中央空調溫濕度檢測系統設計

摘要：中央空調的溫濕度檢測系統是空調系統的最基本最重要的控制系統，它的發展必將影響到中央空調性能的發展。文中主要分析并設計了溫濕度數據采集電路，單總線接口電路以及液晶顯示電路，采用MAX232與現場PC機通信。整個系統的控制器選用單片機AT89S52，溫度傳感器選用DS2438，濕度傳感器選用HIH-4000。在軟件設計部分，采用C51編寫程序來實現系統各個功能模塊的設計。整個系統具有實時性，快速性，穩定性、精確性等優點。
關鍵詞：AT89S52；單總線技術；測控系統；傳感器

隨著人民生活水平的提高，人們對居住環境的要求不斷提高，辦公樓、商住樓、商場、酒店等建筑已必須配備舒適的中央空調系統。舒適的中央空調系統需要對房間內的溫度、濕度、潔凈度、空氣質量等實行實時監視及準確控制。計算機和自動化技術的發展，新的高科技技術不斷應用到各個方面中，使得智能化已成為一種發展的必然趨勢。數字傳感器的普及，及其直接輸出的數字信號可適配于各種微處理器，使中央空調溫濕度檢測系統應該在系統穩定性、抗干擾性、實時性和經濟性等方面有很高的要求。

1 系統的總體設計方案
1．1 系統的組成
因為本系統是以嵌入式微控制器為核心，它控制本系統的各模塊功能，因此選擇性能可靠、發展技術成熟的AT89S52單片機為本系統的控制器。本系統主要完成中央空調溫濕度信號的采集，信號的處理，以及液晶實時顯示等主要任務。下位機由微控制器、溫濕度傳感器、LCD顯示器、鍵盤輸入等組成，其中，溫濕度檢測模塊采用單總線實際方案，僅需1根線實現電源及雙向數據傳輸。其任務是完成中央空調送風口的溫濕度信息的采集。上位機主要實現對下位機進行控制，根據溫濕度傳感器提供的參考數據實現對送風口溫濕度的有效的、合理的控制。中央空調溫濕度檢測系統框圖如圖1所示。

1．2 系統的工作過程
本系統主要是以溫濕度檢測模塊為核心，濕度傳感器采用熱固聚酯電容式傳感頭，同時在內部集成了信號處理功能電路，因此該傳感器可完成將相對濕度值變換成電容值，再將電容值轉換成線性電壓輸送到含有2個ADC和一個溫度傳感器的DS2438溫度傳感器內。由DS2438將模擬濕度電壓信號數字化后，連同溫度的數字信號一同通過單總線送入微控制器，完成溫濕度信號的采集。微控制器將溫濕度信號通過特定的算法換算成溫濕度值通過LCD12864直觀的顯示出來，給中央空調的溫濕度調節提供了可靠的依據。
1．3 溫濕度檢測模塊的設計
本設計中溫濕度傳感器分別選用的是美國DALLAS公司生產的智能單總線溫度傳感器DS2438和Honeywell公司生產的集成線性濕度傳感器HIH-4000組合而成符合單總線協議的溫濕度檢測模塊。DS2438器件的工作方式采用單總線技術的工作方式，即僅用1根口線實現電源及雙向數據傳輸。其內置13位溫度傳感器(最小分辨率為0．031 25℃)、二通道10位電壓A／D轉換寄存器、10位電流A／D轉換寄存器、40字節非易失性用戶存儲器。濕度傳感器HIH-4000具有精度高、響應快速、高穩定性、低溫漂、抗化學腐蝕性能強及互換性好等優點。HIH-4000輸出電壓與濕度的關系曲線如圖2所示。