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基于單片機(jī)的空調(diào)溫度控制器的設(shè)計-文庫吧資料

2025-06-26 12:43本頁面
  

【正文】 出的復(fù)位脈沖和從機(jī)響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成,應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道總線上有從機(jī)設(shè)備且準(zhǔn)備就緒。每次訪問DS18B20,必須嚴(yán)格遵守這個命令時序,如果出現(xiàn)序列混亂,則單總線器件不會響應(yīng)主機(jī)。 電動機(jī)電路該電路將電抗器和電機(jī)結(jié)合在一起,在電動機(jī)定子鐵芯上嵌入一個中間繞組(或稱調(diào)速繞組),采用繞組抽頭調(diào)速電動機(jī),一共有三個轉(zhuǎn)速抽頭,通過繼電器組改變電動機(jī)氣隙磁場的大小及橢圓度,分別實現(xiàn)高、中、低速的控制。四通閥是制冷設(shè)備中不可缺少的部件,其工作原理是,當(dāng)電磁閥線圈處于斷電狀態(tài),先導(dǎo)滑閥在右側(cè)壓縮彈簧驅(qū)動下左移,高壓氣體進(jìn)入毛細(xì)管后進(jìn)入右端活塞腔,另一方面,左端活塞腔的氣體排出,由于活塞兩端存在壓差,活塞及主滑閥左移,使排氣管與室外機(jī)接管相通,另兩根接管相通,形成制冷循環(huán)。是制冷系統(tǒng)的心臟,它從吸氣管吸入低溫低壓的制冷劑氣體,通過電機(jī)運轉(zhuǎn)帶動活塞對其進(jìn)行壓縮后,向排氣管排出高溫高壓的制冷劑氣體,為制冷循環(huán)提供動力,從而實現(xiàn)壓縮→冷凝(放熱)→膨脹→蒸發(fā) ( 吸熱 ) 的制冷循環(huán)【17】。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)之間的互動關(guān)系。 圖 37 ULN2003A引腳圖 繼電器控制電路繼電器控制電路由五個直流電磁繼電器構(gòu)成,、經(jīng)過ULN2003A驅(qū)動大電流控制繼電器K1,K2,K3,K4,K5。具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點,適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。ULN2003A是高耐壓大電流達(dá)林頓陣列,由七個硅NPN達(dá)林頓管組成,是一個7路反相器電路。圖36 按鍵電路 繼電器驅(qū)動電路在自動化密集的場合會有很多被控元件如繼電器,微型電機(jī),風(fēng)機(jī),電磁閥等元件及設(shè)備,這些設(shè)備常由CPU所集中控制,由于控制系統(tǒng)不能直接驅(qū)動被控元件,這就需要由功率電路來擴(kuò)展輸出電流以滿足被控元件的電流,電壓。其功能是當(dāng)按鍵按下一次時,給單片機(jī)一個低電平,進(jìn)入制冷或制熱模式的選擇。按鍵S2一端與單片機(jī)的21腳()相連,另一端接地。圖35 數(shù)碼管顯示電路 按鍵功能設(shè)置電路溫度調(diào)節(jié)由四個不鎖按鍵電路實現(xiàn)。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。通常,公共陽極接高電平(一般接電源),其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。電路圖如圖35所示。如圖34所示。一個單片機(jī)系統(tǒng)能否復(fù)正常運行,首先要確保是否能成功復(fù)位。b)按鍵手動復(fù)位分為電平方式和脈沖方式。復(fù)位又分為:上電復(fù)位、手動復(fù)位a)上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路電容充電實現(xiàn)的。l 當(dāng)程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時,也需要復(fù)位來重新啟動單片機(jī)。如圖33所示圖 33 時鐘電路 復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài), 并從這個狀態(tài)開始工作。反相放大器的輸入端為XTAL1,輸出端為XTAL2,兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。3腳(RST)接按鍵復(fù)位電路,提供復(fù)位信號給單片機(jī)[13]。 圖32 STC12C5608AD引腳圖 時鐘電路在該系統(tǒng)中,要使單片機(jī)實現(xiàn)信號處理與控制,則要使單片機(jī)的14腳(GND)接地,28腳(VCC)接正5V電源。,主模式/從模式。也可用來再實現(xiàn)4個外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時支持)。