代码收藏家技术教程 2024-07-13

基于单片机的智能空调控制器设计

摘要
：
以单片机为核心的空调控制器因其体积小
、
成本低
、
功能强
、
简便易行而得到广泛应用
。
本设计通过
ＡＴ８９Ｓ５２
控制ＤＳ１８Ｂ２０摄取实时温度信息
，
键盘设定温度值
、
定时时间及状态
，
ＬＣＤ１６０２
显示相应信息的方法
，
实现了基于单片机的空调控制器系统的设计。
最终实验结果表明
，
本设计能很好地实现温度显示
、
控制器定时及根据温度启动相应的功能电路等多种功能，
具有一定的创新性及实用性
。

关键词
：
单片机
；
空调控制器
；
ＡＴ８９Ｓ５２
；
ＤＳ１８Ｂ２０
；
ＬＣＤ１６０２

０引言

温度是生活及生产中最基本的物理量
。
在很多生产过程中，
温度的测量和控制都直接和安全生产
、
提高生产效率相关
。
因此
，
温度的测量与控制在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视。

非接触式测温方法是通过对辐射能量的检测来实现温度测量的方法。
其优点是不破坏被测温场
，
可以测量热容量小的物体，
适于测量运动物体的温度
，
还可以测量区域的温度分布，
响应速度较快
。
因此
，
在实际的温度测量中，
要根据具体的测量对象选择合适的测量方法
，
在满足测量精度要求的前提下尽量减少投入。

１系统的整体设计概述

系统实现了如下功能
：

１
）
实时温度设定超出安全范围时警报
，
设定温度和实时温度不等时启动相应加热电路或制冷电路；

２
）
显示实时温度和设置温度
，
以及定时开启控制器
。

单片机的空调控制器的系统框图如图
１
所示
。
系统由４
个模块组成
：
单片机接口电路
、
键盘扫描电路
、
温度及定时显示电路、
实时温度测量电路
、
各功能电路如蜂鸣电路、
加热电路
、
制冷电路
。

２硬件电路设计

２．１单片机接口电路

单片机接口电如图
２
所示
。
Ｐ１
口用于
４×４的键盘扫描，低四位用于行，高四位用于列。Ｐ０口接至ＬＣＤ１６０２显示器的数据输入输出端。设定温度，实时温度，定时时间及定时状态的相关信息均通过Ｐ０口送到显示器进行显示。Ｐ２．１口接ＤＳ１８Ｂ２０的数据输入输出脚，接收实时温度信息。Ｐ２．２口控制蜂鸣器报警电路，当实时温度值超过安全范围（如３５℃）时，启动蜂鸣器进行报警。当设定温度值大于实时温度值时，利用Ｐ２．３口启动加热电路。当设定温度值小于实时温度值时，通过Ｐ２．４口启动制冷电路。ＬＣＤ１６０２的数据／命令选择端，读／写选择端及使能信号分别由Ｐ２．５、Ｐ２．６、Ｐ２．７口控制。ＬＥＤ用于观测扫描键盘的时候按键是否灵敏及常亮时表示正在定时。因本设计充分使用了单片机的各端口，无需再扩展Ｉ／Ｏ。

２．２实时温度测量电路

ＤＳ１８Ｂ２０
在动态转换周期中需要获得足够的电流供应。
给
ＤＳ１８Ｂ２０
供电的方法是从
ＶＣＣ
引脚接入一个外部电源
，
见图
３
。
这样做的好处是
Ｉ
／
Ｏ
线上不需要加强上拉，
而且总线控制器不用在温度转换期间总保持高电平。
这样在转换期间可以允许在单线总线上进行其他数据往来。
使用外部电源的时候
，
可以先发一个
ＳｋｉｐＲＯＭ命令，
再接一个
ＣｏｎｖｅｒｔＴ
命令
，
进行温度转换
。
注意
：当加上外部电源时，
ＧＮＤ
引脚不能悬空
。
ＤＱ
通过单片机Ｐ２．１
口读或者写信息
。

３控制器软件设计

首先对系统进行初始化
。
初始化后
，
蜂鸣器
、
制冷电路、
加热电路不启动
，
温度设定值默认为
２５℃
，
定时器
Ｔ０用于定时中断，
工作于方式
１
，
定时时间为
５０ｍｓ
。ＬＣＤ１６０２显示温度设定值
，
实时温度
，
定时时间及定时状态信息。
然后比较设定温度和实时温度
，
若设定温度大于实时温度，
则启动加热电路
；
设定温度小于实时温度
，
则启动制冷电路。
如果定时状态为
“
Ｙ
”
状态
，
则定时开始
，
并开ＣＰＵ
中断和
Ｔ０
中断
。主程序流程图如图４
所示
。

４数据分析

本设计的制冷电路用
ＣＰＵ
风扇模拟
，
事实上风扇并不能改变温度，
而只能将温度降至常温
。
所以只对加热状况下的数据进行分析。
比较显示的实时温度和温度计显示的温度值，
得出测量误差和计算出相对误差
。
相关数据如表１
所示
。

计算而得
。
误差来源
：
ＤＳ１８Ｂ２０
和温度计与热源之间的距离，
温度计本身的精度及测量方法的不精确
。

本系统采用的是定值开关温控法
，
这种控制方式是当系统温度上升至设定点时关断电源，
当系统温度下降至设定点时开通电源
。

５结束语

该设计的空调控制器以
ＡＴ８９Ｓ５２
单片机为核心
，
最大限度的利用单片机的资源，
用键盘扫描方式设置温度
，定时时间和定时状态
，
利用
ＬＣＤ１６０２
液晶显示设定温度值，
实时温度值
，
定时时间和定时状态
。
用
ＤＳ１８Ｂ２０
数字温度传感器摄取实时温度，
其余各功能电路如蜂鸣电路，
加热电路
，
制冷电路均用单片机的某一
Ｉ
／
Ｏ
口进行控制
。