多功能空氣調節器設計

劉雯雯

【摘 要】?為了切實改善室內的溫度狀況又降低空調能耗，在傳統電風扇功能較單一的基礎上，以STC89C52單片機作為控制中心，以溫度傳感器DS18B20作為檢測元件，實現“溫度高，風力強，溫度低，風力弱”的性能，使電風扇更加的人性化，既簡潔方便又節約能源，大大提高智能風扇的市場競爭力。

關鍵詞：溫度檢測;遙控調速;STC89C52單片機

本設計以STC89C52單片機作為多功能空氣調節器的控制元件，利用其對系統進行總體控制;以溫度傳感器DS18B20作為空氣調節器的測量元件，將測量的溫度傳送給STC89C52單片機，實現對電風扇轉速的調節;系統的遙控的元件為紅外信號發生器和紅外接收電路LT0038，通過接收、發送紅外線實現遙控功能;電機的轉動以L298N驅動;以顯示電路LCD12864作為系統的顯示元件，顯示系統運行狀態的各個物理量。

一、功能描述

此自動溫控電風扇系統具有手動調速狀態，自動調速狀態，定時狀態，停止狀態四種工作狀態。

手動調速狀態：通過遙控器控制電風扇，有一檔，二檔，三檔，三種狀態。遙控器與單片機之間采用紅外通訊，由紅外接收電路LT0038完成。

自動調速狀態：系統運轉的最低工作溫度（27℃）由C語言編程設定，當室溫小于設定值時，電風扇將自動關閉。反之，電風扇將自動啟動。如果此時有手動調速信號，則變為手動調速狀態。

定時狀態：擋模式選擇為定時狀態時，可以調節其工作的定時時間，當定時時間結束時進入停止狀態。

停止狀態：手動調速狀態時，通過停止按鈕或定時完畢時進入此狀態。

顯示設置：在風扇運行過程中有顯示界面提示風扇的運行狀態，如手動調速狀態的檔位，自動調速狀態。

本系統主要包括輸入、控制、輸出三大部分，由遙控功能輸入模塊、溫度傳感器電路、控制輸出模塊、電機調速模塊和輸出顯示電路等部分組成。系統框圖如圖1所示。

二、硬件系統設計

1.STC89C52單片機簡介

1.1 STC89C52單片機的主要性能：

STC89C52是一種含8KB閃爍可編程、可擦除只讀存儲器，支持在線編程的低功耗，高性能的單片機。芯片內集成了ISPFLASH存儲單元和通用8位CPU。具體特點表現為：控制功能強;可靠性高、體積小、集成度高;低電壓、低功耗;超強抗干擾;具有較高的性能價格比。

1.2 時鐘電路

STC89C52單片機內部有一個用于構成振蕩器的反相放大器，此放大器的輸入、

輸出端為引腳XTAL1、XTAL2。時鐘由內部或外部兩種方式產生，在XTAL1和XTAL2引腳上外接采用石英晶體和電容組成的并聯諧振回路作為的定時元件，內部振蕩器就能夠產生自激振蕩。晶體振蕩頻率范圍1.2～12MHz，電容值范圍5～30pF，電容值的大小對頻率起微調的作用。

本設計系統的時鐘電路采用圖2所示的電路，振蕩頻率為11.0592MHz。

1.3 復位及復位電路

復位是必須對單片機進行的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執行程序。除了系統的正常初始化之外，當程序編寫出錯或操作失誤使系統處于鎖死狀態時，也需按復位鍵重新啟動。

引腳RST是復位信號的輸入端。高電平有效的復位信號，有效時間為24個振蕩周期（即二個機器周期）以上。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖3 STC89S52單片機復位電路

2.溫度檢測系統

DS18B20為單線數字溫度傳感器，即“一線器件”，實現與微處理器連接的雙向通訊僅需一條口線（即地址線、數據線、控制線、電源線）即可。測量溫度范圍寬、精度高。有多點組網功能：惟一的單線上可以并聯多個DS18B20（最多8個），實現多點測溫。系統掉電后，由于內部含有3個EEPROM，可保存分辨率及報警溫度的設定值。

3.紅外線遙控系統

將遙控信號（二進制脈沖碼）調制在38KHz的載波上，經緩沖放大和紅外發光二極管，轉化為紅外信號發射出去。

本系統采用LT0038作為紅外接收電路，集成了紅外線的接收、放大、解調等功能，體積與普通的塑封三極管相似，不需外接任何元件，能完成從紅外線接收到輸出，再與TTL電平信號兼容的所有工作。適合于各種紅外線數據傳輸和紅外線遙控，38.0kHz為其中心頻率。

4 電機驅動系統

本設計系統采用電機驅動芯片--L298N作為電機驅動系統，內部含有邏輯驅動電路4通道，是一種高電壓、大電流的電機驅動芯片，是二相和四相步進電機的專用驅動器，可同時驅動2個二相或四相步進電機。

5.顯示及蜂鳴器報警電路系統

5.1 顯示電路

本系統的顯示電路采用帶中文字庫的128×64點陣型液晶顯示模塊LCD12864。并行多種接口方式有2線/3線串行、4位/8位;內置16×16點漢字8192個和16×8點ASCII字符集128個，可顯示8×4行16×16點陣的漢字，也可完成圖形的顯示，構成全中文人機交互圖形界面;其顯示分辨率為128×64。

5.2 蜂鳴器報警電路

報警電路中三極管采用PNP型，LS1一端通過PNP型三極管接上拉電壓+5V，另外一端接地。其中PNP型三極管的發射級接+5V電壓，基極通過電阻R12與STC89C52單片機的P23管腳相連，集電極與LS1一端相連。

當STC89C52單片機的管腳P23的電壓為高電平時，PNP型三極管斷開，電路不報警;反之，為低電平時，PNP型三極管接通，實現電路報警（系統紅外發生器的按鍵聲音），電路中的PNP型三極管相當于開關。

三、軟件系統設計

本控制系統的軟件設計是通過C語言對單片機進行軟件編程，采用模塊化式結構，由主程序，顯示鍵盤掃描程序，紅外線接收及控制電機等子程序模塊構成，以實現所需要的各項功能。

運行主程序時，首先進行程序的初始化，顯示電路進行初始化的顯示，系統開始進行按鍵掃描的子程序的檢測。如圖4所示為主程序流程圖。

四、 系統調試

將調試好的程序下載到STC89C52單片機中，連接好電源與電機后，按下按鈕啟動程序，液晶顯示? ??塊LCD12864顯示當前溫度值，利用按鈕進入自動模式，根據目前室內溫度，轉速發生改變。拿打火機? ? ??靠近DS18B20溫度傳感器，液晶顯示模塊LCD12864? ??顯示溫度逐步增高，觀察風扇轉速是否也隨之升高;利用冰塊靠近DS18B20溫度傳感器，液晶顯示模塊LCD12864顯示溫度逐步降低，當溫度低于27℃時，觀察風扇轉速是否停止轉動。

按下按鍵，切換到手動控制。此時數碼管顯示當前溫度值。手動調節以前的定時器和開關檔位可以控制風扇的轉速。

經測試表明，該系統能夠實現預想功能，反應靈敏，達到了預想效果。

參考文獻

[1] 陳麗芳.單片機原理與控制技術.南京：東南大學出版社，2003.

[2] 張毅剛，彭喜元.單片機原理與接口技術.北京：人民郵電出版社，2008.