空调机控制系统设计.docx
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1、中南大学微机应用系统设计与综合试验设计汇报设计题目 空调机控制系统设计 指导老师 王海波、吴同茂 设计者 专业班级 设计日期 .07.07 目 录第一章 微机应用系统课程设计目意义11.1 设计目11.2 课程在教学计划中地位和作用2第二章 空调控制系统软硬件设计任务32.1 设计内容及规定32.2 课程设计规定42.3 本系统设计需要用到试验器材4第三章 总体设计方案53.1 空调机工作基本原理5 3.2 设计思想5 3.3 系统构成6 3.4 总体设计流程图6第四章 硬件设计11 4.1 硬件设计概要114.2 所用到芯片及其各自功能阐明124.3 硬件电路设计系统原理图及其阐明12第五章
2、 软件设计165.1 源程序及其阐明165.2 软件系统使用阐明25第六章 系统调试与使用25 6.1 系统调试25 6.2 使用阐明25第七章 课程设计及调试中碰到问题及处理措施 7.1 系统设计中碰到问题及处理措施.26 7.2 系统调试中碰到问题及处理措施.26第八章 收获、体会27参照文献30 第一章 微机应用系统课程设计目意义 1.1设计目本次微机原理与接口技术课程设计是意在锻炼我们学习应用理论知识和实践相结合,培养我们动手动脑能力,培养和锻炼我们在学习完本门课后综合应用所学理论知识,处理现实生活中实际工程设计和应用问题能力重要教学环节。它重要是重视将理论知识活化,培养我们这些在校大
3、学生理论联络实际、勇于动手、善于动手和独立自主处理设计实践中碰到多种问题能力一种重要教学环节。并且通过自己发现问题、分析问题和处理问题过程,学会自己检阅和查阅处理问题过程中所需资料,在这个过程中得到经验和教训又是一种重要教学环节。通过本次课程设计,规定我们熟悉和掌握微机系统软件、硬件设计措施、设计环节,使我们得到在微机开发应用方面初步训练,为自己在这方面学习奠定基础,此外,通过我们自己独立设计题目总体设计方案、编程、软件硬件调试、编写设计汇报等问题,真正做到理论联络实际,提高动手能力和分析问题、处理问题能力,实现由学习知识到应用知识初步过渡。通过本次课程设计使学生纯熟掌握微机系统与接口扩展电路
4、设计措施,纯熟应用8086汇编语言编写应用程序和实际设计中硬软件调试措施和环节,熟悉微机系统硬软件开发工具使用措施。通过课程设计实践,不仅要培养我们认真仔细严谨工作态度,培养我们实际动手能力,检查我们对本门课学习状况,更要培养我们在实际工程设计中查阅资料,撰写设计汇报体现设计思想和成果能力,并且也要学生事后可以及时反思自己在整个设计过程中做得好和不好地方,做得好留下经验,以便后来更好应用,做得不好地方就要好好反思,省得后来再在这方面出错误,挥霍宝贵时间。并且本次课程设计学习重要目在于应用。它能起到巩固课堂和书本上所学知识,加强综合能力,提高系统设计水平,启发创新思想效果。1.2课程在教学计划中
5、地位和作用 在我们测控系统与仪器专业中,根据名词就可以懂得,我们专业在测量控制方面需要掌握某些必要知识,而本次课程设计则不仅能让我们巩固已学知识,也会督促我们去学习某些课外知识,提高我们自学能力,而这对于我们来说又是一项很重要必备能力,此外,在寻找资料过程中,对于资料好坏检阅也是一种很重要过程,由于这要能更好运用时间,到达真正高效率工作,而本次课程设计恰好给了我们一种这样机会。我们在设计中可以引用所需参照资料,防止反复工作,加紧设计进程,但必须和题目规定相符合,保证设计对。 此外,本专业在对我们进行培养全过程中重视计算机硬件与软件以及测控系统应用全面训练,强调把理论应用于实践,努力造就适应研究
