基于单片机的空调温度控制器设计

刘洋 辽宁锦州渤海大学工学院

基于单片机的空调温度控制器设计

刘洋 辽宁锦州渤海大学工学院

本文的温度控制器设计用到的单片机型号是AT89C52，该单片机在控制器起到了检测和控制的作用，组成部分包括了电路显示、电源电路、键盘、转换器、控制电路输出等等；而且这个系统能够实现显示温度设置温度以及控制空调等。

ADC0809 温度控制器 单片机

随着计算机技术的飞速发展，温度控制器在工农业、科学领域等方面都起到了很大的作用，而且使用的范围逐渐扩展。在这些年以来，温控器主要包括了2个发展阶段，首先是集成温度控制器的模拟，其次是智能数码温控器。现今，温度控制器正在从模拟式转为数字式方向转变，从集成化转变为智能化发展。温度控制器的作用主要是控制温度，按照比较用户对温度的需求与系统设定的温度从而对中央空调的风阀或者风机进行控制，最终实现温度需求值。采用的方法存在很多种，然而现今存在的主要包括了机械式和智能式两种。

现在即使空调制冷产品在持续大量研发，然而因为我国人口分布广泛而且数量比较多，需求也十分庞大。温度控制器对人们的生活有着极其重要的意义，如果温度不适，会对农产品产生十分恶劣的影响，也会在很大程度上对人们的生活造成很大的影响。以往的温度控制选择的方式是机械通风，通过在室内与室外之间进行换气，从而降低温度。传统意义上打开与关闭通风设备的操作都是需要人控制，也就是人们需要不断地对室内以及室外的温度进行观察，根据相关的要求从而按下不同的通风设备开关，从某种程度上讲这种方式对人们的体力有着很大的要求，而且可靠性不强，投入的人力成本高。所以，设计基于单片机的温度控制器有着很大的实践意义以及理论意义。

1 硬件电路设计

空调温度控制系统的作用是设置温度，显示温度以及采集温度数据等操作，进而可以控制空调温度。传统意义上的温度控制器设计用到了铂电阻，即使有着很好的测量线性度，而且也有着高精度，然而设计电路的过程中存在很大的难度，同时测量电路的系统也十分巨大，不易于调试，另外需要投入昂贵的成本。所以考虑到这些因素后，本文选择的测温器件是DS18B20。通过DS18B20外部温度信号会把输入的模拟信号向8位数字信号转变，通过并口AT89C52)系统会进行接收。单片机系统把所接收到的数字信号进行译码处理，然后借助于LCD1602显示温度，而且单片机系统实现的操作还包括了扫描键盘、设置按键温度等。比较系统事先设置的温度与待处理温度信号，从而能够实现空调停止、制冷以及制热等状态，最终完成智能化空调的目的。与此同时，输入键盘过程中，用到了软件的方式实现误操作输入修正，也就是输入温度范围一定要在系统硬件规定的范围之内，从而将误操作出现的概率减少，将系统的可靠性提高。系统的整体框图如图1所示。

图1 系统的整体框图

图2 AT89C52引脚图

2 功能模块电路设计

该系统用到的单片机型号AT89C52，是来自ATMEL公司，AT89C52使得在线调试操作大大增强了，也就是程序能够下载JTAG接口，进行调试以及固化，所以开发这个芯片用到的硬件仿真器成本不会很高，能够完成实时仿真，用户可以使用全部的资源，能够进行系统编程以及在线编程。AT89C52引脚图如图2所示。

表1 1602型液晶接口信号

2.1 振荡电路设计

AT89C52里面存在反相放大器，CPU接收来自振荡器中的信号，该信号是作为时钟信号进行传送，从而对CPU进行驱动。放大器的输人端对应着引脚XTAL1，以及输出端对应的是XTAL2。该放大器通过结合片外石英晶体最终形成了自激振荡器。电容C1和C2取值没有很大的限制，然而其大小会对稳定性、频率的高低以及快速性起到决定的作用。石英晶体外接的时候，C1与C2的取值通常情况下是40pF-10pF范围之间。

