1、第一章 系統分析2概述21.1 功能簡介21.2 方案選擇21.2.1 溫度采集電路方案2第二章 硬件電路設計42.1 單片機42.2 a/d轉換電路42.2.1 adc0801介紹42.2.2 ad轉換電路工作原理52.3 溫度采樣電路62.3.1 ad590型溫度傳感器62.3.2 溫度采樣工作原理62.4 按鍵開關72.5 溫度顯示電路72.5.1 led驅動72.5.2 溫度顯示工作原理82.6 壓縮機驅動電路82.6.1 壓縮機機驅動芯片82.6.2 壓縮機機驅動電路9第三章 軟件設計103.1 軟件設計思路103.2 程序流程103.2.1主程序流程103.2.2 中斷服務程序流程

2、11第四章 總結12附錄a 硬件電路圖13參考文獻14第一章 系統分析概述 電子技術的發展，特別是隨著大規模集成電路的產生，給人們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計算機的出現使現代的科學研究得到了質的飛躍，那么單片機技術的出現則是給現代工業控制測控領域帶來了一次新的革命。目前，單片機在工業控制系統諸多領域得到了極為廣泛的應用。特別是其中的c51系列的單片機的出現，具有更好的穩定性，更快和更準確的運算精度，推動了工業生產，影響著人們的工作和學習。在現代社會中，溫度控制不僅應用在工廠生產方面，其作用也體現到了各個方面，隨著人們生活質量的提高，酒店廠房及家庭生活中都會見到溫度控制的影子，溫度控制

3、將更好的服務于社會.而今，空調等家用電器隨著生產技術的發展和生活水平的提高越來越普及，一個簡單，穩定的溫度控制系統能更好的適應市場。而本次設計就是要通過以mcs-51系列單片機為控制核心，實現空調機溫度控制器的設計1.1 功能簡介通過溫度傳感器對空氣進行溫度采集，將采集到的溫度信號傳輸給單片機，再由單片機控制顯示器，并比較采集溫度與設定溫度是否一致，然后驅動空調機的加熱或降溫循環對空氣進行處理，從而模擬實現空調溫度控制單元的工作情況1.溫度指標：1630之間任選；偏差：1。2.用“+”和“-”兩個按鍵選擇設定溫度3.兩位led交替顯示實際溫度和設定溫度，間隔1秒鐘1.2 方案選擇1.2.1 溫

4、度采集電路方案本設計的重點在于對外部環境溫度的采集和控制，因此溫度采集電路的選擇關系到整個設計結果實現與否 方案一：使用ad590溫度傳感器采集溫度方案 13如圖1-2-1所示為ad590連接電路圖 圖1-2-1 ad590溫度傳感器電路方案二：使用ds18b20溫度傳感器采集溫度方案 圖2為ds18b20引腳排列圖，在ds18b20中，dq為數字信號輸人輸出端；gnd為電源地；vdd為外接供電電源輸入端。ds18b20在光刻rom中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該ds18b20的地址序列碼，這樣就可以實現一根總線上掛接多個ds18b20的目的。有兩種方法可確保ds18b20在

5、有效轉換期內得到足夠的電源電流。第一種方法是在溫度變換時，在io口接一個強的上拉。第二種是將其連到vcc外部電源，這樣就不用在io口接強上拉，也可在溫度變換期間使口線保持高電平。以在變換時間內允許其它數據在單總線上傳輸。也可使用外部電源通過發跳過rom命令和變換命令t來完成溫度變換。需要注意的是：在工作狀態，gnd不能懸空。ds18b20利用單總線進行數據傳輸的，并且直接輸出的是數字量，省去了a/d轉換部分，但考慮到設計的學習與練習性，通過比較，決定使用ad590溫度傳感器經行溫度檢測。 第二章 硬件電路設計2.1 單片機由于空調溫度控制器的核心就是單片機，單片機的選擇將直接關系到控制系統的工

6、作是否有效和協調。本設計采用mcs-51系列的8051單片機，因為8051單片機應用廣泛，性能穩定，抗干擾能力強，性價比高。8051包含了8位cpu，片內振蕩器，4k字節rom,128字節ram,2個16位定時器，計數器，中斷結構，i/o接口等。可進行計算，定時等一系列功能。如圖2-1 圖2-1 單片機最小體統2.2 a/d轉換電路2.2.1 adc0801介紹adc0801是8位全mos中速a/d 轉換器、它是逐次逼近式a/d 轉換器，片內有三態數據輸出鎖存器，可以和單片機直接口接，管腳圖如2.2.1所示。其主要引腳功能如下：（1）rd，wr：讀選通信號和選通信號（低電平有效）。（2）clk

