基于单片机的空调温度控制器设计

2 硬件电路设计

2.1 总体方案设计

空调温度控制系统，主要要完成对温度的采集、显示以及设定等工作，从而实现对空调的控制。传统采用铂电阻充当测温器件的方案，虽然其中段测量线性度好，精度较高，但是测量电路的设计难度高 ，且测量电路系统庞大，难于调试 ，而且成本相对较高。鉴于上述原因，本系统采用DS18B20充当测温器件。外部温度信号经 DS18B20将输入的模拟信号转换成8位的数字信号， 通过并 口传送到单片机系统( AT89C52) 。单片机系统将接收的数字信号译码处理，通过LCD1602将温度显示出来，同时单片机系统还将完成键盘扫描 、按键温度设定、超温报警等程序的处理 ，将处理的温度信号与系统设定温度值比较，形成可以控制空调制冷、制热与停止工作三种工作状态，从而实现空调的智能化。另外，键盘输入方面，采用了软件来修正误操作输入 ，即输入的温度范围必须在系统硬件所确定的范围内，直接降低由于误操作带来的风险，提高了系统的可靠性 ，体现了人性化的系统设计原则。

系统的整体框图如图1所示：

图1 系统整体框图

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2.2 功能模块电路设计 2.2.1 单片机的选型

由于本系统只需要单片机完成矩阵键盘检测以及处理DS18B20送来的温度数据并送LCD1602进行显示对于I/O资源以及处理速度无特殊要求，故选择ATMEL公司生产的AT89C52单片机，AT89C52增加了在线调试功能，即程序可以通过JTAG接口下载，调试和固化，因而该芯片的开发不再需要昂贵的硬件仿真器，可实现实时仿真，所有的资源都可以为用户所使用，可以在线编程或在系统编程，更进一步地说，在线编程或在系统编程是开发的系统具有了通过网络进行升级、维护的潜在功能。

AT89C52的性能及特点[1]： ? 与MCS-51系列单片机兼容。 ? 片内有8K可在线重复编程的快速内 存可擦写存储器（Flash Memory）。 ? 存储器可循环写入/擦写10000次以上。 ? 存储器数据保存时间为10年以上。 ? 宽工作电压范围：Vcc可为2.7V-6.5V。 ? 全静态工作：可从0Hz-24MHz。 ? 程序存储器具有三级加密保护。 ? 256字节的内部RAM。 ? 32条可编程I/O口线。 ? 三个16位定时器/计数器。

? 中断结构具有5级（6级）中断源和两个优下级。 ? 可编程全双工串行通讯。

? 空闲维持低功耗和掉电状态保护存储数据。

AT89C52引脚图如图2所示。

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图2 AT89C52引脚图

VCC: +5V电源输入 GND：接地

P0口是一个双向8位三态I/O口，每个口可独立控制。使用时需外接上拉电阻。 P1口是一个准双向8位I/O口，它的功能是单一的，只能用作数据的输入或者输出。 P2口是一个准双向8位I/O口，输出时，从P2.x端口可输出CPU写到锁存器上的信号。当该接口用做数据输入接口是，应先向该位写1，然后，读该位即可读入输入数据。

P3口是具有第二功能的准双向8位I/O口。

ALE/PROG：地址所存/编程信号线。当P0口工作在第二功能时从该端口可复用工作，某时刻该端口可以送出地址信号A0~A7，而另外的时刻该端口传送的是数据信号D0~D7。利用ALE可以将地址信号A0~A7锁存到地址锁存器。

EA/VPP：该控制信号线也具有双重功能，是允许访问片外ROM/编程高电压引线。 PSEN：程序存储器允许输出控制端，常用作片外ROM的读控制信号，低电平有

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效。

RESET：复位引脚，当该端加上超过24个时钟周期的高电平时，可是8051复位。系统复位电路如图2.3所示。

X1、X2：外接时钟引脚。X1为片内振荡电路的输入端，X2为片内振荡电路的输出端。

2.2.2 振荡电路设计

AT89C52内部有一个用于构成片内振荡器的高增益反相放大器, 振荡器产生的信号送到CPU, 作为CPU的时钟信号,驱动CPU产生执行指令功能的机器周期。引脚XTAL1和XTAL2是此放大器的输人端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起可构成一个自激振荡器, 振荡电路的连接如图所示图8所示，外接石英晶体或陶瓷谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路, 接在放大器的反馈回路中。对外接电容C1和C2的值虽然没有严格的要求, 但电容的大小多少会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振圈内部振荡的接法的快速性和温度稳定性。外接石英晶体时, C1和C2一般取（40pF-10pF），外接的是石英晶体, 所以，C1、C2选择标称值30pF。

系统振荡电路如图3所示。

图3 振荡电路

2.2.3 复位电路设计

单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态, 并从这个状态开始工作。无论是在单片机刚开始接上电源时, 还是断电后或者发生故障后都要复位。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输人到芯片的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时, 且振荡器稳定后, 如果RST引脚有一个高电平并维持2个机器周期（24个振荡周期）, 则CPU就可响应并且将系统复位。复位分为手动复位和上电复位。本设计系统采用的是上电自动复位。

系统复位电路如图4所示。

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