CN101949574A

CN101949574A - 空调温度控制系统

Info

Publication number: CN101949574A
Application number: CN 201010503946
Authority: CN
Inventors: 胡博
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-01-19

Abstract

本发明公开了一种空调温度控制系统，该系统包括：采集模块，与控制模块相连，用于实时采集环境温度，并将采集到的温度信号发送到所述控制模块；控制模块，用于根据所述温度信号判断环境温度是否高于高温阈值或低于低温阈值，并在高于高温阈值时向执行模块发送合闸命令，关闭空调电源，在低于低温阈值时向执行模块发送分闸命令，切断空调电源。本发明的空调温度控制系统电路结构简洁，测量精度高，抗干扰能力强，功耗低，便于扩展、性价比高，可根据室内温度，自动切换空调的电源开关，能够实现考虑节能减排以响应国家倡导的低碳生活，又能防止空调病的发生。

Description

空调温度控制系统

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种空调温度控制系统。

背景技术

随着经济发展和生活水平的提高，空调已成为办公和家庭生活的必需品。尤其近年来全球温室效应日益严重、各地持续高温，空调的使用为人们衣食住行减轻了酷暑。但同时空调的使用使得能源日益匮乏、用电日益紧张。为此，2008年7月1日中国住房和城乡建设部出台了《(公共建筑室内温度控制管理办法》。该管理办法规定：“除医院等特殊单位以及在生产工艺上对室内温度有特定要求的公共建筑外，公共建筑夏季室内温度不得低于26℃，冬季室内温度不得高于20℃。为加强室温控制，办法规定：新建公共建筑空调系统设计时，设计单位应严格按照相关标准设计。空调房间均应具备温度控制功能。空调系统无温度监测与控制设施的建筑，其所有权人或使用人应根据建筑的现状，选择合适的室温控制设施改造方式。”

因此控制空调温度成为势在必行的当务之急。控制空调温度，不但能够节约减排，还有利于身体健康。实践证明，人体感觉舒适的室内温度夏季在24-28℃，冬季在18-22℃，可是目前大多数公共建筑夏季空调温度调得很低，冬季又温度过高，甚至出现“冬天穿短袖，夏天穿外套”的怪现象。这不但浪费能源，同时舒适性很差，是导致空调病发生的主要原因。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是：如何根据室内温度自动控制空调温度，以节能减排、防止空调病的发生。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种空调温度控制系统，该系统包括：采集模块，与控制模块相连，用于实时采集环境温度，并将采集到的温度信号发送到所述控制模块；控制模块，用于根据所述温度信号判断环境温度是否高于高温阈值或低于低温阈值，并在高于高温阈值时向执行模块发送合闸命令，关闭空调电源，在低于低温阈值时发送分闸命令，切断空调电源。

优选地，该系统还包括：执行模块，与所述控制模块以及空调电源相连，用于根据所述合闸命令关闭空调电源，根据所述分闸命令切断空调电源。

优选地，该系统还包括：驱动模块，与所述控制模块相连，用于驱动所述执行模块。

优选地，该系统还包括：显示模块，与所述控制模块相连，用于实时显示所述采集模块发送至所述控制模块的温度信号所对应的温度。

优选地，该系统还包括：报警模块，与所述控制模块相连，用于在所述控制模块判断环境温度高于高温阈值时或低于低温阈值时发出报警提示。

优选地，该系统还包括：电源模块，用于为所述控制模块以及与所述控制模块相连的各模块供电。

优选地，所述采集模块为测量范围为-55℃-125℃、精度为0.5℃的数字温度传感器。

优选地，所述控制模块为单片机。

优选地，所述电源模块为使用USB取电、且提供5V直流电压的电源。

(三)有益效果

本发明的空调温度控制系统以单总线数字温度专用传感器DS18B20为主要采集单元，以STC89C52单片机为控制核心，其电路结构简洁，测量精度高，抗干扰能力强，功耗低，便于扩展、性价比高。不仅适用于民用家居场合，也可工作于环境恶劣的工业现场实时检测和监控。根据室内温度，自动切换空调的电源开关，能够实现考虑节能减排以响应国家倡导的低碳生活，对社会经济发展和安全生产具有重要的意义，又能防止空调病的发生。

附图说明

图1为依照本发明一种实施方式的空调温度控制系统结构框图；

图2为依照本发明一种实施方式的空调温度控制系统中采集模块的电路图；

图3为依照本发明一种实施方式的空调温度控制系统中显示模块的电路图；

图4为依照本发明一种实施方式的空调温度控制系统中电源模块的电路图；

图5为依照本发明一种实施方式的空调温度控制系统的软件流程图。

具体实施方式

对于本发明所提出的空调温度控制系统，结合附图和实施例详细说明。

如图1所示，依照本发明一种实施方式的空调温度控制系统，该系统包括：采集模块，与控制模块相连，用于实时采集环境温度，并将采集到的温度信号发送到控制模块；控制模块，用于根据采集模块发送的温度信号判断环境温度是否高于高温阈值或低于低温阈值，并在高于高温阈值时向执行模块发送合闸命令，关闭空调电源，在低于低温阈值时向执行模块发送分闸命令，切断空调电源。

