空调机温度控制新版系统.doc
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1、单片机课程(设计) (设计目)题: 空调机温度控制系统学 院: 明德学院 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 机电12151 学 号: 学生姓名: 指引教师: 6月贵州大学单片机课程(设计)诚信责任书本人郑重声明:本人所呈交课程设计,是在指引教师指引下独立进行研究所完毕。在文本设计中凡引用她人已经刊登或未刊登成果、数据、观点等,均已明确注明出处。特此声明。课程(设计)作者签名: 日 期: 空调机温度控制系统摘 要新世纪里,人们生活质量不断提高,同步也对高科技电子产业提出了更高规定,为了使人们生活更人性化、智能化。我设计了这一种基于单片机空调温度控制系统,人们只有生活在一定温度环境内才干
2、长期感觉舒服,才干保证不中暑不受冻,因此对室内温度规定要高。对于不同地区空调规定不同,有需要升温,有需要降温。普通都要维持在2226C。当前,虽然国内大量生产空调制冷产品,但由于国内人口众多,需求量过盛,在国内北方地区,尚有好多家庭还没有安装有效地室内温控系统。温度不能较好控制在一定范畴内,夏天室内温度过高,冬天温度过低,这些均对人们正常生活带来不利影响,温度、湿度均达不到人们规定。此前温度控制重要运用机械通风设备进行室内、外空气互换来达到减少室内温度,实现室内温度适当人们生活。此前通风设备启动和关停,均是由人手动控制,即由人们定期查看室内外温度、湿度状况,按规定开关通风设备,这样人们劳动强度
3、大,可靠性差,并且消耗人们体力,劳累成本过高。为此,需要有一种符合机械温控规定低成本控制器,在温差和湿度超过顾客设定值范畴时,启动制冷通风设备,否则自动关闭制冷通风设备。鉴于当前大多数制冷设备当前状况,我设计了一款基于MCS51单片机空调温度控制系统。核心词:电子、单片机、空调、温度、电路目 录诚信责任书.摘 要1 绪论11.1 空调11.2单片机与空调控制系统21.3 空调研究现状和发展趋势31.4 课题提出背景和意义31.5 国内外现状42 构造设计与方案选取52.1 基于51单片机空调温度控制系统结5 2.2 方案选取6 2.2.1温度传感某些选取.6 2.2.2A/D转换方案设计.7
4、2.2.3数字显示.8 2.2.4降温驱动控制电路选取.93 硬件设计103.1 温度采集电路103.2 A/D转换电路113.3 显示电路133.4 驱动电路144 软件设计164.1 空调温度控制系统主程序164.2 A/A转换子程序204.3 延时子程序21结束语23道谢24参照文献25附录 261 绪论随着时代科技迅猛发展,微电子学和计算机等当代电子技术成就给老式电子测量与仪器带来了巨大冲击和革命性影响。常规测试仪器仪表和控制装置被更先进智能仪器所取代,使得老式电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化,并相应浮现了各种各样智能仪器控制系统,使得科学实验和应用工程自
5、动化限度得以明显提高。作为体重测量仪器,电子体重秤以其测量精确性和高速性开始逐渐取代老式仪表体重秤,成为测量体重领域主流产品。1.1空调一、空调“空调”即房间空气调节器,是一种用于给房间(或封闭空间、区域)提供解决空气机组。它功能是对该房间(或封闭空间、区域)内空气温度、适度、干净度和空气流速等参数进行调节,以满足人体舒服或工艺过程规定。二、空调工作原理空调器制冷系统由蒸发器、压缩机、冷凝器和毛细管四个重要某些构成。按照制冷循环工作顺序,依然用管道接成一种整体。系统工作时,蒸发器内制冷剂吸取室内空气热量而蒸发成为压力和温度均较低蒸汽,被压缩机吸入并压缩后,制冷剂压力和温度均升高,然后排入冷凝器