6、、设计和应用开发复合型人才。而这种人才便是要动手动脑能力都很强人,因此规定得掌握多种微机方面硬件软件基础知识,并且要想有所成就,就要具有现代测控专业知识和较强实践能力,对知识也要有自主去查阅,学习多种更多知识态度。因此通过这次课程设计不仅对于我们对于本门课程有更深入深入理解,也对于某些人生学习态度和工作态度,以及实践经验和教训获得,都是一笔很大财富,也是一种很有必要过程。通过课程设计也能深入锻炼我们在微型计算机硬件软件应用方面实际工作能力。如今这个高速发展社会中,只有提高自己各方面能力,才能很好适应这个社会,成为有用之才,因此,这门课程,不管在于知识上还是实践上,都是一门很重要并且必须开设课程
7、。 第二章 空调机控制系统软硬件任务 2.1.设计内容及规定设计一种分体式空调机微机控制系统。1、规定完毕如下基本控制功能: 1)制冷与制热状态恒温自动控制。 2)顾客温度设定和定期时间设定。 3)送风控制。 4)自动去湿控制。 5)定期、开、关机控制。 6)三分钟延时启动保护。7)目前环境温度、湿度以及设定温度七段数码管显示功能。设计对应A/D转换器、定期/计数器、并行接口、显示等微机接口电路,可在线键盘参数设置、定期检测、显示、报警,其中控制输出部分采用模拟量或开关量进行控制(参见微机原理应用试验教程)。可参照如下设计环节:ADC0809采样,LED显示,3位参数给定与显示,灯光报警。 5
8、G14433采样,LED 显示,3位参数给定与显示,喇叭报警。 2、拓展规定:l根据含氟量多少为系统增长欠压/过压保护功能 2规定送风量按设定温度与室内温度差值大小而自动分三档控制:差值2之内低速档送风:差值25之间中速档进风:差值5以上高速档风。3增长睡眠工作方式:顾客睡前设定温度并启动睡眠控制方式后,风机即开始低速运转,制冷/制热运行一小时后设定温度自动增/减1,2小时后再增/减1,后来维持不变直到顾客睡醒后进行新工作方式选择或新温度设置或关机。2.2课程设计规定 本次课程设计要到达重要规定是:加深理解逐次迫近法,模数转换器特性和工作原理,掌握ADC0809接口措施以及A/D输入程序设计和
9、调试措施,掌握ADC0809A/D转换芯片硬件电路和软件编程;深入掌握8255A可编程并行口使用措施;掌握中断控制器8259A与微机接口原理和措施,掌握中断控制器8259A应用编程;深入掌握程序编写措施及流程图画法;加深对书本知识理解并培养将理论运用于实际能力;培养独立思索习惯及自己处理问题能力。规定我们在理论基础上,学习应用这些知识来处理实际生活中某些小方面问题,增强自己实际动手能力。此外,在设计过程中针对课题需要可以选择和查阅有关技术手册、资料,以提高自学能力,通过这整个过程来丰富自己各方面知识和能力,从中总结出经验和教训。并且,在进行软、硬件调试时,培养测控专业人员必不可少动手调试和测试
10、能力是非常必需。在编写课程设计汇报时,要努力反思自己本次设计得与失,为后来提供经验。 2.3本系统设计需要用到试验器材(仿真) 1.仿真试验平台Proteus7.10一套 2.7SLS02芯片一块 3.ADC0809芯片一块 4.7SLS02芯片一块 5.74LS393芯片一块6.74SLS138芯片一块7.8255A芯片一块8.8259A芯片一块9.基本TTL电路芯片以及晶体管、电阻、电容等10.导线及排线若干等 第三章 总体设计方案3.1空调机基本工作原理1、空调机组构成 包括全封闭压缩机、四通阀、冷凝器、单向阀、毛细管、过滤器、蒸发器、气液分离器、以及保护装置。2、 空调机组制冷工作原理
