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空调温度控制系统的工作原理及设计

 最近又是一波降温,在没有暖气的南方是少不了空调的,空调即空气调节器(Air Conditioner)是指用人工手段,对建筑/构筑物内环境空气的温度、湿度、洁净度、速度等参数进行调节和控制的过程。但是你知道空调的温度控制系统是如何工作的吗?

空调温控分机械热力膨胀控制器和电子温控。机械是利用气囊内充有氟,氟有温度变化而压力变化的特点且膨胀压力大足以推动机构动作从而作温度控制器用而且价格低。电子温度控制器是利用正温度热敏电阻与主控板上的固定电阻组成一个比较器经比较器送给主芯片一个模拟信号,主芯片根据温度值做出相印的指令。

基于单片机的空调温度监控系统较传统的温度控制系统具有更高的智能性,并且系统的功能更加易于扩展和升级,是一种低成本的温度检测、控制方案。所以我们在设计时可以研究单片机的温度控制的各个部分内容,设计单片机及其外围电路,给出了一套合理的基于单片机的温度控制器软硬件解决方案。需要注意以下几个方面。

1、 系统的总体设计

单片机的温度控制系统需要完成温度的采集,显示当前温度值,并通过按键设定上限温度,实现当温度超过设定的温度值时,继电器导通,使连接继电器的风扇转动,使温度下降,同时发光二极管发光。系统包括单片机最小系统电路和按键电路、LED显示电路、温度检测部分、发光二极管和控制输出等主要部分

2、系统的主要硬件设备设计

微处理器AT89C2051

AT89C2051是低电压、高性能CMOS 8位单片机,片内含2K bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。

温度传感器DS18B20

DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1-Wire。只要求一个端口即可实现通信,在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号,实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温,测量温度范围在-55。C到+125。C之间,数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择,内部有温度上、下限告警设置。

3、 主要的电路设计

基于单片机的温度控制主要有以下几部分:温度数据采集,按键设计、温度显示、继电器4个部分,下面分别加以介绍。

温度采集部分

温度传感器有很多种,这里选用单总线数字输出的集成半导体温度传感器DS18B20,其特点:独特的单线接口方式,DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯;测温范围-55℃~+125℃,固有测温分辨率0.5℃;支持多点组网功能,多个DS1820可以并联在唯一的三线上,实现多点测温;工作电源:3~5V/DC。

LED数码管显示电路

显示器分为数码管和液晶显示,本系统所采用是的数码管显示,其外形和引脚:LED数码有共阳和共阴两种,把这些LED发光二极管的正极接到一块(一般是拼成一个8字加一个小数点)而作为一个引脚,就叫共阳机极数码管;相反的,就叫共阴的(如图7所示)那么应用时这个脚就分别的接VCC和GND。再把多个这样的8字装在一起就成了多位的数码管了。基于单片机的热水控制器采用7段数LED码管显示,这里采用3个数码管显示温度。

6位共阳极数码管采用扫描形式工作,其8个数据为接在单片机灌电流驱动能力最大的PO口,AT89C2051单片机的P0口的每一个I/O都能能吸收8个TTL逻辑器件的输入漏电流,算下来能驱动约10mA。能驱动数码管的8个数据阴极。6位共阳极数码的6个阳极采用6个PNP三极管9012驱动。用单片机P2.0-P2.5 6个I/O口控制。

单片机及按键电路设计

单片机AT89C2051的时钟引脚外接12M晶振,作为单片机工作的时钟,EA端接高电平,表示使用片内程序存储器。RST引脚接了上电复位电路,当系统上电时,上电复位电路会产生一个高电平脉冲信号,使系统复位。

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