6、。制冷剂蒸气在冷凝器内通过放热给室外空气而冷凝成为压力较高液体。制冷剂液体通过毛细空气流,压力和温度均减少,再进入蒸发器蒸发,如此周而复始地循环,从而达到减少室内温度目。三、空调功能1、降温在空调器设计与制造中,普通容许将温度控制在1632之间。若温度设定过低,一方面增长不必要电力消耗,一方面导致室内温度偏大时,人们进入房间不能不久适应温度变化,容易患感冒。2、除湿空调器在制冷过程中伴有除湿作用。人们感觉舒服环境相对湿度应在4060%左右,当相对温度过大如在90%以上,虽然温度在舒服范畴内,人感觉依然不佳。3、升温热泵型与电热型空调器均有升温功能。升温能力随室外环境温度下降逐渐变小,若温度在-
7、5时几乎不能满足供热规定。4、净化空气空气中具有一定量有害气体如NH3、SO2等,以及各种汗臭、体臭和浴厕臭等臭气。空调净化办法有:换新风、过滤、运用活性炭或光触煤吸附和吸取等。A、换新风:运用风机系统将室内潮湿空气往室外排,使室内形成一定限度负压,新鲜空气从四周门缝、窗缝进入室内,改进室内空气质量。1.2单片机与空调控制系统空调控制系统要控制是空气温度,是通过压缩机运营、停止控制,事实上单片机直接控制是压缩机工作状态。该系统要实现如下功能。(1)依照环境温度控制压缩机:控制参数是温度,控制参数是压缩机电路通、断状态。(2)设立但愿环境温度值:由人手动控制(3)显示设定温度值1.3 空调研究现
8、状和发展趋势随着中华人民共和国经济发展和人民生活水平提高,空调作为一款重要家用电器,在国民经济生产和人们社会生活中扮演角色也越来越重要。进入21世纪以来,国内空调行业持续迅速发展。改革开放带动国内经济高速发展,空调产品也由“生活奢侈品”逐渐转变为寻常生活用品,大大刺激了国内空调产业发展。国内空调市场趋于成熟,消费者对品牌认知度不断增强,品牌集中度持续提高,产业升级步伐加快,空调业逐渐走向发展壮大。国内空调行业已经基本上进入平稳发展时期。中华人民共和国空调公司不但在数量和规模上长足发展,在技术上也开始从引进模仿走上了自主创新道路。在空调健康、节能功能以及外观设计上,国内公司也通过引进、消化、吸取
9、,技术水平及产品质量都在不断趋于完善,中华人民共和国已经发展成为世界空调产业重要研发和生产基地。中华人民共和国产业调研网发布中华人民共和国空调市场深度调研与行业前景预测报告以为:绿色经济和低碳经济发展已成为全球经济发展大势所趋,环保节能、健康舒服成为空调行业将来发展重要方向。变频空调以其恒温、迅速制冷热等性能上优势,受到消费者青睐,成为各大空调厂商争相开发热点产品。中华人民共和国空调公司正积极适应外部环境变化,积极加大自主创新力度,加速产业构造调节。“十二五”期间,中华人民共和国家用空气调节器行业将保持平稳增长良好发展势头,空调市场发展前景乐观。1.4 课题提出背景和意义温度是生活及生产中最基
10、本物理量,它表征是物体冷热限度。自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。在诸多生产过程中,温度测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。自18世纪工业革命以来,工业过程离不开温度控制。温度控制广泛应用于社会生活各个领域,如家电、汽车、材料、电力电子等。温度控制精度以及不同控制对象控制办法选取都起着至关重要作用,温度是锅炉生产质量重要指标之一,也是保证锅炉设备安全重要参数。同步,温度是影响锅炉传热过程和设备效率重要因素。基于此,运用反馈控制理论对锅炉进行温度控制,满足了工业生产需求,提高了生产力。1.5国内外现状1971年,知名美籍华裔科学
