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摘要：随着科学技术的发展，空气调节技术日新月异，集中式空调送风系统的整体智能控制成了更多企业和单位的需求，成为都市现代化的一个重要体现。
本文设计的集中式空调送风系统主要以单片机为核心，以温度和湿度传感器作为数据采集装置，把采集的信号传递给单片机，单片机对数据进行处理后，通过编辑好的程序，来自动控制输出设备，达到调节的目的。
关键词：集中式；单片机；单总线；实时控制
前言：空气的温度、湿度参数是许多生产企业的重要因素之一，各个生产领域各个工艺过程都有相应的标准，众所周知，要对生产过程的环境温度湿度进行控制，首先要做到数据采集准确，控制设备快捷，过去人工调节测试误差大，测试精度低，劳动强度高，而且受人为因素的影响，系统的实时性较差，随着科学技术的日益发展，越来越多的电气自动控制装置成为了生产行业的主流，这种自动控制装置能够极大的提高温湿测试精度和自动化程度，减轻工人的劳动强度，为提高产品的质量提供保证。
此外，该系统在设计上还使用了单总线技术。单总线的数据传输就是只通过一根数据输入输出线，所有单线都挂在这根总线上，便可以完成全部的控制通信和供电，它节省了I/O接口，降低了系统成本并简化了设计，该设计中的温度采集就是采用这种单总线温度传感器构成的温度测控系统，能够准确快捷的采集温度，可以实时对外界温度进行检测。
一、系统设计方案
整个设计主要以单片机做控制器，检测车间内温度、湿度及室外温度、湿度，通过编辑好的程序自动调节空调设备的运转状态，以满足适合的空气环境，为生产高质高量的产品提供保证。
本设计主要是利用单片机控制集中式空调送风系统，它包括硬件设计和软件设计
硬件设计包括：温度、湿度检测电路，I/O口扩展电路，键盘显示电路，模数、数模转换电路，4路模拟量、12开关量输出电路的设计。
软件设计包括：数据采集程序，标度变换程序，键盘显示程序和延时程序等。
整个系统的组成框图如图1所示。
图1 总体框图
系统的工作过程：在车间分别安装3个温度、湿度传感器，系统定时采集温度和湿度，采集的信号通过A/D转换后送入单片机，在CPU中与设定的标准值进行比较，若比较结果不满足工艺要求，单片机将输出控制信号去调节风机，水泵及风窗等设备，若比较结果满足工艺要求，则使调节设备保持在原来的状态，同时把检测结束后的信号送显示器显示。
本系统采用高性能的CHMOS、8位单片机AT89C52作为微控制器，它是美国ATMEL公司生产的一款低功耗智能芯片，含有8KB的Flash存储器，256B的RAM，32条I/O口线，3个16位定时/计数器，6个中断源，一个全双工串行口。由于本系统输入输出量较多，编程时子程序也较多，因此它是此系统的最佳选择。
二、硬件设计
系统的基本电路即单片机最小系统包括：AT89C52芯片、时钟电路、看门狗电路、复位电路、电源电路。
1、单片机的选择
单片机是整个系统的核心部件，其性能直接决定着整个系统的性能。ATMEL公司生产的AT89C52单片机是目前在国内应用比较广泛，技术比较成熟的单片机，而且其功能强大，内部有8K字节ROM和256字节RAM，有6个中断源（含两个优先级），3个16位定时/计数器，32条I/O口线，其最高时钟频率为12MHz，执行速度快，性能稳定，能和多种芯片兼容。本系统中用到2个定时/记数器，且输入量和输出量都很多，因此本次设计选用AT89C52作为控制器。
2、电源电路的设计
在本设计中需要提供5V和12V 电压，供芯片和有源电路使用。而生产和生活中常用的是交流220V电压，需要把交流电整流，变成直流电，在通过电容对整流后的电压进行滤波，通过稳压器件得到稳定的+5V和+12V电压。
交流电220V通过整流桥获得20V左右的电压，经过电容滤波后通过三端固定输出电压的集成稳压器CW7812便得到12V直流电源。在得到12V的电源后，经过CW7805稳压后便可得到5V电压。在CW7812的输入电容器Ci一般情况下可不接，但当集成稳压器远离整流滤波电路时，应接一个200pF的电容器，其作用是改善纹波和抑制输入的过电压，保证CW7812的输入-输出电压差不会瞬间超过允许值，CW7812的输出电容器Co一般不采用大容量的电解电容器，只要接入0.1μF的电容器便可改善负载的瞬态响应，但是，为了减少输出纹波电压，有时在CW7812的输出端并入一只大容量的电解电容器会取得良好的效果.然而，随之产生一种弊端，即一旦CW7812的输入端出現短路时，输出端上的大电容器上存储的电荷，将通过集成稳压器内部电路的输出调整管的发射极-基极PN结放泄电荷，因大容量电容器释放能量比较大，会造成集成稳压器输出调整管的损坏.为了防止这一点，可在CW7812的输入-输出端之间跨接一个二极管，这个二极管为电容Co上的电荷提供放泄的通路，对集成稳压器起到了分流的作用.
