基于单片机的空调温度测试测控系统设计

邵鹏

（西安科技大学高新学院，陕西 西安 710109）

基于单片机的空调温度测试测控系统设计

邵鹏

（西安科技大学高新学院，陕西 西安 710109）

单片机在测试测控系统中占据着重要的地位，本文以AT89C51单片机为基础，进行了空调温度测试测控系统的设计，分析了其硬件设计组成及软件功能实现，旨在为空调温度测试测控系统的相关研究和设计实践提供参考.

单片机；空调温度；测试测控系统；硬件设计；软件设计

空调是重要的制冷产品，在人们日常生活和工业生产领域中应用广泛.当前，空调控制方式大多为手动控制，人们定时对温度和湿度进行查看，以相关要求为基础开启或关闭设备，不仅耗时耗力，且可靠性较差.基于以上，本文设计了一款基于AT89C51单片机的空调温度测试测控系统，旨在进一步推进空调系统的发展，提升其应用水平.

1 硬件设计

以AT89C51单片机为基础，设计空调温度测试测控系统，系统结构如图1所示.

图1

1.1 温度测试电路

温度测试电路以DS18B20型号的温度芯片为基础，其位一线式数字温度传感器，测温范围在零下55℃到零上125摄氏度之间，温度分辨率较高，能够达到0.0625摄氏度[1].除此之外，该温度芯片还有着微型化、抗干扰能力强、低功耗等众多优点，在温度测控系统设计中应用广泛.温度芯片DS18B20内部结构如图2所示.

图2 温度芯片DS18B20内部结构

温度芯片DS18B20包含四个数据部件：（1）温度灵敏元件；（2）温度报警触发器：主要为TG和TL，属于非易失性温度报警触发器，通过软件可将温度报警限值写入，实现温度超限报警功能[2]；（3）64位激光ROM：主要包括8位CRC、8位家族代码及48位序列号；（4）配置寄存器：其为高速暂存存储器第五字节，在0工作时，以寄存器分辨率为依据，能够实现温度向对应精度数值的转换，各位定义如图3所示.

图3 寄存器结构

在图3中，TM指的是测试模式标志位，写入0，不能被改变，R0和R1为温度及分辨率设置位，其对应的分辨率有四种，如表1所示.在出厂的时候设置为缺省值，R0=R1=1，即为12位分辨率[3].用户可以根据获取分辨率的需要对配置寄存器进行改写.

表1 配置寄存器与分辨率对应关系表

高速暂存存储器中包含9个字节，发布温度转换命令之后，转换值以二字节补码形式在第0和第1个字节中存放，利用单线接口，单片机可对给数据进行读取，对应温度计算如下：符号位S=0，进行二进制位向十进制的转换，符号位S=1，首先将补码变为原码，之后再进行十进制值的计算.

温度芯片DS18B20属于一种单线数字温度传感器，其不需要外围电路支持，仅通过1根线就可以实现与单片机的连接，连接原理图如图4所示.采用外部电源为温度芯片DS18B20供电.

图4 温度芯片DS18B20与单片机连接原理图

1.2 键盘和显示电路

本文设计的空调温度测试测控系统采用矩阵式键盘，包括20个按键，其中有10个数字键，还包括各种功能键.按键时，8279会产生中断信号，并将此中断信号传输至单片机中，最后对应启动响应的功能程序.

显示电路由75451和LED数码管组成，1片75451与5个LED数码管相连，能够实现动态显示功能，主要显示内容包括温度正负号、通道号、温度值个位、十位及小数点后一位.

1.3 电源电路

本文采用的 AT89C51单片机工作电源为+5V，底层电路功耗相对较小，整个空调测试测控系统的功耗较小，采用7805三端稳压片就可以满足系统的供电要求.

1.4 看门狗电路

底层电路板的工作环境较为恶劣，在恶劣的环境下，单片机很可能受到周围环境因素的干扰而出现程序跑飞、死机等问题，从而影响了空调温度测试测控系统工作的稳定性.在实际工作中，一旦单片机出现上述问题，工作人员不可能及时到现场来重启单片机，为了保证系统运行的稳定性，本设计将外部看门狗电路添加到单片机电路中，通过看门狗电路来实现对单片机工作状态的定时查询，一旦发现单片机出现异常现象，则立即进行单片机的延时重启，从而保证空调温度测试测控系统运行的安全性和可靠性.看门狗电路设计如图5所示.

图5 看门狗电路设计图

2 软件设计

采用模块化方法进行空调温度测试测控系统软件编程，主要包括：（1）主程序：主要功能是实现系统初始化、计算采集温度数据；（2）键盘扫描及按键处理程序：主要功能是识别输入按键并进行相关处理；（3）温度测试程序：主要功能是处理温度芯片传送的数据，并进行数据判断和数据显示[4]；（4）数码管显示程序：主要功能为数码显示送数；（5）控制程序：实现循环显示，并根据温度测试结果来进行空调控制.空调温度测试测控系统软件程序流程如图6所示.

图6 空调温度测试测控系统软件程序流程图

3 结论

综上所述，本文以AT89C51单片机为基础，结合DS18B20温度芯片，设计了空调温度测试测控系统，能够实现对空调温度的多点检测功能和测试功能.本系统硬件设计相对简单，实现信号数字化传递，有着抗干扰能力强、功耗低等众多优点.本系统还可以实现与扩展接口芯片的连接，从而实现功能扩展，能够进行空调更多路温度的测量和控制，在家用空调温度测控和工业生产用空调温度测控中都有着良好的应用效果.

〔1〕王红玲,白政民.基于AT89C51的多点温度检测系统设计[J].现代电子技术,2010（09）:126-128.

〔2〕连思斌,郑振耀.基于DSP的空调综合测控系统研究与设计[J].数字技术与应用,2011（06）:11-12.

〔3〕周先辉,毛翠丽,王长河.基于STC12C5A与PC串口通信的温度测控系统开发[J].南阳理工学院学报,2012（04）:52-56.

TP273

A

1673-260X（2017）04-0030-02

2017-02-29