風機盤管溫度控制器的設計

1、風機盤管溫度控制器的設計溫度控制器是一種溫度控制裝置，它根據(jù)用戶所需溫度與設定溫度之差值來控制中央空調(diào)，從而達到改變用戶所需溫度的目的。溫度控制器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究和生活領域。中央空調(diào)采用風機盤管機組將冷氣或暖氣送到每一個房間。傳統(tǒng)的風機盤管的控制采用類似早期電風扇的控制方式，即電源開關和高、中、低三檔風速。這種控制方式簡單易行，但對用戶來講容易產(chǎn)生過冷或過熱的感覺。另外,風速過高時噪聲較大，過低時輸出的冷量或熱量又嫌不夠，二者很難兼顧 。鑒于上述情況本文設計開發(fā)了風機盤管溫度控制器。1系統(tǒng)硬件設計1.1系統(tǒng)總體設計整個控制系統(tǒng)由單片機最小系統(tǒng)、測溫電路

2、、電源電路、液晶顯示電路、按鍵控制電路、發(fā)射模塊等電路組成 ,原理框圖如圖1所示。圖1溫度控制系統(tǒng)原理框圖溫度控制器核心采用Atmega169單片機,它是高性能、低功耗的8位CMOS微控制器。16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程FLASH，具有同時讀寫的能力，513字節(jié)EEPROM，1K字節(jié)SRAM，53 個可編程的I/O口，32個通用工作寄存器 ,內(nèi)含升壓電路的LCD控制器，8路10位ADC。有4*25段的LCD驅(qū)動器 ,鑒于以上優(yōu)點 ,本系統(tǒng)選用AVR的AT-mega169單片機作為MCU。1.2溫度信號的采集電路測溫電路使用半導體溫度傳感器作為敏感元件，選用AD590集成溫度傳感器 ,它是一種具有良

3、好溫度特性的電壓輸入/電流輸出型溫度傳感器。可以在- 55150溫度范圍內(nèi)正常工作。是一種應用較多的溫度傳感器，它將溫度轉(zhuǎn)化為電流信號 ,但由于AD 轉(zhuǎn)換大都需要電壓信號 ,因此還需通過相應的調(diào)理電路，將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號1。AD590測溫電路如圖2所示。在許多需要A/D 轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機系統(tǒng)中 ,很多情況下，傳感器輸出的模擬信號都很微弱 ,必須通過一個模擬放大器對其進行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求 ,這種情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器2.本文設計的放大電路采用高精度集成運放OP-07做放大元件，OP-07為一種具有低失調(diào)電壓、低失調(diào)電流和低溫漂的

4、超低失調(diào)運算放大器，其廣泛地應用于穩(wěn)定積分、精密加法、比較、閾值電壓檢測、微弱信號精確放大等場合，是一種通用性極強的運算放大器。OP-07做放大元件，OP-07為一種具有低失調(diào)電壓、低失調(diào)電流和低溫漂的超低失調(diào)運算放大器，其廣泛地應用于穩(wěn)定積分、精密加法、比較、閾值電壓檢測、微弱信號精確放大等場合，是一種通用性極強的運算放大器。圖2中電位器R12用于調(diào)整零點，R13用于調(diào)整運放OP07的增益。調(diào)整方法如下：在0時調(diào)整R12，使輸出OUT=0，然后在100時調(diào)整R13使OUT=100mV。如此反復調(diào)整多次 ,直至0時，OUT=0mV，100時OUT=100mV為止。最后在室溫下進行校驗。例如，若

5、室溫為25，那么OUT應為25mV。ATmega169單片機中有8路10位ADC,端口F是ADC的模擬輸入。AD590測溫電路的輸出OUT接單片機的PF0口,可把模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。圖2AD590測溫電路1.3液晶顯示電路一般液晶顯示需要特殊的電壓，單片機的口線(I/O)不能直接驅(qū)動液晶 ,而Avr單片機的很多系列都有液晶驅(qū)動的能力 ,可以直接驅(qū)動液晶,AVR單片機的I/O線全部帶可設置的上拉電阻 ,可單獨設定為輸入/輸出，可設定高阻輸入，驅(qū)動能力強，使得I/O口資源靈活，功能強大，可充分利用。從液晶顯示器顯示內(nèi)容來分，可分為段式，字符式和點陣式3種，常見段式液晶只能顯示數(shù)字和部分字母

6、 ,本系統(tǒng)的段碼液晶須顯示些特殊圖形符號，如表示制冷的符號 雪花 ,表示風速等級的符號4個矩形塊等 ,因此需要從廠家定做 ,將所要顯示的字符、漢字和其他符號固化在指定的位置。定做時需要提供的參數(shù):外形尺寸,字符尺寸，COM口，SEG口，占空比DUTY，偏置BIAS，電壓，玻璃材料。本裝置是大屏幕液晶顯示，有四個公用端，1/3偏置最適合于驅(qū)動有4個公共端的LCD(1/4 占空比)，為了自己編程方便 ,提供了COM，SEG的走線。LCD是由背板 (背極 )和一定數(shù)量的段或點構(gòu)成的 ,這些段和點用以形成各種顯示形象。在任何段與背極間施加一電壓通常4V或5V，即可使該段呈現(xiàn)出黑色。但所施加的電壓必須周