7、：時鐘脈沖輸入端，上升有效。（3）db0db7是輸入信號。（4）clkr：內部時鐘發生器外接電阻端，與clkin端配合可由芯片自身產生時鐘脈沖，其頻率為1/1.1rc。（5）cs：片選信號輸入端，低電平有效，一旦cs有效，表明a/d轉換器被選中，可啟動。（6）wr：寫信號輸入，接受微機系統或其它數字系統控制芯片的啟動輸入端，低電平有效，cs、wr同時為低電平時，啟動轉換。(7)intr：轉換結束輸出信號，低電平有效，輸出低電平表示本次轉換已完成。該信號常作為向微機系統發出的中斷請求信號。（8）clk:為外部時鐘輸入端，時鐘頻率高，a/d轉換速度快。允許范圍為10-1280khz，典型值為640

8、khz，此時，a/d轉換時間為10us。通常由mcs51單片機ale端直接或分頻后與其相連。當mcs單片機與讀寫外，ram操作時，ale信號固定為cpu時鐘頻率的1/6，若單片外接的晶振為6mhz，則1/6為1mhz，a/d轉換時間為64us。 圖2.2.1 adc0801管腳圖2.2.2 ad轉換電路工作原理a/d 轉換電路如圖2.2.2所示。adc0801的a/d轉換結果輸出端db0db7與8051的p0.0-p0.7相連，intr與p2.0口相連，intr端用于給出a/d轉換完成信號，所以通過查詢p2.0便可以獲知a/d轉換是否完成。rd與8051 rd相連，wr也是跟8051 wr相連

9、。cs、vin+接地。（低電平有效）adc0801的兩模擬信號輸入端，用以接受單極性、雙極性和差摸輸入信號，與wr同時為低電平a/d轉換器被啟動切在wr上升沿后100 模數完成轉換，轉換結果存入數據鎖存器，同時，intr自動變為低電平，表示本次轉換已結束。如cs、rd同時來低電平，則數據鎖存器三態門打開，數字信號送出，而rd高電平到來后三態門處于高阻狀態。 圖2.2.2 a/d轉換電路圖2.3 溫度采樣電路2.3.1 ad590型溫度傳感器ad590是電流型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值。在被測溫度一定時，ad590相當于一個恒流源，ad590溫度感測器是一種已經ic化的溫度

10、感測器,它會將溫度轉換為電流,由于此信號為模擬信號，因此，要進行進一步的控制及數碼顯示，還需將此信號轉換成數字信號。它的主要特性如下：(1)流過器件的電流（ma）等于器件所處環境的熱力學溫度（開爾文）度數；即：式中： ir流過器件（ad590）的電流，單位ma；t熱力學溫度，單位k。 (2)ad590的測溫范圍為-55+150；(3)ad590的電源電壓范圍為4v30v； 2.3.2 溫度采樣工作原理 如圖2-3-2所示，因為ad590是將溫度轉換為電流，而單片機對電壓信號更好測量，所以要將電流轉化為電壓，同時對電壓信號進行放大后輸入a/d轉換adc0801的vi-端口。 電流轉化為電壓表達式

11、如下： (2) 由反相比例運算放大電路，根據“虛斷”，“虛短”，集成運放凈輸入電壓為零，凈輸入電流為零，凈輸入電流為零等推算出表達式為： (3) 最后由(1),(2),(3)得到： 圖2-3-2 ad590溫度傳感器電路2.4 按鍵開關按鍵開關電路由一按鍵連接到8051的p2.1端口所示。按下p2.1按鍵，放開后進入溫度設定模式，顯示設定最高溫度30oc，每按一次設定溫度將減小1oc，直至最低設定溫度16oc，再按一次回到30oc。2.5 溫度顯示電路2.5.1 led驅動7447 介紹：7447是一塊bcd碼轉換成7段led數碼管的譯碼驅動ic，7447的主要功能是輸出低電平驅動的顯示碼，用

12、以推動共陽極7段led數碼管顯示相應的數字。管腳圖如2.5.1所示，相應引腳功能如下：（1）qa,qb,qc,qd,qe,qf,qg:7段led數碼輸出引腳。（2）a，b，c，d ：輸入引腳。（3）rbo，bt，li 高電平輸出有效 圖2.5.1數碼管驅動芯片7447管腳圖2.5.2 溫度顯示工作原理溫度顯示電路如圖2.5.2所示：由2片ttl7447和2片七段led組成，led采用共陽級接法。7447的qa-qg接bcd的a-g,段選信號由8051的p1口提供，led顯示數據由7447的輸出決定,即由p1口信號的取值決定。圖2.5.2 ttl7447 bcd顯示電路2.6 壓縮機驅動電路2.

