第３３卷第４期（上） ２０１７年４月 赤峰学院学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｆｅｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖ０１．３３Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２０１７ 基于单片机的空调温度测试测控系统设计 邵 鹏 （西安科技大学高新学院，陕西 西安７１０１０９） 摘 要：单片机在测试测控系统中占据着重要的地位，本文以ＡＴ８９Ｃ５１单片机为基础，进行了空调温 度测试测控系统的设计，分析了其硬件设计组成及软件功能实现，旨在为空调温度测试测控系统的相关研 究和设计实践提供参考． 关键词：单片机；空调温度；测试测控系统；硬件设计；软件设计 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—２６０Ｘ（２０１７）０４—００３０—０２ 空调是重要的制冷产品，在人们日常生活和工 业生产领域中应用广泛．当前，空制方式大多 为手动控制，人们定时对温度和湿度进行查看，以 相关要求为基础开启或关闭设备，不仅耗时耗力， 且可靠性较差．基于以上，本文设计了一款基于 ＡＴ８９Ｃ５ １单片机的空调温度测试测控系统，旨在进 一下５５℃到零上１２５摄氏度之间，温度分辨率较高， 能够达到０．０６２５摄氏度ＩｌＩ．除此之外，该温度芯片还 有着微型化、抗干扰能力强、低功耗等众多优点，在 温度测控系统设计中应用广泛．温度芯片ＤＳ１８Ｂ２０ 内部结构如图２所示． 温度芯片ＤＳ１８Ｂ２０包含四个数据部件：（１）温 步推进空调系统的发展，提升其应用水平． １ 硬件设计 度灵敏元件；（２）温度报警触发器：主要为ＴＧ和 ＴＬ，属于非易失性温度报警触发器，通过软件可将 以ＡＴ８９Ｃ５ １单片机为基础，设计空调温度测 试测控系统，系统结构如图ｌ所示 槛瓣嘲婚｝ｔ一一 Ｄ舯 ｌ 温度报警限值写入，实现温度超限报警功能圆；（３） ６４位激光ＲＯＭ：主要包括８位ＣＲＣ、８位家族代码 及４８位序列号；（４）配置寄存器：其为高速暂存存 储器第五字节，在０工作时，以寄存器分辨率为依 据，能够实现温度向对应精度数值的转换，各位定 义如图３所示． ‘ ＾１矗９Ｃ５１ 广 １ ｌ Ｄ丑７ ＡＯ Ｉ７４Ｌｓ３ ｌ ｌ１ ｓ什蠊 ．．．．一 ｉ￣８＂ＤＳｌ冁∞Ｉ＋－ ｔ下 毽 图１ Ｉ胁￣＋＾Ｄ７ 。 叫＾８以Ｉｏ 瓣ｆ１静电鹅Ｉ－，－ １竺！竺ｌ 竺！ ！竺！竺兰竺！竺竺竺兰 图３寄存器结构 ｌ！！竺ｌ １．１温度测试电路 在图３中，ＴＭ指的是测试模式标志位，写入 ０，不能被改变，ＲＯ和Ｒ１为温度及分辨率设置位， 温度测试电路以ＤＳ１８Ｂ２０型号的温度芯片为 基础，其位一线式数字温度传感器，测温范围在零 其对应的分辨率有四种，如表１所示．在出厂的时 候设置为缺省值，Ｒ０＝ＲＩ＝Ｉ，即为ｌ２位分辨率『３］．用 户可以根据获取分辨率的需要对配置寄存器进行 表１配置寄存器与分辨率对应关系表 图２温度芯片ＤＳ１８Ｂ２０内部结构 收稿日期：２０１７－０２—２９ —３０一 改写． 