11、 制冷时,制冷压缩机将蒸发器(室内换热器)内低温低压制冷气体吸入汽缸,通过压缩机做功,使之成为压力和温度都较高气体,通过四通换向阀导入室外换热器内,高温高压制冷剂气体冷却介质(空气)进行热互换,把热量传给介质(空气),而制冷剂凝结为高压液体。高压液体经毛细管节流降压后进入室内机蒸发器,在蒸发器内低压液体制冷剂立即汽化,并在汽化时吸取周围介质(空气)热量,从而使周围空气降温冷却,而室内风机又源源不停将室内空气吸入,通过蒸发器降温再进入室内,从而减少室内温度。汽化后低压低温制冷剂又被吸入压缩,这样周而复始不停循环,实现持续制冷。 3、制空调机组热工作原理 热泵制热时,四通阀换向后,室内机变成冷凝器
12、,压缩机排出高温高压制冷气体换向导入冷凝器,在冷凝器内,高温制冷剂气体与周围空气进行热互换并放出热量凝结为液态制冷剂。同样通过风机作用实现制热目。高压制冷剂液体离开冷凝器通过毛细管节流降压后进入室外换热器,并在其中不停汽化,汽化时吸取周围介质(空气)热量。随即被压缩机吸入压缩,这样周而复始,不停循环,实现持续制热。3.2设计思想 由于我们更多是模拟空调机功能,且偏向于控制功能实现。因此总设计思想是通过温、湿度器及执行机构,完毕温、湿度自动调整及报警等功能,总体设计框图是传感器将温度、湿度值转换为电量输出,由A/D转换器对模拟信号进行数字化,被数字化信号通过8088处理后,送显示及反馈至温湿度执
13、行机构。本系统完毕如下功能:可对温、湿度进行多点自动检测、显示、报警和调控。当温、湿度超过上、下限设定值时,可自动发出报警,并进行温、湿度调整控制,直到报警消除,所需要温度值可通过键盘随时设定。3.3系统构成 为实现以上功能需安排如下五个部分构成整个控制系统。系统硬件构成:(1) 信号采样电路 用滑动电阻读部分电压值模拟温度和湿度。(2)系统控制关键8086(3)A/D转换电路 由ADC0808读取模拟温度和湿度电压值。(4) 键盘和显示电路 键盘用4x4矩阵键盘实现,显示电路由2位七段数码管实现。(5)执行电路 用步进电机实现去湿、送风、上下扫风以及模拟压缩机。 3.4总体设计流程图 1、系
14、统构造图 2、各个子程序简介 2.1 主程序 在主程序中首先需要完毕对整个系统初始化,包括对定期器、并行接口、堆栈指针、多种寄存器和多种标志初始化和赋值操作:然后需要进行中断和识别有无遥控按键命令等操作;最终需要完毕对定期时间比较并对各时间状态标志进行置位操作。在这里,可以设计一种时间状态标志,如定期时间到后,将其状态标志置1,并转去执行时间控制于程序,在时间控制于程序中将对空调机进行启动。本系统主程序流程图可参见图3.3。图3.3 空调机控制系统主程序流程图 2.2 定期开关机子程序 这部分程序设计是用来完毕定期开关机功能。顾客按下定期选择按键后可选择定期开或者定期关,然后通过按键增长或减少
15、定期时间。程序将根据采样到遥控按键键值判断出定期时间长短,然后转去执行定期开关机操作控制子程序,查询定期时间到就执行开关机操作。 2.3 按键命令处理子程序 这部分程序设计是用来完毕对键值进行分析鉴别功能。程序将根据采样到遥控按键键值判断出下一步应当进行操作,然后转去执行对应操作控制子程序,以完毕详细操作功能该子程序流程图如图3.4所示。 图3.4 空调机控制系统按键命令处理子程序流程图 2.4 定期中断服务程序 在系统中可以运用定期器定期向微机发出中断祈求信号,微机收到祈求后将进入定期中断服务程序。在中断服务程序中,重要完毕对各软件时间计数操作,即完毕计时功能。2.5 温湿度采集与处理子程序