2.2 复位电路设计

复位单片机的作用是初始化CPU以及相关的功能部件，同时开始于该状态。不管是在电源单接上在前亦或是断电后复位操作都是必须的。如果系统的工作状态是正常进行的时候，同时稳定振荡器以后，假如有高电平存在RST引脚处，那么CPU就会发出响应，同时实现复位系统。复位主要包括了上电复位以及手动复位。本文选择的是自动复位。

2.3 设计键盘接口电路

连接单片机和独立键盘的时候，每个按键都对应着固定的单片机I/O口，单片机系统的按键要求很多，那么采用按键对应的I/O口资源就很多了。通常情况下单片机系统里面有着十分重要的I/O口资源，如果要达到I/O口线节约的目的，矩阵键盘是最好的选择。本系统设置了的按键有16个，所以矩阵键盘用的是44型的。

2.4 系统显示电路设计

该部分用到的显示器件是LCD1602，1602字符型液晶是点阵型液晶中的一种，显示部分包括了两行，字符的组成包括了115甚至是75字符位，点阵字符位与字符显示都是一一对应的。1602型液晶接口信号如表1所示。

2.5 设计控制电路输出

当前室温需要比设置的温度低，可以对系统工作进行自动驱动加热，如果室温是超过了设置的温度时可以对系统工作进行自动驱动制冷。当设置P2^6脚以及P2^7脚成低电平的时候，室温是小于设定温度的时候，设定P2^7脚成高电平从而给加热系统进行后级驱动，本文加热系统是选择了红色LED，同时制冷系统选择的是蓝色LED，制冷系统驱动用到了P2^6脚。

2.6 温度测量电路设计

测量温度电路使用的温度传感器器件是DS18B20。来自美国DALLAS公司的温度传感器，DS18B20的特点是：性能高、体积小、功耗低、微处理器容易配置等优点，温度能够直接进行转化后，形成串行数字信号。

3 软件系统设计

软件设计包括的程序有温度设置，温度显示，温度初始化等等。

图3 设置升温的程序

3.1 温度设定中断流程

设定温度主要涉及的程序有降温和升温。按下“升温”的按键就可以实现温度升高，单片机此时就会对温度进行与上限30℃进行比较判断，当温度在这个范围之类的时候，值就会升高1℃，以十进制的形式显示，将新值显示出来。设置升温的程序如图3所示。

当降温的时候，第一步是比较温度和温度下限，当温度在10℃以下的时候，如果是不超过10℃，那么就返回，如果是在10℃以上，那么温度值就会下降1℃。也是以十进制形式将新值显示。

结语：随着社会的飞速发展，人们生活水平的逐渐提高，人们针对高科技产业有了更高的需求，市场上的产品逐渐实现生活智能化以及人性化。本文设计的基于单片机的空调温度控制器，可以满足人们随时进行温度控制，当天气炎热时可以按下降温按钮，给人舒适感，当天气寒冷时，可以按下升温按钮，从而实现温暖感，因此这个过程中与室内温度分不开的。

[1]芮长颖,陈富林.基于AT89S52单片机的空调温度控制系统设计[J].装备制造技术,2010,2010(5):62-63

[2]王贵刚,王艳.基于VC++和Matlab的中央空调温度控制系统设计[J].电气传动,2008,38(12):73-76

[3]莫姣荣.基于模糊PID算法的中央空调温度控制系统设计[J].电子世界,2014(18):238-239

[4]任鹏,文武.基于微型能源技术的空调温度控制器设计及实验验证[J].制冷技术,2015,35(3):61-64

[5]万蓉,王霖,林训超,等.基于SOPC的空调智能温度控制器的设计[J].微计算机信息,2008,24(7):13-14+40