10 口的资源。74HC573芯片引脚图如图3-3所示以及其功能如表1所OE xnzDLE74HU5 73U201239367QQQQQQQQ0123457iiDDzjKo2019Ts16Ts亘V3K2图3-3 74HC573芯片引脚图33、温度采集模块设计OPERATINGMODESINPUTSINTERNALLATCHESO

13、UTPUTSOELEDNQo to Q?enable and readLHLLLregister(transparent mode)LHHHHlatch and readLL1LLregisterLLhHHlatch register andHL1LZdisable outputsHLhHZNotes1. H HIGH vohage leve4h = HIGH voltage level one set-up time poor to the HIGH-to-LOWLE transitionL = LOW voltage levelI = LOW voltage level one set-u

14、p time prior to the HIGH-to-LOWLE transitionZ = high impedance OFF-state表I 74HC573芯片功能表根据要求设计出如图3-4所示显示模块原理图。“一，,产一,s.as.a as:e.s. q mP otu 一 q - p ,et二 一f .本设计采用温度传感器DS18B20来采集室内温度。由半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器，可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。DS18B20具有体积小，接口方便,传输距离远等特点。采用数字温度传感器DS18B20与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9-12位的数字值读数方式，可以分别在93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一