此外，该系统还包括与控制模块相连的执行模块、显示模块、报警模块以及电源模块。

其中，作为该系统控制模块的核心的优选为一款高速、低功耗的STC89C52单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，增强型6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可任意选择，片内集成8KFLASH，512字节RAM，2K大容量EEPROM，以及强大丰富的外围接口(三个16位定时器，32个可编程I/O口线，8个中断源，双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符)等，具有超强抗干扰能力。

采集模块优选为能对-55℃～125℃范围内的各种环境温度进行精确测量、精确度为0.5℃的高精度温度传感器DS18B20。传统的温度检测大多以热敏电阻为传感器，但热敏电阻可靠性差，测量温度率低，且必须经过专门的接口电路转换成数字信号后才能进行处理。为解决这个问题，因此，本实施方式采用了DALLAS公司生产的单总线专用数字温度传感器，它具有微型化，低功耗，高性能，高抗干扰能力等优点，可直接将温度转化成串行数字信号进行处理，其测温范围为-55℃至125℃，可编程为9至12位A/D转化精度，对应的可辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃、0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，非常适应于远程多点温度检测系统，DS18B20具有3引脚TO-92小体积封装形式，引脚排如图2所示，图中DS18B20，1脚接地，2脚上接一个10K的电阻，图中P1.3接STC89C51单片机端口1的BIT3位。由于DS18B20采用1-WIRE总线协议方式即在一根数据线上实现数据的双向传输。因此，对读写的数据位有着严格的时序要求，DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序所有时序都是将单片机作为主机，DS18B20作为从机。而每一次命令和数据的传输是从主机主动启动写时序开始，如果要求从机回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收，数据和命令的传输都是低位在前。

执行模块与空调电源相连，用于根据控制模块发送的合闸命令，关闭空调电源，根据分闸命令切断空调电源。本实施方式中采用5V直流继电器作为弱电控制强电的接口，即执行模块，该继电器采用单组控制，并接有续流二极管，空调的火线接继电器的常开触点，当室内温度27度以上时，单片机发出指令，P1.1口低电平，继电器吸合，空调电源自动合闸。当室内在25度以下时，继电器停止工作，强制断开空调电源。

为提高单片机P1.1端口的驱动能力，本实施方式的系统还设置了驱动模块，通过ULN2003达林顿管进行放大后推动5V继电器，以驱动执行模块控制空调的开关。ULN2003工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行，当继电器工作时程序设置P1.1＝1。

显示模块，与控制模块相连，用于实时显示采集模块发送至控制模块的温度信号所对应的温度。如图3所示，其电路结构采用总线扩展方式进行设计，其中使用的数码管为4位的共阴型数码管。通过芯片74HC573锁存，为数码管提供段码数据，通过芯片74HC138将P2口低三位进行硬件译码，选通数码管位码数据。

报警模块，与控制模块相连，用于在控制模块判断环境温度高于高温阈值时或低于低温阈值时发出报警提示。其电路结构采用STC单片机P1.2口接ULN2003第七号输入引脚，ULN3002的第十号输出引脚接喇叭的负极性，当温度传感器采集到室内温度低于是25度时，空调电源开关被强制分闸，控制模块同时给端口P1.3一个低电平，喇叭报警启动，告诉用户空调电源被切断，但室内温度恢复正常时，报警声自动消除。

电源模块，用于为控制模块以及与控制模块相连的各模块提供5V直流电压，考虑供电的便携性，采用USB电源取电，如图4所示，经过1N4007二极管后接LM7805芯片输入端，LM7805输出端接470UF滤波电容将得到所要的5V精准稳压电源。LM7805L输入端倒接二极管防止正负极接反而烧坏稳压管起到保护作用。

本实施方式的系统能够实时精确检测室内温度。DS18B20采集到温度信号(即DQ)，并将信号发送到STC89C52单片机控制模块中，同时将对应的温度送到数码显示器显示，单片机会根据初始化所设置的环境温度的高温阈值以及低温阈值进行判断处理，优选地，当室内温度下降到25℃以下时，该系统将自动发出分闸指令，切断空调电源，防止人为设置低温，从而达到有效节约电能的目的，同时系统的报警装置会发出相应报警声音；当室内温度上升至27℃以上时，该系统将发出合闸指令，及时闭合空调电源，实现降温防暑。

本实施方式的系统的软件部分采用模块化程序设计，其流程如图5所示。其中，程序可采用C语言进行编写，主要完成端口初始化设置，DS18B20初始化，从DS18B20读取数据，向DS18B20写数据及温度转化，实时数码管显示，自动控制以及报警等程序的编写。

