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1、辽 宁 工 业 大 学 单片机与接口技术 课程设计（论文）题目： 空调机的温度控制 院（系）：信息科学与工程学院专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：信息科学与工程学院 教研室：自动化学 号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目空调机的温度控制课程设计（论文）任务设计技术参数：1、测温范围在050，选择合适的温度传感器检测温度信号，经测量电路送入单片机；最大显示温度为50，用两个个LED显示器显示温度；按一下按钮进入温度设定模式，显示最高设定温度34，每按一次设定温度减1直至最低设定温度20，再按一次回到34。2、当温度高于设定温
2、度，压缩机运转降温，当温度低于设定温度，压缩机停止运转。3、进入设定温度模式，未按下按钮，经数秒后自动解除设定模式，回到室温显示模式。4、编程时以计时中断，每50毫秒中断一次，比较室温与设定温度，从而令压缩机运转或停止。设计要求：自选合适的单片机芯片组成单片机应用系统，该系统应具备如下功能： 1、能完成设计参数要求。 2、要求认真独立完成所规定的全部内容；所设计的内容要求正确、合理。3、按学校规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 年 月 日14 / 17文档可自由编辑打印目 录第1章 方案论证1第2章 硬件设计22.1
3、温度测量电路的设计22.2按键电路的设计22.3单片机最小系统设计32.4显示电路的设计32.5压缩机电路的设计42.6总体电路的设计5第3章 软件设计73.1程序框图73.2程序设计7第4章 课程设计总结12参考文献13第1章 方案论证根据设计要求，设计出温度控制系统的基本结构框图如图1所示：按键输入LED显示温度测量压缩机控制执行单片机图1 温控系统结构框图系统由四个主要功能模块组成：温度测量、按键输入，数码显示以及控制压缩机启停模块。其中，温度测量模块的主要功能是将环境温度转化为电参数（电压），并通过A/D转换得到数字量送入单片机。按键输入模块主要功能是实现设定温度值的输入。LED显示模
4、块主要功能是显示当前环境温度值。因空调对温度精度要求不高，只要求显示两位整数的温度值。压缩机控制模块主要功能是单片机根据环境温度与设定温度的比较结果送出开关信号、控制压缩机的启停。第2章 硬件设计2.1温度测量电路的设计AD590接线图如图2所示。使用时第一步先调整AD590的可变电阻器VR1。如以0为参考值则应使其输出电压为2.73V。以25为参考值则应使其输出电压为2.982V。第二步调整集成运放OPA2的VR2，使0时运放的输出为2.73-2.73=0V，而25时，运放的输出为2.73-2.98=-0.25V（反相），这一步也称为零位调整。通过上述电路的调整后，电路所送出的电压值的大小就
5、能反映相应的温度值了。图2 AD590接线图2.2按键电路的设计独立按键结构如图3所示，其特点是每一个按键单独占用一根I/O口线，每个按键工作不会影响其他I/O口线的状态。多用于所需按键不多的场合。 图3 独立按键结构图2.3单片机最小系统设计最小系统就是单片机在发挥具体测控功能时所必须的组成部分。对于AT89C51单片机，其最小应用系统内包括不可能集成在芯片内的器件，设计电路采用晶体振荡电路和复位开关电路。ADC0809需要500KHZ的时钟脉冲，因此晶体振荡频率选6MHZ，单片机输出脉冲1MHZ，经74LS74触发器二分频，供给ADC0809转换器500KHZ。图4 单片机最小系统2.4显
6、示电路的设计LED显示模块主要功能是显示当前环境温度值。因空调对温度精度要求不高，只要求显示两位整数的温度值，因此选用两个七段LED显示器，外加限流电阻控制电流的大小。LED数码管分共阳极与共阴极两种。共阳极工作特点是，当段码端接低电平，公共端接高电平时，相应段码可以发光。共阴极LED数码管则与之相反，它是将发光二极管的阴极(负极)短接后作为公共端。当驱动信号为高电平、公共端接低电平时，才能发光。图5 显示电路图2.5压缩机电路的设计空调压缩机的功能是借助外力（例如发动机动力）维持制冷剂在制冷系统内的循环，吸入来自蒸发器的低温、低压的制冷剂蒸气，压缩制冷剂蒸气使其温度和压力升高，并将制冷剂蒸气