11、家傅京孙专家最早公开指出了一种崭新研究领域,并提出了相应概念,这就是智能控制系统(IntelligentControlSystems)。1985年8月,IEEE在美国纽约召开了第一界智能控制学术讨论会,智能控制原理和智能控制系统构造这一提法成为这次会议重要议题。这次会议决定,在IEEE控制系统学会下设立一种IEEE智能控制专业委员会。这标志着智能控制这一新兴学科研究领域正式诞生。智能控制作为一门独立学科,已正式在国际上建立起来。在过去20近年里,智能控制理论发展迅猛,浮现了大量新颖控制理论。智能控制系统是某些具备仿人智能工程控制和信息解决系统,它与人工智能发展紧密联系。智能控制是一门新兴交叉前
12、沿学科,它具备非常广泛应用领域。智能可定义为:能有效获取、传递、解决、再生和运用信息,从而在任意给定环境下成功达到目能力。人工智能是应用除了数学式子以外办法把人们思维过程模型化,并运用计算机来模仿人智能学科。它应用范畴远比控制理论广泛,如涉及判断、理解、推理、预测、辨认、规划、决策、学习和问题求解等,是高度脑力行为和体力行为综合。智能控制就是应用人工智能理论与技术和运筹学优化办法,并将其同控制理论办法与技术相结将智能控制与PID控制相结合,实现温度智能控制。智能控温法采用神经元网络和模糊数学为理论基本,并恰当加以专家系统来实现智能化。其中应用较多有模糊控制、神经网络控制以及专家系统等。特别是模
13、糊控温法在实际工程技术中得到了极为广泛应用。当前已浮现一种高精度模糊控制器,可以更好模仿人操作经验来改进控制性能,从理论上讲,可以完全消除稳态误差。所谓第三代智能温控仪表,就是指基于智能控温技术而研制具备自适应PID算法温度控制仪表。当前国内温控仪表发展,相对国外而言在性能方面还存在一定差距,它们之间最大差别.重要还是在控制算法方面,详细体现为国内温控仪在全量程范畴内温度控制精度低,自适应性较差。这种局限性因素是多方面导致,如针对不同温控对象,由于控制算法局限性而导致控制精度不稳定等。2构造设计与方案选取2.1基于51单片机空调温度控制系统结 选用单片机89S51为中央解决器,通过温度传感器对
14、空气进行温度采集,将采集到温度信号传播给单片机,再有单片机控制显示屏,并比较采集温度与设定温度与否一致,然后驱动空调温度加热或降温循环对空气进行解决,从而模仿实现空调温度控制单元工作状况。空调温度控制系统构造如图1所示。实现方案技术线路为:用按钮输入原则温度值,用LED实时显示环境空气温度,用驱动电路控制压缩机完毕加热和制冷调节,用ISIS软件对设计进行仿真,用汇编语言完毕软件编程。通过度析控制器和执行器关系,选用位置式PID控制作为控制系统控制方略。2.2方案选取2.2.1温度传感某些选取规定温度和与温度关于参数量进行检测,应考虑用热电阻传感器。按照热电阻性质可以分为半导体热电阻和金属热电阻
15、两大类,当前普通成为热敏电阻,后者称为热电阻。方案1:采用热敏电阻,这种电阻是运用对温度敏感度半导体材料制成,其阻值随温度变化有明显变化。负温度系统热敏电阻器普通是由锰、钴氧化物烧制而成,其特点是,在工作温度范畴内电阻值随温度升高而减少。可满足4090测量范畴,但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差,不适于检测不大于1信号:并且线性度很差,不能直接用于A/D转换,应用硬件或软件对其线性化补偿。方案2:采用温度传感器铂电阻Pt1000.铂电阻物理化学性能在温度和氧化性介质中很稳定,它能用作工业测温元件,且此元件线性较好。在0100时,最大非线性偏差不大于0.5。铂热电阻与温度关系是,Rt=R0(1+