3、温度检测电路
温度检测电路主要由Dallas公司生产的单总线数字温度传感器 DS18B20来实现。DS18B20的信号传输采用单总线结构，每个DS18B20都含有唯一的序列号，在一条单总线上可挂接若干个数字温度传感器，单片机通过对器件的寻址，可以读取某一个传感器的温度值，从而简化了信号采集系统的电路结构。
DS18B20采用3脚封装，其中VCC和VDD是电源和接地引脚，DQ是数据输入和输出引脚。
三、软件设计
软件主要实现的功能：
（1）定时读取各个温、湿度传感器的采样数据
（2）检测按键，当有键按下时，CPU作出相应的处理
（3）显示当前的测试温度和湿度数据
（4）与预定值进行比较，根据比较结果，启动各路输出设备，对空调室的温度湿度进行调节。
（5）显示输出温、湿度值。
主程序流程图如图2所示，
图2 主程序流程图
初始化环节主要完成定时器的设置，中断方式的选择等，键盘子程序完成标准的温、湿度值设定，清楚显示等，输出控制子程序是完成对4路模拟量和12路开关量的控制。显示子程序是完成室外，室内温湿度值以及标准的温湿度的显示。
四、结论
本设计的主要内容是集中式空调送风系统的微机控制，它以8位CMOS单片机AT89C52为核心，通过对芯片的精心选取，外围电路的设计，组成了这一设计简单、成本低廉的系统。
AT89C52主要完成对整个系统的控制，概括如下：
1、温度传感器、湿度传感器及A/D转换器完成对室外温度、湿度的采集和处理。
2、通过8255，4×4键盘，4个LED完成标准温度、湿度的设定和显示。
3、与D/A转换器，采样开关CD4051，保持器完成对4路模拟量的输出控制。
4、与扩展芯片8255，驱动器74LS244，光电耦合电路完成12路开关量的输出控制。
上述集中式空调送风系统实时性好，电路设计简单，易操作，在一定程度上解决了人工操作所出现的不便利，不精确，不快捷等问题。
本文设计的集中式空调送风系统主要以单片机为核心，以温度和湿度传感器作为数据采集装置，把采集的信号传递给单片机，单片机对数据进行处理后，通过编辑好的程序，来自动控制输出设备，达到调节的目的。
关键词：集中式；单片机；单总线；实时控制
前言：空气的温度、湿度参数是许多生产企业的重要因素之一，各个生产领域各个工艺过程都有相应的标准，众所周知，要对生产过程的环境温度湿度进行控制，首先要做到数据采集准确，控制设备快捷，过去人工调节测试误差大，测试精度低，劳动强度高，而且受人为因素的影响，系统的实时性较差，随着科学技术的日益发展，越来越多的电气自动控制装置成为了生产行业的主流，这种自动控制装置能够极大的提高温湿测试精度和自动化程度，减轻工人的劳动强度，为提高产品的质量提供保证。
此外，该系统在设计上还使用了单总线技术。单总线的数据传输就是只通过一根数据输入输出线，所有单线都挂在这根总线上，便可以完成全部的控制通信和供电，它节省了I/O接口，降低了系统成本并简化了设计，该设计中的温度采集就是采用这种单总线温度传感器构成的温度测控系统，能够准确快捷的采集温度，可以实时对外界温度进行检测。
一、系统设计方案
整个设计主要以单片机做控制器，检测车间内温度、湿度及室外温度、湿度，通过编辑好的程序自动调节空调设备的运转状态，以满足适合的空气环境，为生产高质高量的产品提供保证。
本设计主要是利用单片机控制集中式空调送风系统，它包括硬件设计和软件设计
硬件设计包括：温度、湿度检测电路，I/O口扩展电路，键盘显示电路，模数、数模转换电路，4路模拟量、12开关量输出电路的设计。
软件设计包括：数据采集程序，标度变换程序，键盘显示程序和延时程序等。
整个系统的组成框图如图1所示。
图1 总体框图
系统的工作过程：在车间分别安装3个温度、湿度传感器，系统定时采集温度和湿度，采集的信号通过A/D转换后送入单片机，在CPU中与设定的标准值进行比较，若比较结果不满足工艺要求，单片机将输出控制信号去调节风机，水泵及风窗等设备，若比较结果满足工艺要求，则使调节设备保持在原来的状态，同时把检测结束后的信号送显示器显示。