7、送往冷凝器，在热量吸收和释放的过程中，就实现了热交换。简单的说，空调压缩机相当于一个冷热源的交换工具。空调压缩机的启停(定速空调)或转速调节(变频空调),准确的说是根据室内感温头所感应的温度来控制的.由于空调机安装位置的局限和室内温度的不均匀性,使得空调感温头所感知的温度并非是人体活动空间的真实温度,人体所处位置与空调器温度取样位置,两者之间的气温差异较大,这就是空调器在运行过程中,温度控制部分感应迟钝,控制失灵的原因.由此原因造成压缩机超时运行或无法停机。图6 压缩机原理图2.6总体电路的设计系统的硬件电路包括主机、温度控制，压缩机的控制、按键及显示5个部分，系统硬件电路原理图如图7所示。图
8、7 温控系统原理图AD590为测量室内温度的传感器，经OPA1、OPA2、OPA3调整放大后送ADC0809进行模数转换。ADC0809将数字量送入单片机，由单片机将数据换算为温度值，并送LED显示。按键P1.1用来输入启停的温度设定值。单片机定时对测定温度和设定温度值进行比较。当测定温度高于设定值时，由P3.0引脚送出开关信号1，三极管导通，继电器吸合，压缩机通电启动。当测定温度低于设定值时，P3.0引脚变为低电平，三级管截至，续电器断开，压缩机停止运转。电路中的数码显示为静态显示，单片机P1口送的十位BCD码（高四位）和四个BCD码（低四位）到共阳数码显示译码器74LS47进行译码，驱动数
9、码管显示温度值。第3章 软件设计3.1程序框图主要包括5个模块：主程序、按键设定温度模块、十进制调整和数据转换模块、控制模块、显示模块。软件设计流程图如图8所示。开始初始化启动A/D转换有键按下？读AD0809数据转换显示设定温度值开始室温设定值？启动压缩机关压缩机恢复现场返回YNYN图8 主程序流程图3.2程序设计首先进行初始化，对定时器进行设置，并允许中断。接着启动A/D转换，并判断是否有按键下。如果有按键按下，则进入按键处理模块程序，在键处理程序中完成输入温度的设定值并存于24H单元中，设定完毕则返回继续A/D转换。如果没按键下，则等待A/D转换结束，然后将转换数据读入A。再调数据处理转
10、换程序模块，先将A/D转换得到的十六进制数转换为十进制数，再进行乘2处理，最终换算为温度值（BCD码）存放于21H（千位百位）、20H（十位个位）中。显示模块程序则根据21H、20H存放的数据转换为要显示的温度值（实际温度的十位、个位）存于23H单元中，并送P1口显示。主程序不断地循环上述过程。由于开通了定时器T0的中断，每隔50ms就会产生一次中断，在中断处理程序中，所测到的温度值（存于23H单元）与设定温度值（存于24H单元中）进行比较，当测定温度值高于设定值时，使P3.0变为高电平，通过外部硬件电路驱动使压缩机开关断开，压缩机停止运转。源程序如下： ORG 0000H LJMP STAR
11、T0 ；主程序 ORG 000BH LJMP TIM0 ；定时中断0入口地址 ORG 0030H START0： MOV TMOD，#01H ；TIME0工作在方式1 MOV TH0，#3CH ；50ms定时初值 MOV TL0，#0B0H； SETB TR0 ；启动定时器0 MOV IE，#82H ；允许定时中断 MOV 24H，#0FFH ；设定温度RAN初值 ANL P1，#00H ；清除显示器 START： MOVX DPTR，A ；令开始转换WR=0 WAIT： JNB P2.1，SET0 ；是否设定温度？ JNB P3.3，ADC ；ADC0809转换完成否？ JMP WAIT ；
12、没转换完成则等待 ADC： MOVX A, DPTR ；是则将转换结果再如累加器A ACALL L1 ；调用十进制转换子程序 MOV 20H，A ；十位个位送20H（20H为存温度；十位个位） MOV 21H，R3 ；百位送21H（20H为千位） ACALL L2 ；调用温度换算子程序 ACALL DISP ；调用显示子程序 JMP START ；又进行下一次AD转换*十进制调整子程序*；功能：将十六进制数转换为十进制数：16进制数存放在A；出口：转换结果BCD码整数（十位和个位）在A，百位在R3*L1：MOV B，#100 ；分离出百位，存在R3中DIV ABMOV R3，AMOV A，#1
