家用中央空調(diào)控制器設(shè)計(jì)

/*第一章家用中央空調(diào)控制器設(shè)計(jì)(1)控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對(duì)室溫的控制；(2)簡(jiǎn)單的按鍵操作，方便用戶設(shè)定溫度；(3)能夠顯示室內(nèi)實(shí)際和設(shè)定溫度值；件設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮三大部分的設(shè)計(jì)：輸入電路：即參數(shù)/命令輸入電路部分，主要包括：溫度檢測(cè)電路，鍵盤輸入電路，時(shí)令、狀態(tài)等模擬、數(shù)字信號(hào)的通道。輸出電路：即各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)字/開關(guān)量輸出和顯示，包括LED顯示電路，風(fēng)機(jī)控制家用中央空調(diào)的硬件電路原理框圖如圖3.1。1．單片機(jī)的介紹STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾/高速/低功耗的單意選擇，最新的D版本內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路。(1)單片機(jī)的特點(diǎn)：a．增強(qiáng)型6時(shí)鐘/機(jī)器周期，12時(shí)鐘/機(jī)器周期8051CPUb．工作電壓：5.5V~3.4V(5V單片機(jī))/3.8V~2.0V(3V單片機(jī))dK/8K/13K/16K/20K/32K/64K字節(jié)e．片上集成1280字節(jié)/512字節(jié)RAM/*P0口是開漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉g．ISP(在系統(tǒng)可編程)/IAP(在應(yīng)用可編程)，無(wú)需專用編程器/仿真器，可通過(guò)串口(P3.0/P3.1)直接下載用戶程序，8K程序3秒即可完成一片。h．EEPROM功能j．內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路(D版本才有)，外部晶體20M以下時(shí)，可省外部復(fù)wn平觸發(fā)中斷方式喚醒m．通用異步串行口(UART)，還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART。(2)STC89C52芯片Vcc：電源引腳。正常操作、空閑、掉電以及對(duì)FLASHROM編程或校驗(yàn)時(shí)的工作電壓。/*P3.0(RXD)：串行數(shù)據(jù)接收(輸入)端P3.1(TXD)：串行數(shù)據(jù)發(fā)送(輸出)端 P3.7(RD)：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效P校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周 EN 而執(zhí)行其他操作時(shí)PSEN無(wú)效/*引腳電平狀態(tài)，當(dāng)該引腳為高電平時(shí)，從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器取指令，只有當(dāng)程序計(jì)數(shù)器PC超出片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址編碼范圍時(shí)，才轉(zhuǎn)到外部程序存儲(chǔ)器取指令；當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，一律從外部程序存儲(chǔ)器取指令。XTAL2：片內(nèi)晶振電路反相放大器輸出端。(1)RS232串口通信芯片串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議(不要與通用串行總線UniversalSerialSS端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在+5~+15V，負(fù)電平在-5~-15V電平。當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上為TTL，工作電平在+3~+12V與-3~-12V。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以20kb/s。RS232是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備)通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為3~(2)串口通信電路設(shè)計(jì)串口通信的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位(bit)發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)(byte)20米，并且任意兩個(gè)設(shè)備間的長(zhǎng)度不得超過(guò)2米；而對(duì)于串口而言，長(zhǎng)度可達(dá)1200米 ab止位和奇偶校驗(yàn)。1．溫度傳感器的選擇/*B傳感器DS1820的基礎(chǔ)上改進(jìn)開發(fā)的，它的優(yōu)勢(shì)在可組網(wǎng)特性和可編程提高測(cè)溫精度兩個(gè)方(1)獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條端口線即可實(shí)現(xiàn)(2)測(cè)溫范圍－55℃~＋125℃，固有測(cè)溫分辨率0.5℃。(3)支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。(4)工作電源：3~5V/DC。(5)在使用中不需要任何外圍元件。(6)測(cè)量結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送。