本系统采用高性能的CHMOS、8位单片机AT89C52作为微控制器，它是美国ATMEL公司生产的一款低功耗智能芯片，含有8KB的Flash存储器，256B的RAM，32条I/O口线，3个16位定时/计数器，6个中断源，一个全双工串行口。由于本系统输入输出量较多，编程时子程序也较多，因此它是此系统的最佳选择。
二、硬件设计
系统的基本电路即单片机最小系统包括：AT89C52芯片、时钟电路、看门狗电路、复位电路、电源电路。
1、单片机的选择
单片机是整个系统的核心部件，其性能直接决定着整个系统的性能。ATMEL公司生产的AT89C52单片机是目前在国内应用比较广泛，技术比较成熟的单片机，而且其功能强大，内部有8K字节ROM和256字节RAM，有6个中断源（含两个优先级），3个16位定时/计数器，32条I/O口线，其最高时钟频率为12MHz，执行速度快，性能稳定，能和多种芯片兼容。本系统中用到2个定时/记数器，且输入量和输出量都很多，因此本次设计选用AT89C52作为控制器。
2、电源电路的设计
在本设计中需要提供5V和12V 电压，供芯片和有源电路使用。而生产和生活中常用的是交流220V电压，需要把交流电整流，变成直流电，在通过电容对整流后的电压进行滤波，通过稳压器件得到稳定的+5V和+12V电压。
交流电220V通过整流桥获得20V左右的电压，经过电容滤波后通过三端固定输出电压的集成稳压器CW7812便得到12V直流电源。在得到12V的电源后，经过CW7805稳压后便可得到5V电压。在CW7812的输入电容器Ci一般情况下可不接，但当集成稳压器远离整流滤波电路时，应接一个200pF的电容器，其作用是改善纹波和抑制输入的过电压，保证CW7812的输入-输出电压差不会瞬间超过允许值，CW7812的输出电容器Co一般不采用大容量的电解电容器，只要接入0.1μF的电容器便可改善负载的瞬态响应，但是，为了减少输出纹波电压，有时在CW7812的输出端并入一只大容量的电解电容器会取得良好的效果.然而，随之产生一种弊端，即一旦CW7812的输入端出現短路时，输出端上的大电容器上存储的电荷，将通过集成稳压器内部电路的输出调整管的发射极-基极PN结放泄电荷，因大容量电容器释放能量比较大，会造成集成稳压器输出调整管的损坏.为了防止这一点，可在CW7812的输入-输出端之间跨接一个二极管，这个二极管为电容Co上的电荷提供放泄的通路，对集成稳压器起到了分流的作用.
3、温度检测电路
温度检测电路主要由Dallas公司生产的单总线数字温度传感器 DS18B20来实现。DS18B20的信号传输采用单总线结构，每个DS18B20都含有唯一的序列号，在一条单总线上可挂接若干个数字温度传感器，单片机通过对器件的寻址，可以读取某一个传感器的温度值，从而简化了信号采集系统的电路结构。
DS18B20采用3脚封装，其中VCC和VDD是电源和接地引脚，DQ是数据输入和输出引脚。
三、软件设计
软件主要实现的功能：
（1）定时读取各个温、湿度传感器的采样数据
（2）检测按键，当有键按下时，CPU作出相应的处理
（3）显示当前的测试温度和湿度数据
（4）与预定值进行比较，根据比较结果，启动各路输出设备，对空调室的温度湿度进行调节。
（5）显示输出温、湿度值。
主程序流程图如图2所示，
图2 主程序流程图
初始化环节主要完成定时器的设置，中断方式的选择等，键盘子程序完成标准的温、湿度值设定，清楚显示等，输出控制子程序是完成对4路模拟量和12路开关量的控制。显示子程序是完成室外，室内温湿度值以及标准的温湿度的显示。
四、结论
本设计的主要内容是集中式空调送风系统的微机控制，它以8位CMOS单片机AT89C52为核心，通过对芯片的精心选取，外围电路的设计，组成了这一设计简单、成本低廉的系统。
AT89C52主要完成对整个系统的控制，概括如下：
1、温度传感器、湿度传感器及A/D转换器完成对室外温度、湿度的采集和处理。
2、通过8255，4×4键盘，4个LED完成标准温度、湿度的设定和显示。
3、与D/A转换器，采样开关CD4051，保持器完成对4路模拟量的输出控制。
4、与扩展芯片8255，驱动器74LS244，光电耦合电路完成12路开关量的输出控制。
上述集中式空调送风系统实时性好，电路设计简单，易操作，在一定程度上解决了人工操作所出现的不便利，不精确，不快捷等问题。