7、期性地改變極性 ,否則LCD中就要發(fā)生化學反應 ,并最終導致液晶的損壞3。為防止液晶損壞需要一定頻率交流的電壓 ,所以本系統(tǒng)通過用定時器 ,使連接液晶的I/O口產(chǎn)生一定頻率的方波 ,當SEG段的I/O口和COM段的I/O口的電平同相變化時 ,這個段就不顯示 ,當需要顯示的SEG段和COM 段反相時 , SEG段就顯示了,所以控制SEG段I/O口和COM 的I/O口的電平相位就可以控制相應的顯示內(nèi)容了。在少許軟件的支持下,AVR即可勝任驅(qū)動LCD的這項工作，無須外加LCD驅(qū)動器。AVR 單片機內(nèi)部含有的LCD控制器 ,適用于單色無源液晶顯示器 ,可以支持4個公共端和25個段?？梢酝ㄟ^軟件選擇系統(tǒng)

8、時鐘作為LCD時鐘。LCD顯示不需要的段和公共引腳可以用作普通的I/O引腳。LCD 主要顯示的內(nèi)容包括:1)當前時間,格式為:年/月/日/時/分/秒。 2)設定溫度和采樣溫度。3)時間和溫度設定界面。1. 4按鍵控制電路鍵盤采用掃描式4鍵設計,可以設定當前的時間、溫度調(diào)控的時間、控制溫度、風速狀態(tài)等。選擇工作方式由獨立式按鍵實現(xiàn)。獨立式按鍵就是各按鍵相互獨立 ,每個按鍵各接一根輸入線 ,一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其它輸入線上的工作狀態(tài)。因此,通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個健被按下了。獨立式按鍵電路配置靈活 ,軟件結(jié)構(gòu)簡單。對獨立按鍵盤進行編程,采用軟件消抖的方法 ,以中斷工

9、作方式檢測各按鍵的狀態(tài)。當有且僅有一鍵按下時才予以識別 ,如有兩個或多個鍵同時按下將不予以處理。1. 5發(fā)射電路紅外線遙控系統(tǒng)就是指利用紅外線來傳遞控制信號 ,實現(xiàn)對控制對象的遠距離控制的目的。具體來講就是由發(fā)射器發(fā)出紅外線指令信號 ,由接受器接受信號并對信號進行處理 ,最后實現(xiàn)對對象的各種功能的遠距離控制4。紅外線遙控系統(tǒng)一般由發(fā)射器和接受器2 部分組成 ,發(fā)射器包括指令鍵 、指令信號產(chǎn)生電路、調(diào)制電路、驅(qū)動電路及紅外線發(fā)射器件。接受器由紅外線接受器件、前置放大電路解調(diào)電路、指令信號檢出電路、記憶及驅(qū)動電路 、執(zhí)行電路等組成。PT2262/2272是一對帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的紅外遙控發(fā)射/接

10、收芯片。其中發(fā)射芯片PT2262-IR 將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身 ,使發(fā)射電路變得非常簡潔5。該溫度控制器利用ATmega169的PE口輸出高低電平, 經(jīng)過光耦與PT2262的地址設定腳相連 ,通過單片機編寫地址 ,每完成一次設置都有唯一的地址輸出,該地址信號經(jīng)過調(diào)制電路被調(diào)制到載波信號上 ,調(diào)制信號經(jīng)過放大后驅(qū)動紅外向發(fā)射二極管發(fā)射紅外線信號 ,接受端對發(fā)射過來的紅外調(diào)制信號進行解調(diào)后,與發(fā)射模塊中的原數(shù)碼指令信號相比較,相同則認為接受成功 ,這時操作控制器的功能鍵 ,則含這個PT2272 的設備有相應的動作 ,而其他含PT2272的設備不動作。這樣就保證了準確可靠的功能。1

11、. 6輸出電路的設計利用PF1輸出高低電平,控制繼電器的開合,使得加熱(或制冷)設備工作(或停止)。不同型號的固態(tài)繼電器的輸入驅(qū)動電流不同,為了保護單片機、減少其功耗,在單片機輸出引腳增加了光耦來驅(qū)動固態(tài)繼電器,如圖3所示。圖3控制輸出電路2軟件的實現(xiàn)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu),包括1個主模塊和3個子模塊(按鈕處理子模塊、設置上限溫度及采集邊界點數(shù)字量子模塊和液晶顯示子模塊),主模塊完成對各個子模塊的初始化和調(diào)用顯示子模塊。而按鈕處理子模塊、設置上限溫度及采集邊界點數(shù)字量子模塊采用中斷方式工作,主模塊與它們通過共用一段RAM區(qū)域進行聯(lián)系。單片機接受來自溫度傳感器提供的溫度信號和鍵盤輸入的各種狀態(tài)信號(定時、風速選擇、開關機和溫度設定等),通過這些信號和有關經(jīng)驗參數(shù)由軟件來分析判斷并輸出控制信號來控制中央空調(diào)的終端風機盤管。輸出控制信號的同時,該控制器還顯示現(xiàn)場溫度和各種工作狀態(tài)。該控制器的程序流程圖如圖4所示。3結(jié) 語本溫度控制系統(tǒng)實用性強 ,結(jié)構(gòu)較為簡單,成本低 ,外接元件少。大屏幕液晶顯示,通過顯示屏LCD可以同時精確顯示溫度、工作模式等信息。控溫精度在正負1之內(nèi),采用高可靠