16、 这部分程序设计是用来完毕对温湿度采集与处理功能。顾客先设置自己需要温度和湿度,程序将跳转到对模拟温度和湿度采样,根据顾客设定值判断出与否应当进行制冷制热后除湿等操作。并将采集到数值送数码管显示。 2.6 多种功能控制子程序 空调机控制系统功能于程序包括:温湿度数据采集与处理子程序、去湿控制子程序、风扇控制于程序、制冷控制于程序、睡眠控制子程序、时间控制子程序、延时子程序和显示子程序等。这些功能控制子程序作用是驱动对应硬件设备,与多种硬件设备进行指令或数据互换。3、注意事项:在进行系统设计时应注意:当空调机停机后来,应当使定期器系统继续工作,假如碰到关机又立即启动状况,应运用时间控制程序使得压
17、缩机在3分钟后来方可启动。 第四章 硬件设计 4.1硬件设计概要本试验用0-5V可调电压模拟温度信号。其中8088微机系统作为整个系统工作时控制关键,完毕对A/D通道、LED显示、中断处理等外部过程与设备控制任务。本次设计根据题目规定,要实现空调温度自动调整。因此,我们采用微处理器来实现智能控制。总体设计方案示意图,如图2-1所示。显示图 2-1 总体设计示意首先设计采集硬件电路:选择ADC0809IN0作为采集通道,将此通道连接到DVCC试验系统箱上W1电位器中心抽头VO1(0-5V)插孔,剩余两个分别与总线扩展区+5V及GND插孔相连接。并将ADC0809芯片CLK连接到MP辨别频器74L
18、S393输出端T4插孔,CLK=2.385MHZ。ADC0809数据线DO-D7用排线连到BUS2区XD0-XD7,另尚有由74L138,74LS02等构成辅助电路。然后设计温度空调控制硬件电路:选择8255APB0PB6分别接六个灯,每个灯依次代表着低风速、中风速、高风速、加热/制冷、四通换向阀、风扇、压缩机,而其中灯亮着则代表该器件工作。此外8259A中一种IR0接一种开关,用来控制所想设定温度值。 4.2所用到芯片及其各自功能阐明 如表: 所用芯片芯片功能8086CPUADC0808A/D转换8253定期74LS02与非门片选控制芯片74LS138完毕译码8255A读入开关状态设置键盘七
19、段数码显示屏显示温度湿度及时间8059A键盘设定温度值74hc373片选控制芯片Un步进电机驱动 表4.1 硬件系统所用芯片列表 4.3硬件电路设计系统原理图及其阐明 1)总体连线图 2、8086与ADC0808采样电路3、8255与矩阵键盘电路 (1)总连线 (2)矩阵键盘按键设定 从第一行始分别为,电源键、制热、制冷、温度设置加、保留键、定期开或关、睡眠键、温度设置减、上扫风、显示温度湿度或时间、去湿、定期时间加、下扫风、模式选择键、送风键、定期时间键。 注:部分按键如模式键,多次按下会选择不一样功能。 (3)8255A并行接口芯片与8088微机总线连接 8255A并行接口芯片与8088微
20、机总线连接原理图 (4)步进电机电路 (5)8253电路 第五章 软件设计 5.1流程图及其阐明本系统要实现空调温度控制,需要编程设计下面多种模块:(1) 数据和堆栈段定义DATA SEGMENT DATATABLE DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH ;0-FSTR1 DB 02H,06H,04H,0CH,08H,09H,01H,03H ;控制数据表,正转,送风,冷STR2 DB 03H,01H,09H,08H,0CH,04H,06H,02H ;控制数据表,反转,制热STR3 DB
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