新型空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

董宏偉

摘 要 為了能改善空調(diào)的性能，增強(qiáng)環(huán)境的可利用性，提高空調(diào)的工作效率，本文設(shè)計(jì)了一款空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)，通過處理器對各部分開關(guān)和傳感器的控制，對空調(diào)進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)，讓室內(nèi)環(huán)境達(dá)到人們的要求。空氣調(diào)節(jié)技術(shù)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(fēng)扇或者其他的一些方式傳送到室內(nèi)，從而將室內(nèi)的溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)達(dá)到人們設(shè)定的參數(shù)。課題基于AT89C51單片機(jī)的空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)，通過以單片機(jī)為主控制器，控制空調(diào)各部分開關(guān)，以溫濕度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過組態(tài)軟件進(jìn)行設(shè)置、顯示，從而實(shí)現(xiàn)空調(diào)的監(jiān)控，進(jìn)而讓人們所處室內(nèi)環(huán)境達(dá)到舒適的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)達(dá)到節(jié)能的目的。

關(guān)鍵詞 空調(diào)；監(jiān)控系統(tǒng)；單片機(jī)

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

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，空調(diào)正逐漸地走入了千家萬戶。但大多數(shù)空調(diào)并不能滿足人們對室內(nèi)環(huán)境的要求，表現(xiàn)為智能化程度不高，室內(nèi)環(huán)境不能很好地控制在一定的范圍內(nèi)，這些均對人們正常生活帶來不便，溫度、濕度均達(dá)不到人們的要求。為了能改善空調(diào)的功能，增強(qiáng)室外環(huán)境的可利用性，提高空調(diào)的功效。同時(shí)，可以在減少耗能的情況下，讓室內(nèi)環(huán)境達(dá)到人們舒適感的要求。本設(shè)計(jì)的工作過程是：用PC機(jī)設(shè)定室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，風(fēng)閥是常閉裝置，環(huán)境采集模塊常開[ 1 ]。通過單片機(jī)將傳感器采集到的室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)進(jìn)行對比，來確定各模塊的工作狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到對空調(diào)系統(tǒng)的工作的一個(gè)整體調(diào)控。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案如圖1所示。系統(tǒng)用單片機(jī)為主控制器，單片機(jī)來控制室內(nèi)外溫濕度采集模塊、風(fēng)閥、加熱開關(guān)、制冷開關(guān)、加濕開關(guān)、除濕開關(guān)、電機(jī)模塊、顯示模塊和報(bào)警模塊。首先通過PC機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，通過溫濕度傳感器對環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)通過所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而控制其他模塊是否動(dòng)作，液晶顯示模塊進(jìn)行當(dāng)前環(huán)境的實(shí)時(shí)顯示[ 2 ]。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)最終選定AT89C51單片機(jī)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(bào)警模塊。

2.1 AT89C51單片機(jī)

單片機(jī)使用前要對其搭建一個(gè)最小系統(tǒng)，這是單片機(jī)能工作的最小電路。我們在AT89C51外圍搭建復(fù)位電路和時(shí)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(nèi)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(jī)的P1.7接口相連，作為傳感器的數(shù)據(jù)輸出端，為了保證接單片機(jī)接收到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確，外接一個(gè)阻值為4.7K的上拉電阻，單片機(jī)通過處理該信號后，最終判定具體執(zhí)行的程序。

2.3 溫度檢測模塊

DS18B20為溫度檢測芯片，可以將實(shí)時(shí)監(jiān)測到的溫度傳輸給單片機(jī)。AT89C51單片機(jī)接收到傳感器的信號后進(jìn)行溫度數(shù)值轉(zhuǎn)換，再將轉(zhuǎn)換后的溫度值和軟件編程已經(jīng)事先設(shè)置好的溫度范圍進(jìn)行比較，并且AT89C51單片機(jī)實(shí)時(shí)地把DS18B20傳感器檢測到的溫度數(shù)值數(shù)據(jù)寫入LCD1602顯示模塊中，若溫度值高于所設(shè)定的范圍，則通過單片機(jī)發(fā)出指令，壓縮機(jī)模塊工作進(jìn)行降溫，報(bào)警器報(bào)警；若低于所設(shè)定值，則單片機(jī)發(fā)出指令，進(jìn)行加溫，報(bào)警器報(bào)警。

2.4 風(fēng)扇控制

風(fēng)扇控制模塊是由一個(gè)直流電機(jī)和一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)L298N組成，它與單片機(jī)共用一個(gè)+5V電源，芯片L298N的IN2、IN1、ENB、ENA引腳分別與單片機(jī)的P2.3、P2.2、P2.1、P2.0相連接，電機(jī)的正負(fù)兩端與L298N的OUT1、OUT2相連接。當(dāng)需要進(jìn)風(fēng)時(shí)，單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)的指令，風(fēng)扇開始工作。

2.5 顯示與報(bào)警模塊

本次的設(shè)計(jì)中會(huì)用LCD1602液晶顯示模塊進(jìn)行溫度的實(shí)時(shí)顯示。液晶模塊與單片機(jī)之間通過P0口以及P2.5、P2.6和P2.7進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，P0口與D0-D7數(shù)據(jù)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(tǒng)報(bào)警電路通過P3.6口對系統(tǒng)的報(bào)警電路進(jìn)行控制。當(dāng)室內(nèi)的溫度、濕度與設(shè)定值不符時(shí)，而空調(diào)沒有工作，單片機(jī)將P3.6口的輸出置為高電平，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警電路工作報(bào)警。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件流程設(shè)計(jì)主要包括：軟件主體程序流程、單片機(jī)處理子程序以和其它模塊程序流程圖。

本設(shè)計(jì)的總體流程，當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行后，首先會(huì)進(jìn)行初始化，然后通過PC機(jī)進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定，然后室內(nèi)、外溫、濕度傳感器進(jìn)行溫、濕度采集，當(dāng)室內(nèi)溫、濕度與設(shè)定值相符時(shí)，直接顯示溫、濕度。如果室內(nèi)溫、濕度與設(shè)定值不符時(shí)，則判斷室外溫、濕度與設(shè)定值是否相符，如果相符則風(fēng)閥開啟，進(jìn)風(fēng)開啟，然后進(jìn)行顯示。如果室外溫、濕度與設(shè)定值不符時(shí)，風(fēng)閥開啟，進(jìn)風(fēng)開啟，并分為8種情況，然后進(jìn)行顯示。最后返回室內(nèi)、外溫、濕度采集繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)。

采用組態(tài)王6.65進(jìn)行的組態(tài)軟件設(shè)計(jì)如圖2所示，通過組態(tài)軟件可以模擬進(jìn)行溫濕度的實(shí)時(shí)顯示和控制。用PC機(jī)設(shè)定室內(nèi)環(huán)境參數(shù)。通過單片機(jī)將傳感器采集到的室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)進(jìn)行對比，來確定各模塊的工作狀態(tài)。

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)完成了用電腦進(jìn)行監(jiān)控的目的，能實(shí)時(shí)模擬監(jiān)控室內(nèi)環(huán)境，并進(jìn)行故障報(bào)警。通過溫、濕度傳感器的實(shí)時(shí)環(huán)境采集，與PC機(jī)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行比較，單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)指令，控制模擬制冷、加熱、加濕、除濕、進(jìn)風(fēng)等開關(guān)工作，來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)

[1]趙明旺.智能控制[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2010：115.

[2]張毅剛，彭喜元，彭宇，等.單片機(jī)在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006：45-48.