采用8051單片機(jī)的變化空調(diào)機(jī)智能控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　本文闡述了用8051單片機(jī)根據(jù)環(huán)境溫度的變化實(shí)現(xiàn)空調(diào)機(jī)智能控制的設(shè)計(jì)方法。

　　空調(diào)機(jī)廣泛應(yīng)用于日常生活中。本文充分挖掘了單片機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定、成本低、適宜于工業(yè)控制的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了用8051單片機(jī)根據(jù)室溫變化，智能控制空氣壓縮機(jī)，以達(dá)到調(diào)節(jié)室溫的目的。本系統(tǒng)具有精度高、易于控制、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

　　系統(tǒng)原理與硬件電路

　　空調(diào)機(jī)的控制系統(tǒng)由開關(guān)鍵、溫度下調(diào)鍵、溫度上調(diào)鍵組成。按下開關(guān)鍵后，系統(tǒng)檢測(cè)環(huán)境溫度并顯示。溫度上調(diào)鍵和溫度下調(diào)鍵用于設(shè)定溫度，根據(jù)實(shí)際需要，溫度可調(diào)范圍為10～35℃，當(dāng)?shù)谝淮伟聪氯我庠O(shè)定鍵時(shí)都顯示最高溫度35℃，按下相應(yīng)的鍵可以依次增加或減少1℃，并可以循環(huán)顯示：如當(dāng)上調(diào)到35℃時(shí)，再按一次上調(diào)溫度鍵，則返回到最低設(shè)定溫度10℃。當(dāng)設(shè)定溫度低于系統(tǒng)檢測(cè)到的環(huán)境溫度時(shí)，壓縮機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，使室溫降低；當(dāng)室溫低于設(shè)定溫度，壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)按下溫度設(shè)定鍵10秒后，自動(dòng)解除溫度設(shè)定模式，回到室溫顯示模式。采用定時(shí)器中斷的方式，每隔50ms自動(dòng)比較室溫和設(shè)定溫度，以決定壓縮機(jī)的啟動(dòng)或者關(guān)閉，系統(tǒng)原理圖如下圖所示。

　　本系統(tǒng)采用8051單片機(jī)作為核心控制芯片，外圍部件由顯示設(shè)備、石英晶振、鍵盤電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備、溫度傳感器、壓縮機(jī)組成。溫度傳感器選擇AD590集成溫度傳感器，模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備采用8位CMOS逐次逼近型A／D轉(zhuǎn)換器ADC0804，溫度用兩個(gè)七段BCD數(shù)碼管顯示。P3．0連接壓縮機(jī)，并通過(guò)置位復(fù)位控制其開關(guān)。各部分連接的電路如下圖所示。

　　1．溫度傳感器AD590

　　AD590是美國(guó)Analog DevICes公司生產(chǎn)的二端式集成溫度-電流傳感器，具有體積小、重量輕、線性度好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，它的測(cè)量范圍-55～150℃；線性電流輸出±1A／K；線性度好，滿刻度范圍±O_3℃；電源電壓范圍4～30V，當(dāng)電源電壓在5-10v之間，電壓穩(wěn)定度為1％時(shí)，所產(chǎn)生的誤差只有±0．01℃；電阻采用激光修刻產(chǎn)生，使在±25℃(298K)，器件輸出±298．2μA。

　　使用時(shí)，先調(diào)AD590可變電阻R，使其輸出電流通過(guò)10k電阻，從而獲得10mV／K的電壓，AD590測(cè)量的是絕對(duì)溫度，為測(cè)出攝氏溫度，須使AD590輸出偏置為2．732V，使基準(zhǔn)電壓為25V，這樣通過(guò)兩個(gè)串聯(lián)電阻R2=9．1kΩ,R3=1kΩ時(shí)，對(duì)+25V電壓分壓，從而獲得2．73V的偏置，A為增益可調(diào)數(shù)據(jù)放大器，輸出電壓VT=10mV／℃，調(diào)節(jié)放大器增益，可獲得所需要的輸出電壓，AD590簡(jiǎn)化電路如下圖所示。

　　2．A／D轉(zhuǎn)換器ADG0804

　　ADC0804是8位CMOS逐次逼近型A／D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間100μs，工作溫度0～70℃，完全可以滿足系統(tǒng)要求。其中，引腳RD、WR和單片機(jī)RD、WR相連，CS直接接地，ADC0804被選中，Vin(+)連接AD590，vin(一)和AGND接地，其他引腳連接情況可參考系統(tǒng)電路圖。ADC0804直接和8051的P0口相連，其地址為#OFFH。

　　3．控制電路

　　采用8051的P2．1連接開關(guān)鍵，P2.2和P2.3分別連接上調(diào)和下調(diào)溫度鍵。當(dāng)某一按鍵被軟件置零時(shí)，引發(fā)相應(yīng)動(dòng)作。

　　4．顯示電路

　　用8051的P1口連接兩個(gè)七段BCD共陽(yáng)極數(shù)碼管。由于連接的數(shù)碼管只有兩個(gè)，因此不用擴(kuò)展P1口，用兩個(gè)BcD七段顯示譯碼器74Ls47直接驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極數(shù)碼管。因此可以把要顯示的數(shù)據(jù)直接送P1口，作為信號(hào)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，就可以顯示相應(yīng)字形，使用方便。

　　軟件設(shè)計(jì)

　　用單片機(jī)內(nèi)部RAM存儲(chǔ)區(qū)中#30H存放設(shè)定溫度，#31H存放環(huán)境溫度。

　　1．溫度轉(zhuǎn)換及顯示原理

　　由于ADC0804輸出最高值為#FFH，本電路實(shí)際測(cè)量最大溫度T=51℃，ADC0804的轉(zhuǎn)換值和溫度關(guān)系為：FFH*x=51，則x=0．2。環(huán)境溫度TO的值為：轉(zhuǎn)換值乘以0．2，在實(shí)際應(yīng)用中可用除以5來(lái)完成，若余數(shù)為3或4，則進(jìn)位，若余數(shù)為0、1或2，則舍去。測(cè)量誤差≤2／5=0．4℃。

　　2．中斷程序

　　系統(tǒng)上電復(fù)位后，初始化TIMEO，選擇定時(shí)方式1，并送初值#OE40AH給TO，使TO每隔50ms產(chǎn)生一次中斷，通過(guò)比較室溫和設(shè)定溫度，以決定P3．0口的通斷。

　　3．系統(tǒng)防止干擾的軟件實(shí)現(xiàn)

　　在實(shí)際工作中，由于電磁場(chǎng)或電源、機(jī)械等干擾，可能使系統(tǒng)發(fā)生異常，導(dǎo)致程序在執(zhí)行過(guò)程中“跑飛”，使系統(tǒng)工作出現(xiàn)混亂，后果不堪設(shè)想。為防止意外發(fā)生，盡量減小由此造成的不良影響，盡快使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作，本系統(tǒng)采用軟件方法，加入程序陷阱。基本原理為：在內(nèi)部ROM存儲(chǔ)空間填滿長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)指令LJMP和空操作指令NOP，一旦程序亂飛到該區(qū)，就會(huì)重新返回主程序入口，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)正常工作。主程序和TO中斷流程分別如下圖所示。

　　結(jié)論

　　本文用8051系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)空調(diào)機(jī)的控制，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，使用方便。用軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控，節(jié)約成本，易于實(shí)現(xiàn)，基本能夠滿足日常生活需要?！　?/p>