51单片机的智能空调温度控制系统的设计+仿真图+源码(3)
3. 硬件设计
3.1 系统框图
该设计主要分为四部分，分别是温度检测电路、红外线检测电路、驱动电路和键盘扫描电路。如图3所示，温度检测电路完成房间温度的检测，红外线检测电路用来检测房间是否有人存在，键盘扫描电路用来完成温度的设定，用到四个按键，分别是温度和时间设定转换、增温按钮、降温按钮、复位按钮。驱动电路完成单片机对压缩机的控制。首先通过键盘扫描电路输入设定的温度值。然后红外线检测电路检测房间是否有人来确定空调的开和关。若房间有人，此时红外线传感器将人体热释信号经过放大电路传递给单片机，单片机相应的引脚变为高电平，之后单片机再通过温度检测电路检测房间温度是否达到设定值，如果房间温度高于设定温度，则单片机驱动压缩机降温，若是低于设定温度，则单片机驱动压缩机升温。在此期间，温度检测电路要不断的检测房间温度，并和设定温度进行对比，直到达到设定的温度。如果在房间期间不想代开空调，需要强制停止空调运行，按复位按钮即可。
3.2 主控部分
MCS-51单片机[3]是一块集成了计算机所需要的基本功能部件的芯片，包括计算机所必需的CPU、RAM、ROM、I/O线和定时器/计数器等。MCS-51单片机内部包括：内振荡器及其时钟电路、8位的CPU、128字节的数据存储器、4K字节的程序存储器、 16位的定时器/计数器、可寻址的64K外部数据存储器以及相同字节的外部程序存储器、32条可编程的I/O线、可编程的全双工串行口、5个中断源、2个中断优先级。
3.2.1 CPU
CPU是单片机的最主要部件。它是由运算器和控制器构成。
(1) 运算器
运算器的功能是进行算术和逻辑运算。能完成对半字节（4位）和单字节数据的算术运算操作。例如能完成加、减、乘、除、加1、减1、BCD码十进制调整、比较等算术运算和与、或、异或、求补、循环等逻辑操作，操作结果的状态信息送至状态寄存器，8051运算器还可以用来位操作。
(2) 控制器
控制器是由指令寄存器IR、指令译码器ID、程序计数器PC、堆栈指针SP、数据指针DPTR等组成。控制器实质上就是复杂的时序控制电路，CPU从ROM取指令后放入IR，然后用IR对指令译码，并产生各种控制信号，从而使单片机的各部分硬件按照时序来完成各种功能。
(3) 时钟电路
时钟电路是由反向放大器构成的振荡电路，XTAL1和 XTAL2是其振荡电路的输入和输出端，时钟可以由内部或外部两种方式产生。如图4所示。在XTAL1和 XTAL2引脚上外接晶振，内部振荡电路就产生了自激振荡。时钟电路主要有晶振和电容组成，并构成谐振回路。晶振可以由1.2MHz~12MHz之间的选择范围，电容值在5~30PF中间进行选择，电容的大小可起频率微调作用。
外部方式时钟不常用，若要用时，只要将XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器就行。时钟发生器将振荡频率分频，产生出的两相时钟信号供单片机使用（定为P1和P2）。P1在每一个状态S的前半部分有效，P2在每个状态的后半部分有效。
3.2.2 存储器
MCS-51单片机的两个存储器在空间上是互相独立的，物理结构也不同。程序存储器是只读存储器（ROM）。数据存储器是随机存储器（RAM）。单片机中存储器的编址方式和I/O口锁存器、工作寄存器的编址方式相同。
3.2.3 I/O端口
I/O端口又称为I/O接口，也叫做I/O通道或I/O通路，I/O端口是MCS-51单片机对外部实现控制和信息交换的必经之路，I/O端口有串行和并行之分，串行I/O端口一次只能传送一位二进制信息，并行I/O端口一次能传送一组二进制信息。