新型空調監控系統的設計

董宏偉

摘 要 為了能改善空調的性能，增強環境的可利用性，提高空調的工作效率，本文設計了一款空調監控系統，通過處理器對各部分開關和傳感器的控制，對空調進行及時調節，讓室內環境達到人們的要求。空氣調節技術就是把室外的溫度通過一定的方式來加熱、制冷、加濕、除濕等以后，通過風扇或者其他的一些方式傳送到室內，從而將室內的溫度、濕度等環境參數達到人們設定的參數。課題基于AT89C51單片機的空調監控系統，通過以單片機為主控制器，控制空調各部分開關，以溫濕度傳感器進行數據采集，并通過組態軟件進行設置、顯示，從而實現空調的監控，進而讓人們所處室內環境達到舒適的標準，同時達到節能的目的。

關鍵詞 空調；監控系統；單片機

中圖分類號 F41 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）06-0085-02

隨著科學技術的發展和人民生活水平的提高，空調正逐漸地走入了千家萬戶。但大多數空調并不能滿足人們對室內環境的要求，表現為智能化程度不高，室內環境不能很好地控制在一定的范圍內，這些均對人們正常生活帶來不便，溫度、濕度均達不到人們的要求。為了能改善空調的功能，增強室外環境的可利用性，提高空調的功效。同時，可以在減少耗能的情況下，讓室內環境達到人們舒適感的要求。本設計的工作過程是：用PC機設定室內環境參數，風閥是常閉裝置，環境采集模塊常開[ 1 ]。通過單片機將傳感器采集到的室內外環境參數進行對比，來確定各模塊的工作狀態，進而達到對空調系統的工作的一個整體調控。

1 系統設計方案

空調監控系統的整體設計方案如圖1所示。系統用單片機為主控制器，單片機來控制室內外溫濕度采集模塊、風閥、加熱開關、制冷開關、加濕開關、除濕開關、電機模塊、顯示模塊和報警模塊。首先通過PC機進行參數設置，通過溫濕度傳感器對環境的實時監測，并將數據傳輸給單片機，單片機通過所得到的數據進行分析，進而控制其他模塊是否動作，液晶顯示模塊進行當前環境的實時顯示[ 2 ]。

2 系統的硬件設計

本次設計最終選定AT89C51單片機作為控制核心，采用AM2302作為濕度檢測模塊，溫度的采集采用DS18B20溫度傳感器，采用蜂鳴器作為報警模塊。

2.1 AT89C51單片機

單片機使用前要對其搭建一個最小系統，這是單片機能工作的最小電路。我們在AT89C51外圍搭建復位電路和時鐘電路。

2.2 濕度檢測模塊

濕度檢測電路采用AM2302模塊為濕度傳感器模塊，采集室內外的濕度值，其中傳感器的1腳與4腳分別接電源和接地，傳感器的3腳空置不用，傳感器2腳與單片機的P1.7接口相連，作為傳感器的數據輸出端，為了保證接單片機接收到的數據實時準確，外接一個阻值為4.7K的上拉電阻，單片機通過處理該信號后，最終判定具體執行的程序。

2.3 溫度檢測模塊

DS18B20為溫度檢測芯片，可以將實時監測到的溫度傳輸給單片機。AT89C51單片機接收到傳感器的信號后進行溫度數值轉換，再將轉換后的溫度值和軟件編程已經事先設置好的溫度范圍進行比較，并且AT89C51單片機實時地把DS18B20傳感器檢測到的溫度數值數據寫入LCD1602顯示模塊中，若溫度值高于所設定的范圍，則通過單片機發出指令，壓縮機模塊工作進行降溫，報警器報警；若低于所設定值，則單片機發出指令，進行加溫，報警器報警。

2.4 風扇控制

風扇控制模塊是由一個直流電機和一個電機驅動L298N組成，它與單片機共用一個+5V電源，芯片L298N的IN2、IN1、ENB、ENA引腳分別與單片機的P2.3、P2.2、P2.1、P2.0相連接，電機的正負兩端與L298N的OUT1、OUT2相連接。當需要進風時，單片機發出相應的指令，風扇開始工作。

2.5 顯示與報警模塊

本次的設計中會用LCD1602液晶顯示模塊進行溫度的實時顯示。液晶模塊與單片機之間通過P0口以及P2.5、P2.6和P2.7進行數據通信，P0口與D0-D7數據口相連，P2.5口與LCD1602的RS端相連，P2.6與R/W口相連，P2.7與E端相連，

系統報警電路通過P3.6口對系統的報警電路進行控制。當室內的溫度、濕度與設定值不符時，而空調沒有工作，單片機將P3.6口的輸出置為高電平，驅動蜂鳴器報警電路工作報警。

3 系統的軟件設計

系統的軟件流程設計主要包括：軟件主體程序流程、單片機處理子程序以和其它模塊程序流程圖。

本設計的總體流程，當系統開始運行后，首先會進行初始化，然后通過PC機進行參數的設定，然后室內、外溫、濕度傳感器進行溫、濕度采集，當室內溫、濕度與設定值相符時，直接顯示溫、濕度。如果室內溫、濕度與設定值不符時，則判斷室外溫、濕度與設定值是否相符，如果相符則風閥開啟，進風開啟，然后進行顯示。如果室外溫、濕度與設定值不符時，風閥開啟，進風開啟，并分為8種情況，然后進行顯示。最后返回室內、外溫、濕度采集繼續進行循環。

采用組態王6.65進行的組態軟件設計如圖2所示，通過組態軟件可以模擬進行溫濕度的實時顯示和控制。用PC機設定室內環境參數。通過單片機將傳感器采集到的室內外環境參數進行對比，來確定各模塊的工作狀態。

4 結論

本設計完成了用電腦進行監控的目的，能實時模擬監控室內環境，并進行故障報警。通過溫、濕度傳感器的實時環境采集，與PC機設定的參數進行比較，單片機發出相應指令，控制模擬制冷、加熱、加濕、除濕、進風等開關工作，來實現室內環境的實時監控。

參考文獻

[1]趙明旺.智能控制[M].武漢：華中科技大學出版社，2010：115.

[2]張毅剛，彭喜元，彭宇，等.單片機在電子電路設計中的應用[M].北京：清華大學出版社，2006：45-48.