13、6.1 壓縮機機驅動芯片功率電子電路大多要求具有大電流輸出能力,以便于驅動各種類型的負載。功率驅動電路是功率電子設備輸出電路的一個重要組成部分。在大型儀器儀表系統中,經常要用到伺服電機、步進電機、各種電磁閥、泵等驅動電壓高且功率較大的器件。uln2000、uln2800高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產品就屬于這類可控大功率器件,由于這類器件功能強、應用范圍語廣，深受用戶的歡迎。本設計采用uln2003作為步進電機的驅動芯片，uln2003電路具有以下特點： 電流增益高（大于1000） 帶負載能力強（輸出電流大于500ma） 溫度范圍寬（-4085） 工作電壓高（大于50v）管腳排列如圖2.6.

14、1.1 圖2.6.1.1 uln2003管腳圖引出端功能符號：引出端序號符號功能引出端序號符號同意功能11b輸入9com公共端22b輸入107c輸出33b輸入116c輸出44b輸入125c輸出55b輸入134c輸出66b輸入143c輸出77b輸入152c輸出8e發射極161c輸出uln2003是由高壓大電流達林頓晶體管陣列組成，因此一對輸入輸出最小單元其內部結構如圖2.6.1.2： 圖2.6.1.2 單個達林頓晶體管電路原理圖 2.6.2 壓縮機機驅動電路壓縮機驅動控制，8051的rxd的引腳與7404的引腳相連接，從rxd發出的控制信號經7404和uln2003到達壓縮機，驅動壓縮機的運行和

15、停止。其中uln2003是由7個npn具有用共陰二極管夾緊來轉換電感負載的高壓輸出特征的達林頓晶體管組成。當前一對單精度型的額定電流為500ma，有比較高的電流容量，它的應用軟件包括繼電器驅動器、顯示驅動器，線驅動器和邏輯緩沖器等。在本驅動電路中的作用是增大電流驅動能力。該芯片采用16腳的dip 封裝,其中第9為公共輸出端com，有一個輸出端為高電平，com就為高電平。圖2.6.2 壓縮機驅動電路第三章 軟件設計3.1 軟件設計思路系軟件設計的任務包括啟動a/d轉換、讀a/d轉換結果、設置溫度、溫度控制等，其中啟動a/d轉換、讀a/d轉換結果、設置溫度等工作在主程序中完成，溫度控制在中斷服務程

16、序中完成，即每隔一段時間對比測量溫度與設定溫度之間的大小關系，根據對比結果給出控制信號，令壓縮機的運行或停止，實現溫度調控。3.2 程序流程3.2.1主程序流程開始系統初始化啟動定時器啟動a/d轉換設置溫度要設置溫度嗎？是否完成a/d轉換？讀入a/d轉換結果顯示處理，比較控制ynyn圖3.2.1 主程序流程圖3.2.2 中斷服務程序流程圖3.2.2 中斷服務程序流程圖第四章 總結空調的發明和使用給人們的生活和工作帶來了很大的便利。而空調的發展由原來的手動控制逐漸向智能控制發展，現在市場上很多的空調都已經實現了智能控制。空調的核心就是溫度控制系統，溫度控制系統的核心就是單片機。單片機因為成本低，

17、功能穩定，而大量應用于各個領域。本論文用mcs-51系列的8051單片機做成空調溫度控制器，通過溫度采集，a/d轉換，cpu控制，然后通過數碼管顯示等一系列硬件功能和軟件功能，共同完成溫度的智能控制。由于mcs-51單片機技術成熟，應用廣泛，而且比其他單片機簡單,通過此單片機做成的空調溫度控制器成本低廉，操作簡便，有一定的實用性。但由于本人知識不全面和能力的不足，只能對部分溫度進行處理，控制精度不高，節能性能不好，反映速度不快等問題等待解決，離成熟還有一段距離。但通過作畢業設計，讓我把所學的知識融會貫通，對單片機，匯編語言有了更深的理解，同時學到了更多的知識，對自身能力有了很大的提高附錄a 硬件電路圖參考文獻1 何立民. 單片機應用系統設計m.北京：清華大學出版社，20052 吳金戎. 8051單片機實踐與應用m.北京:清華大學出版