新型空调监控系统的设计

摘 要 为了能改善空调的性能，增强环境的可利用性，提高空调的工作效率，本文设计了一款空调监控系统，通过处理器对各部分开关和传感器的控制，对空调进行及时调节，让室内环境达到人们的要求。空气调节技术就是把室外的温度通过一定的方式来加热、制冷、加湿、除湿等以后，通过风扇或者其他的一些方式传送到室内，从而将室内的温度、湿度等环境参数达到人们设定的参数。课题基于AT89C51单片机的空调监控系统，通过以单片机为主控制器，控制空调各部分开关，以温湿度传感器进行数据采集，并通过组态软件进行设置、显示，从而实现空调的监控，进而让人们所处室内环境达到舒适的标准，同时达到节能的目的。

关键词 空调；监控系统；单片机

中图分类号 F41 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）06-0085-02

随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，空调正逐渐地走入了千家万户。但大多数空调并不能满足人们对室内环境的要求，表现为智能化程度不高，室内环境不能很好地控制在一定的范围内，这些均对人们正常生活带来不便，温度、湿度均达不到人们的要求。为了能改善空调的功能，增强室外环境的可利用性，提高空调的功效。同时，可以在减少耗能的情况下，让室内环境达到人们舒适感的要求。本设计的工作过程是：用PC机设定室内环境参数，风阀是常闭装置，环境采集模块常开[ 1 ]。通过单片机将传感器采集到的室内外环境参数进行对比，来确定各模块的工作状态，进而达到对空调系统的工作的一个整体调控。

1 系统设计方案

空调监控系统的整体设计方案如图1所示。系统用单片机为主控制器，单片机来控制室内外温湿度采集模块、风阀、加热开关、制冷开关、加湿开关、除湿开关、电机模块、显示模块和报警模块。首先通过PC机进行参数设置，通过温湿度传感器对环境的实时监测，并将数据传输给单片机，单片机通过所得到的数据进行分析，进而控制其他模块是否动作，液晶显示模块进行当前环境的实时显示[ 2 ]。

2 系统的硬件设计

本次设计最终选定AT89C51单片机作为控制核心，采用AM2302作为湿度检测模块，温度的采集采用DS18B20温度传感器，采用蜂鸣器作为报警模块。

2.1 AT89C51单片机

单片机使用前要对其搭建一个最小系统，这是单片机能工作的最小电路。我们在AT89C51搭建复位电路和时钟电路。

2.2 湿度检测模块

湿度检测电路采用AM2302模块为湿度传感器模块，采集室内外的湿度值，其中传感器的1脚与4脚分别接电源和接地，传感器的3脚空置不用，传感器2脚与单片机的P1.7接口相连，作为传感器的数据输出端，为了保证接单片机接收到的数据实时准确，外接一阻值为4.7K的上拉电阻，单片机通过处理该信号后，最终判定具体执行的程序。

2.3 温度检测模块

DS18B20为温度检测芯片，可以将实时监测到的温度传输给单片机。AT89C51单片机接收到传感器的信号后进行温度数值转换，再将转换后的温度值和软件编程已经事先设置好的温度范围进行比较，并且AT89C51单片机实时地把DS18B20传感器检测到的温度数值数据写入LCD1602显示模块中，若温度值高于所设定的范围，则通过单片机发出指令，压缩机模块工作进行降温，报警器报警；若低于所设定值，则单片机发出指令，进行加温，报警器报警。

2.4 风扇控制

风扇控制模块是由一个直流电机和一个电机驱动L298N组成，它与单片机共用一个+5V电源，芯片L298N的IN2、IN1、ENB、ENA引脚分别与单片机的P2.3、P2.2、P2.1、P2.0相连接，电机的正负两端与L298N的OUT1、OUT2相连接。当需要进风时，单片机发出相应的指令，风扇开始工作。

2.5 显示与报警模块

本次的设计中会用LCD1602液晶显示模块进行温度的实时显示。液晶模块与单片机之间通过P0口以及P2.5、P2.6和P2.7进行数据通信，P0口与D0-D7数据口相连，P2.5口与LCD1602的RS端相连，P2.6与R/W口相连，P2.7与E端相连，

系统报警电路通过P3.6口对系统的报警电路进行控制。当室内的温度、湿度与设定值不符时，而空调没有工作，单片机将P3.6口的输出置为高电平，驱动蜂鸣器报警电路工作报警。

3 系统的软件设计

系统的软件流程设计主要包括：软件主体程序流程、单片机处理子程序以和其它模块程序流程图。

本设计的总体流程，当系统开始运行后，首先会进行初始化，然后通过PC机进行参数的设定，然后室内、外温、湿度传感器进行温、湿度采集，当室内温、湿度与设定值相符时，直接显示温、湿度。如果室内温、湿度与设定值不符时，则判断室外温、湿度与设定值是否相符，如果相符则风阀开启，进风开启，然后进行显示。如果室外温、湿度与设定值不符时，风阀开启，进风开启，并分为8种情况，然后进行显示。最后返回室内、外温、湿度采集继续进行循环。

采用组态王6.65进行的组态软件设计如图2所示，通过组态软件可以模拟进行温湿度的实时显示和控制。用PC机设定室内环境参数。通过单片机将传感器采集到的室内外环境参数进行对比，来确定各模块的工作状态。

4 结论

本设计完成了用电脑进行监控的目的，能实时模拟监控室内环境，并进行故障报警。通过温、湿度传感器的实时环境采集，与PC机设定的参数进行比较，单片机发出相应指令，控制模拟制冷、加热、加湿、除湿、进风等开关工作，来实现室内环境的实时监控。

参考文献

[1]赵明旺.智能控制[M].武汉：华中科技大学出版社，2010：115.

[2]张毅刚，彭喜元，彭宇，等.单片机在电子电路设计中的应用[M].北京：清华大学出版社，2006：45-48.