首先，STC89C52单片机发出一个复位脉冲，使DS18B20复位：先将数据线拉低并保持480～960us，再释放数据线，由上拉电阻拉高15～60us后由DS18B20发出60～240us的低电平作为应答信号。

其次，单片机对DS18B20写数据：先将数据线拉低1us以上，再写入数据；待写入数据变化15～60us后，DS18B20对数据线采样。工作中要求主机写入数据到DS18B20的保持时间应为60～120us，2次写数据的操作时隙应大于1us。

最后，单片机读DS18B20数据：单片机先将数据线拉低再释放。DS18B20在数据线上从高电平跳低后15us内将数据送到数据线上，单片机在15us后读取数据。

根根DS18B20的通信协议，按照图1的硬件结构，下面是系统的主要程序代码：

main()

{

unsigned char TempH，TempL；

RELAY＝0；

TMOD|＝0x01；//定时器工作模式设置1

TH0＝0xef；

TL0＝0xf0；

TH1＝0x48；

TL1＝0x01；

IE＝0x8a；//开全局中断0X80；开定时器0和10X0C

TR0＝1；

TR1＝1；//timer 1 stop

P2＝0x00；

PT0＝1；

PT1＝0；

count＝0；

RELAY＝0；//relay is off

start_ring＝0；

while(1)

{

str[5]＝0x39；//显示C符号

str[1]＝tab[TempH/100]；//十位温度//

str[2]＝tab[(TempH％100)/10]；//十位温度//

str[3]＝tab[(TempH％100)％10]|0x80；//个位温度，带小数点

str[4]＝tab[TempL]；

if(TempH＞27)//高温阈值设置

{

delay(10)；

if(TempH＞27)

{

RELAY＝0；

start_ring＝0；

auostopexcute＝0；

auostopstime＝0；

}

if(TempH＜25)//低温阈值设置

{

delay(30)；

if(TempH＜25)

RELAY＝1；

if(！auostopexcute)

{

start_ring＝1；//

IE＝0X8A；

}

else

{

start_ring＝0；

auostopstime＝0；

IE＝0X82；

}

if(flag_get＝＝1)//定时读取当前温度

{

temp＝ReadTemperature()；

if(temp&0x8000)

{

str[0]＝0x40；//负号标志

temp＝～temp；//取反加1

temp+＝1；

}

else

str[0]＝0；

TempH＝temp＞＞4；

TempL＝temp&0x0F；

TempL＝TempL*6/10；//小数近似处理

flag_get＝0；

}

本发明的节能微型智能空调温度控制系统，充分利用STC89C52单片机强大丰富的片上资源，对DS18B20采集的温度信号进行显示与智能控制，本系统对空调温度的自动控制和调节具有很强的应用和推广价值。温度的读取简单、直观，其测温精度可以达到0.5℃，从产品的使用的效果看它具有高稳定性、高抗干扰性及采集温度快等特点。从制作的成本上看，器件取材方便、价格低廉、电路简易、实用性强。该产品的问世将推动家用节能空调的研发过程，并大大减少家庭及工作场所空调电费居高不下的尴尬局面，增强政府节能减排的监管力度，最终达到整体能耗量的大幅减少。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种空调温度控制系统，其特征在于，该系统包括：

采集模块，与控制模块相连，用于实时采集环境温度，并将采集到的温度信号发送到所述控制模块；

控制模块，用于根据所述温度信号判断环境温度是否高于高温阈值或低于低温阈值，并在高于高温阈值时向执行模块发送合闸命令，关闭空调电源，在低于低温阈值时发送分闸命令，切断空调电源。

2.如权利要求1所述的空调温度控制系统，其特征在于，该系统还包括：

执行模块，与所述控制模块以及空调电源相连，用于根据所述合闸命令关闭空调电源，根据所述分闸命令切断空调电源。

3.如权利要求2所述的空调温度控制系统，其特征在于，该系统还包括：

驱动模块，与所述控制模块相连，用于驱动所述执行模块。

4.如权利要求1所述的空调温度控制系统，其特征在于，该系统还包括：

显示模块，与所述控制模块相连，用于实时显示所述采集模块发送至所述控制模块的温度信号所对应的温度。

5.如权利要求1所述的空调温度控制系统，其特征在于，该系统还包括：

报警模块，与所述控制模块相连，用于在所述控制模块判断环境温度高于高温阈值时或低于低温阈值时发出报警提示。

6.如权利要求1所述的空调温度控制系统，其特征在于，该系统还包括：

电源模块，用于为所述控制模块以及与所述控制模块相连的各模块供电。

7.如权利要求1所述的空调温度控制系统，其特征在于，所述采集模块为测量范围为-55℃-125℃、精度为0.5℃的数字温度传感器。

8.如权利要求1所述的空调温度控制系统，其特征在于，所述控制模块为单片机。

9.如权利要求5所述的空调温度控制系统，其特征在于，所述电源模块为使用USB取电、且提供5V直流电压的电源。