13、0 ；余数继续分离十位和个位XCH A，BDIV ABSWAP AORL A，B ；将十位和个位组合成BCD码RET*转换为温度值（BCD码）*L2：MOV A，20HADD A，20H ；（20H）乘2DA A ；做十进制调整MOV 20H，A；存回20HMOV A，21H；百位乘2ADDC A，21HDA A ；做十进制调整MOV 21H，A；存回21HRET*显示子程序*；功能：调整数据并送P1口显示；显示的温度为20H的高4位和21H的低4位，；20H的低4位实际上为温度的小数位，本设计不需显示*DISP： MOV A，20HANL A，#0F0H ；屏蔽低4位，保留高4位SWAP A
14、 ；变为低4位MOV 22H，A ；存入22HMOV A，21H ；21H去掉高4位,保留低4位ANL A，#0FHSWPA A ；变为高4位ORL A，22H ；合并温度的十位和个位并送23HMOV 23H，AMOV P1，A ；输出P1显示温度MOV R7，#0FFH ；延时DJNZ R7,$RET*温度设定程序*SET0：ACALL DELAY ；按键消抖动JNB P2.1，$ ；放开否？ACALL DELAY ；消除抖动A2：CJNZ R0，#0FFH，A1 ；是否取完最低温度MOV R0，#14 ；是,则令取码指针指到最高温度A1：MOV A，R0；至TABLE取设定温度值MOV D
15、PTR，#TABLEMOVC A，A+DPTRMOV P1，A；设定温度送P1口显示MOV 24H，A；设定温度值存入24HMOV R5，#4FH ；设定P2.1按键时间,延时一会,；如果键没有，再次按下，；则直接返回，有则进行设定D4：MOV R7，#0FFHD2：MOV R6，#0FFHD1：JNB P2.1，SET1；有，则跳至SET1，进行温度设定DJNZ R6，D1DJNZ R7，D2DJNZ R5，D4JMP START；时间到，仍没有按下，则回到STARTSET1： ACALL DELAY ；消除抖动JNB P2.1，$ ；放开否?ACALL DELAY ；消除抖动DEC R0
16、；将取码指针减1，即减1摄氏度JMP A2 ；跳至A2，再检测P2.1有键按下否?；并显示当前温度设定值*中断处理程序*;功能:将环境温度和设定温度进行比较,根据比较结果控制压缩机的启停*TIM0： PUSH A ；入堆栈PUSH PSWMOV TH0，#3CH ；重置定时初值MOV TL0，#0B0HCLR C ；C=0MOV A，24H ；24H存的是设定温度值,；(23H)为测量到的温度值SUBB A，23H ；(24H)减(23H)JNC OFF ；C=0表示(24H)大,即设定温度大CLR P3.0 ；C=1, 设定温度小,令压缩机运转(P3.0)RETURN： POP PSW ；出
17、堆栈POP ARETI ；返回OFF： SETB P3.0 ； 设定温度大,令压缩机停止JMP RETURN ；然后返回*延时子程序*DELAY： MOV R7，#60D3： MOV R6，#248DJNZ R6，$DJNZ R7，D3RETTABLE： DB 20H，21H，22H，23H，24H ；设定温度值表DB 25H，26H，27H，28H，29HDB 30H，31H，32H，33H，34HEND第4章 课程设计总结在本次设计的过程中，我发现很多的问题，虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多，单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，虽然以前写过几
18、次程序，但我觉的写好一个程序并不是一件简单的事，举个例子，以前写的那几次，数据加减时，我用的都是BCD码，这一次，我全部用的都是16进制的数直接加减，显示处理时在用除法去删分,感觉效果比较好，有好多的东西，只有我们去试着做了，才能真正的掌握，只学习理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握。从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。参考文献1 梅丽凤,王艳秋,汪毓铎. 单片机原理及接口技术.北京：清华大学出版社.2003,5 2 江力. 单片机原理及接口技术.北京：清华大学出版社.2006,33 张迎新. 单片微型计数机原理、应用及接口技术.北京：国防工业出版社.1993,64 何立民. 单片机应用系统设计.北京：北京航空航天出版社.19905 蔡延财,刘勇.基于仪表放大器的传感器信号采集电路设计.现代电子技术,2007(3):63-65