重启单片机，为了保证系统运行的稳定性，本设计 高速暂存存储器中包含９个字节，发布温度转 换命令之后，转换值以二字节补码形式在第０和第 １个字节中存放，利用单线接口，单片机可对给数 据进行读取，对应温度计算如下：符号位Ｓ＝０，进行 二进制位向十进制的转换，符号位Ｓ＝Ｉ，首先将补 将外部看门狗电路添加到单片机电路中，通过看门 狗电路来实现对单片机工作状态的定时查询，一旦 发现单片机出现异常现象，则立即进行单片机的延 时重启，从而保证空调温度测试测控系统运行的安 全ｌ生和可靠性．看门狗电路设计如图５所示． ２软件设计 码变为原码，之后再进行十进制值的计算． 温度芯片ＤＳ１８Ｂ２０属于一种单线数字温度传 采用模块化方法进行空调温度测试测控系统 感器，其不需要外围电路支持，仅通过ｌ根线就可 以实现与单片机的连接，连接原理图如图４所示． 采用外部电源为温度芯片ＤＳ１８Ｂ２０供电． 一……’一一’一一 一～一～一一一一一 ｌ ＳＶ ｌ 图４温度芯片ＤＳ１ ８Ｂ２０与单片机连接原理图 １．２键盘和显示电路 本文设计的空调温度测试测控系统采用矩阵 式键盘，包括２Ｏ个按键，其中有１０个数字键，还包 括各种功能键．按键时，８２７９会产生中断信号，并将 此中断信号传输至单片机中，最后对应启动响应的 功能程序． 显示电路由７５４５１和ＬＥＤ数码管组成，１片 ７５４５１与５个ＬＥＤ数码管相连，能够实现动态显示 功能，主要显示内容包括温度正负号、通道号、温度 值个位、十位及小数点后一位． １．３电源电路 本文采用的ＡＴ８９Ｃ５１单片机工作电源为 ＋５Ｖ，底层电路功耗相对较小，整个空调测试测控 系统的功耗较小，采用７８０５三端稳压片就可以满 足系统的供电要求． １．４看门狗电路 底层电路板的工作环境较为恶劣，在恶劣的环 境下，单片机很可能受到周围环境因素的干扰而出 现程序跑飞、死机等问题，从而影响了空调温度测 试测控系统工作的稳定性．在实际工作中，一旦单 片机出现上述问题，工作人员不可能及时到现场来 图５看门狗电路设计图 软件编程，主要包括：（１）３ｚ程序：主要功能是实现 系统初始化、计算采集温度数据；（２）键盘扫描及按 键处理程序：主要功能是识别输入按键并进行相关 处理；（３）温度测试程序：主要功能是处理温度芯片 传送的数据，并进行数据判断和数据显示 ；（４）数 码管显示程序：主要功能为数码显示送数；（５）控制 程序：实现循环显示，并根据温度测试结果来进行 空制．空调温度测试测控系统软件程序流程如 图６所示． 图６空调温度测试测控系统软件程序流程图 ３结论 综上所述，本文以ＡＴ８９Ｃ５１单片机为基础，结 合ＤＳ１８Ｂ２０温度芯片，设计了空调温度测试测控 系统，能够实现对空调温度的多点检测功能和测试 功能．本系统硬件设计相对简单，实现信号数字化 传递，有着抗干扰能力强、功耗低等众多优点．本系 统还可以实现与扩展接口芯片的连接，从而实现功 能扩展，能够进行空调更多路温度的测量和控制， 在家用空调温度测控和工业生产用空调温度测控 中都有着良好的应用效果． 参考文献： ［１］王红玲，白政民．基于ＡＴ８９Ｃ５１的多点温度检测 系统设计［『】．现代电子技术，２０１０（０９）：１２６—１２８． ［２］连思斌，郑振耀．基于ＤＳＰ的空调综合测控系统 研究与设计卟数字技术与应用，２０１１（０６）：１１— １２． ［３］周先辉，毛翠丽，王长河．基于ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ与ＰＣ 串口通信的温度测控系统开发Ⅱ］．南阳理工学 院学报，２０１２（０４）：５２—５６． 一３１ —