(7)不銹鋼保護(hù)管直徑Φ6。(8)適用于DN15~25，DN40~DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫。(9)標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋M10X1，M12X1.5，G1/2任選。(10)PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線，便于與其它電器設(shè)備連接。以有更加寬廣的應(yīng)用領(lǐng)域，但是對(duì)于空調(diào)行業(yè)，一般而言，0.5攝氏度的精度是足夠的。BB始化→ROM操作指令→存儲(chǔ)器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)/*靜態(tài)RAM，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、M2．鍵盤電路處理程序的關(guān)鍵是如何識(shí)別鍵碼，微型計(jì)算機(jī)對(duì)鍵盤控制的辦法是“掃描”。根據(jù)微型計(jì)算響應(yīng)的中斷服務(wù)程序，對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，判別鍵盤上閉合鍵的鍵號(hào)，并做相應(yīng)的處理。若無(wú)鍵按下，CPU執(zhí)行主程序或處理其他事務(wù)。這樣節(jié)省了大量的空掃描時(shí)間，進(jìn)而提高了計(jì)算在此次設(shè)計(jì)中，采用了矩陣的接法，把多個(gè)按鍵(接在P2[0]~P2[3])的接地端連在一起，分別接在P2[4]、P2[5]上面，這種復(fù)用的設(shè)計(jì)方法可縮減I/O口的使用量，這里占(1)LED顯示器LEDLightEmittingDiode數(shù)碼型顯示器件，的應(yīng)用。/*LED共陰LED顯示器。(2)顯示電路極為低電平時(shí)，導(dǎo)通，5V電壓加到數(shù)碼管的公共端。2．風(fēng)機(jī)控制電路(1)PWM脈沖寬度調(diào)制(PWM)是英文“PulseWidthModulation”的縮寫，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制。它是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于測(cè)量，通信，功率控制與變換等許多領(lǐng)域。脈沖寬度調(diào)制(PWM)是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行號(hào)的電平進(jìn)行編碼。根據(jù)相應(yīng)負(fù)荷的變化來(lái)調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來(lái)實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導(dǎo)通時(shí)間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化M(2)直流電機(jī)PWM調(diào)速控制用電樞電壓控制法，用PWM便是常用的改變電樞電壓的一種調(diào)速方法。/*期內(nèi)接通和斷開的時(shí)間比(占空比)來(lái)改變直流電機(jī)電樞上電壓的"占空比"，從而改變平均系統(tǒng)。啟停時(shí)對(duì)家用中央空調(diào)模糊PID控制器的軟件設(shè)計(jì)按鍵輸入的處理、定時(shí)關(guān)機(jī)等。家用中央空調(diào)系統(tǒng)處于制冷模式，溫度偏差=實(shí)際溫度－設(shè)定溫度?？紤]到一般的設(shè)定溫度在18℃~30℃之間，而室內(nèi)溫度的范圍一般為15℃~40℃，其溫度偏差的范圍為-3℃~22℃之間，其差值為25℃。溫度偏差變化率=前次溫度偏差－本次溫度偏差。由于考慮到一般空調(diào)的制冷能力設(shè)定溫度誤差變化率為0℃~7℃。系統(tǒng)處于制熱模式，為了使制冷模式溫度偏差的范圍為-3℃~24℃；溫度誤差變化率為O℃~7℃。K設(shè)計(jì)PID控制模塊時(shí)預(yù)先設(shè)定好PID參數(shù)。一般對(duì)溫度的PID控制比例益P為KTT20%~60%；積分時(shí)間常數(shù)i為180~600S；微分時(shí)間常數(shù)d為3~180S，在軟件編程時(shí)可探索式的在這個(gè)范圍內(nèi)設(shè)定常數(shù)。增量式PID算法流程圖如圖3.8。2．模糊控制模塊的設(shè)計(jì)U為具有不同占空比的脈寬調(diào)制信號(hào)f。(1)輸入輸出變量的模糊化/*ee溫度模糊控制的輸出變量Uf模糊集及其論域定義6K=3)，量化因子125=0.24。6K=為(-3，3)，量化因子27。UU簡(jiǎn)記為{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，輸出變量f脈寬調(diào)制的占空比為0%-100%，對(duì)稱地映射為7個(gè)整數(shù)，量化級(jí)別為(-3，3)。(2)建立模糊規(guī)則表ff制規(guī)則，控制規(guī)則是專家知識(shí)或長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總結(jié)。(3)求模糊控制表E=AEC=BifiandE=AEC=B/*ABC式中i、j、ij為其論域上的語(yǔ)言值，根據(jù)Mamdani推理法，上述模糊規(guī)則可以用R=UABCijijij(2.16)ABC根據(jù)己知的模糊量i和j，通過(guò)模糊合成運(yùn)算即可求得模糊輸出量ij：C=(AB)oRijij(2.17)根據(jù)上述方法求出每種輸入狀態(tài)下的模糊輸出U后，最后決策用重心法將U轉(zhuǎn)化為由量化論域表示的實(shí)際值u，則求得模糊控制表如表3.2。表是一個(gè)7×7的矩陣，控制表逐行編寫在程序中，要求得精確的輸出電壓Uf