16、At+Bt*t);其中Rt是温度为t摄氏度时电阻;R0是温度为0时电阻;t为任意温度,A、B为温度系数。但成本不贵,不合用做普通设计。方案3:采用集成温度传感器,如惯用AD590和LM35。AD590这种器件以电流作为输出量批示温度,其典型电流温度敏捷度为1uA/K.它是二端器件,是用非常以便,作为一种高阻电流源,它不需要严格考虑传播线电压信号损失和噪声干扰问题,由于特别合用作为远距离测试或控制。此外,AD590也特别合用于多温度测量系统,而不必考虑开关或CMOS多路转换开关引起附加电阻导致误差。由于采用一种独特电路简朴,便于设计。方案选取:选取方案3.理由:电路简朴稳定可靠、不必调试,与A/
17、D连接以便。2.2.2A/D转换方案设计A/D转换器是一种将持续模仿量转换为离散数字量一种电路或器件。模仿信号转换为数字信号普通需要通过采样保持和量化编码两过程。针对不同采样对象,有不同A/D转换(ADC)可供选取,其中有通用也有专用。有些ADC还包具有其她功能,在选取ADC器件时需要考虑各种因素,除了关系参数、辨别率和转换速度以外,还应考虑其她因素,如静态与动态精度、数据接口类型、控制接口与定期、采样保持性能、基本规定、校准能力、通道数量、功耗、使用环境规定、封装形式以及软件关于问题。ADC按功能划分,可以分为直接转换和非直接转换两大类,其中非直接转换又有主次分级转换、积分式转换等类型A/D
18、转换器在实际运用时,除了要设计恰当采集/保持电路、基准电路和多路模仿开关等电路外,还应依照实际选取详细芯片进行输入模仿信号极性转换等设计。方案1:采用分级式转换器,这种转换采用两步或者多步进行辨别率闪烁式转换,进而迅速地完毕“模仿-数字”信号转换,同步可以实现较高辨别率。例如,在运用两步分级完毕n位转换过程中,一方面完毕m位粗转换,然后使用精度至少为m位A/D转换器(DAC)将此结转换达到1/2精度并且与输入信号比较。对此信号用一种k位转换器(K+MN)转换,最后将两个输出成果合并。方案2:采用积分分型A/D转换器,如ICL7135等。双积分型A/D转换器转换精度高,但是转换速度不快,若用于温
19、度测量,不能及时反映当前温度值,并且多数双积分型A/D转换器其输出都不要二进制码,而是直接驱动数码管。因此,若直接将其输出端接I/O接口会直接给软件设计带来极大不以便。方案3:采用主次逼近式转换器,对于这种转换方式,普通是用一种比较器输入信号与作为基准n位DAC输出进行比较,并执行n次1位转换。这种办法类似于天平上用二进制砝码称量物质。采用逐次逼近寄存器,输入信号仅与高位(MSB)比较,拟定DAC最高位(DAC满量程一半)。拟定后成果(0或1)被锁存,同步加到DAC上,以决定DAC输出(0或1/2)。逐次逼近型A/D转换器,如ADC0809、AD574等,其特点是转换速度快,精度比较高,输出为
20、二进制码,直接接I/O口,软件设计以便。ADC0809芯片内包括8位A/D模仿转换器、8通道多路转换器与微控制器兼容控制逻辑。8通道多路转换器能直接接通8个单端输入信号中任何一种。由于ADC0809设计时考虑到若干A/D转换技术长处,因此该芯片非常适合于过程控制、微控制器输入通道结合口电路、智能仪器和机床控制等应用场合,并且价格低廉,减少设计成本。方案选取:选取方案3。理由:用ADC0809采样速度快,配合温度传感应用以便,价格低廉,减少成本。2.2.3数字显示普通LED显示屏有7段或8段和“米”字段之分。这种显示屏有共阳极和共阴极两种。共阴极LED显示屏发光二极管阴极连接在一起,普通在此共阴
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