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2018年03月19日 | 采用8051单片机的变化空调机智能控制的设计与实现
2018-03-19 来源：eefocus
本文阐述了用8051单片机根据环境温度的变化实现空调机智能控制的设计方法。
空调机广泛应用于日常生活中。本文充分挖掘了单片机系统稳定、成本低、适宜于工业控制的特点，实现了用8051单片机根据室温变化，智能控制空气压缩机，以达到调节室温的目的。本系统具有精度高、易于控制、成本低等优点。
系统原理与硬件电路
空调机的控制系统由开关键、温度下调键、温度上调键组成。按下开关键后，系统检测环境温度并显示。温度上调键和温度下调键用于设定温度，根据实际需要，温度可调范围为10～35℃，当第一次按下任意设定键时都显示最高温度35℃，按下相应的键可以依次增加或减少1℃，并可以循环显示：如当上调到35℃时，再按一次上调温度键，则返回到最低设定温度10℃。当设定温度低于系统检测到的环境温度时，压缩机开始运转，使室温降低；当室温低于设定温度，压缩机停止运转；当按下温度设定键10秒后，自动解除温度设定模式，回到室温显示模式。采用定时器中断的方式，每隔50ms自动比较室温和设定温度，以决定压缩机的启动或者关闭，系统原理图如下图所示。
本系统采用8051单片机作为核心控制芯片，外围部件由显示设备、石英晶振、键盘电路、模数转换设备、温度传感器、压缩机组成。温度传感器选择AD590集成温度传感器，模数转换设备采用8位CMOS逐次逼近型A／D转换器ADC0804，温度用两个七段BCD数码管显示。P3．0连接压缩机，并通过置位复位控制其开关。各部分连接的电路如下图所示。
1．温度传感器AD590
AD590是美国Analog DevICes公司生产的二端式集成温度-电流传感器，具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等优点，它的测量范围-55～150℃；线性电流输出±1A／K；线性度好，满刻度范围±O_3℃；电源电压范围4～30V，当电源电压在5-10v之间，电压稳定度为1％时，所产生的误差只有±0．01℃；电阻采用激光修刻产生，使在±25℃(298K)，器件输出±298．2μA。
使用时，先调AD590可变电阻R，使其输出电流通过10k电阻，从而获得10mV／K的电压，AD590测量的是绝对温度，为测出摄氏温度，须使AD590输出偏置为2．732V，使基准电压为25V，这样通过两个串联电阻R2=9．1kΩ,R3=1kΩ时，对+25V电压分压，从而获得2．73V的偏置，A为增益可调数据放大器，输出电压VT=10mV／℃，调节放大器增益，可获得所需要的输出电压，AD590简化电路如下图所示。
2．A／D转换器ADG0804
ADC0804是8位CMOS逐次逼近型A／D转换器，转换时间100μs，工作温度0～70℃，完全可以满足系统要求。其中，引脚RD、WR和单片机RD、WR相连，CS直接接地，ADC0804被选中，Vin(+)连接AD590，vin(一)和AGND接地，其他引脚连接情况可参考系统电路图。ADC0804直接和8051的P0口相连，其地址为#OFFH。
3．控制电路
采用8051的P2．1连接开关键，P2.2和P2.3分别连接上调和下调温度键。当某一按键被软件置零时，引发相应动作。
4．显示电路
用8051的P1口连接两个七段BCD共阳极数码管。由于连接的数码管只有两个，因此不用扩展P1口，用两个BcD七段显示译码器74Ls47直接驱动共阳极数码管。因此可以把要显示的数据直接送P1口，作为信号驱动数码管，就可以显示相应字形，使用方便。
软件设计
用单片机内部RAM存储区中#30H存放设定温度，#31H存放环境温度。
1．温度转换及显示原理
由于ADC0804输出最高值为#FFH，本电路实际测量最大温度T=51℃，ADC0804的转换值和温度关系为：FFH*x=51，则x=0．2。环境温度TO的值为：转换值乘以0．2，在实际应用中可用除以5来完成，若余数为3或4，则进位，若余数为0、1或2，则舍去。测量误差≤2／5=0．4℃。
2．中断程序
系统上电复位后，初始化TIMEO，选择定时方式1，并送初值#OE40AH给TO，使TO每隔50ms产生一次中断，通过比较室温和设定温度，以决定P3．0口的通断。
3．系统防止干扰的软件实现
在实际工作中，由于电磁场或电源、机械等干扰，可能使系统发生异常，导致程序在执行过程中“跑飞”，使系统工作出现混乱，后果不堪设想。为防止意外发生，尽量减小由此造成的不良影响，尽快使系统恢复正常工作，本系统采用软件方法，加入程序陷阱。基本原理为：在内部ROM存储空间填满长跳转指令LJMP和空操作指令NOP，一旦程序乱飞到该区，就会重新返回主程序入口，使系统迅速恢复正常工作。主程序和TO中断流程分别如下图所示。
结论
本文用8051系列单片机实现了对空调机的控制，系统稳定可靠，使用方便。用软件实现系统监控，节约成本，易于实现，基本能够满足日常生活需要。
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