也可用來當(dāng)4路D/A使用15.,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,PCA模式可分別或同時支持上升沿中斷/下降沿中斷,Power,16位定時器T0和T1,沒有定時器2,PCA模塊可再實現(xiàn)4個16位定時器。(外部晶體20M以下時,可省外部復(fù)位電路)。通用I/O口,復(fù)位后為:準(zhǔn)雙向口/弱上拉(普通8051傳統(tǒng)I/O口)可設(shè)置成四種模式:準(zhǔn)雙向口/弱上拉,強(qiáng)推挽/強(qiáng)上拉,僅為輸入/高阻,開漏每個I/O口驅(qū)動能力均可達(dá)到20mA,但整個芯片最大不要超過55mA(在系統(tǒng)可編程)/IAP(在應(yīng)用可編程),無需專用編程器,無需專用仿真器可通過串口()直接下載用戶程序,數(shù)秒即可完成一片。0~420MHz。:內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,4路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換,針對電機(jī)控制,強(qiáng)干擾場合。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,4路PWM,8路高速10位A/ 轉(zhuǎn)換,針對電機(jī)控制,強(qiáng)干擾場合【12】。 STC12C5608AD介紹信號處理與控制采用STC12C5608AD單片機(jī)基本電路。這三個引腳分別為:GND——電源地;QD——數(shù)字信號輸入/輸出端;VDD——外接供電電源(可選5V)。使得用戶可選擇更小的封裝方式,更寬的電壓適用范圍和分辨率設(shè)定,同時用戶設(shè)定的報警溫度存儲在EEPROM中,掉電后依然保存[10]。℃。而且新一代產(chǎn)品更便宜,體積更小。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量,如:環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。℃。一線總線獨特而且經(jīng)濟(jì)的特點,使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò),為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。DS18B20是Dallas 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。在本次設(shè)計中,溫度數(shù)據(jù)采集用到的傳感器是DS18B20。而數(shù)字溫度傳感器DS18B20接線簡單,數(shù)字輸出量能直接作為單片機(jī)的輸入數(shù)據(jù), 同時考慮到只是在普通環(huán)境下測量,無論在靈敏度、線性范圍、穩(wěn)定性,還是在精度方面,DS18B20的強(qiáng)大功能已足夠滿足設(shè)計需要。而總體方案和系統(tǒng)電路圖方面基本上和熱敏式傳感器相同,只在數(shù)據(jù)采集方面有所差別[8]。在溫度采集方面,采用單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 總體方案的確定考慮到該控制系統(tǒng)功能比較少,由單片機(jī)控制即可實現(xiàn)。綜上所述,不同的傳感器具有不同的應(yīng)用場合,由于在溫度測控系統(tǒng)中,傳感器是前向通道的關(guān)鍵部件,因此選擇合適的傳感器是非常重要的。溫度傳感器的選擇溫度傳感器技術(shù)被廣泛應(yīng)用于消費類電子產(chǎn)品、玩具、家用電子產(chǎn)品、工業(yè)測控系統(tǒng)以及個人計算機(jī)應(yīng)用中。傳感器的精度越高,其價格越昂貴,因此,傳感器的精度只要能滿足整個測控系統(tǒng)的精度要求就可以了,不必選得太高。因此,要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性,傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。(5)穩(wěn)定性 傳感器使用一段時間后,其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。傳感器的線性范圍越寬,其量程越大,并且能保證一定的測量精度。(4)線性范圍 傳感器的線形范圍是指輸出信號與輸入量成正比的范圍。(2)靈敏度的選擇 通常情況下,在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好。因為,即使是測量同一物理量,也有多種原理的傳感器可供選擇,哪一種原理的傳感器更為合適,則需要根據(jù)被測量對象的特點和傳感器的使用條件綜合考慮一下一些具體問題:1)傳感器的量程;2)被測位置對傳感器體積的要求;3)測量方式為接觸式還是非接觸式;4)傳感器信號的引出是有線還是無線;5)是購買傳感器還是自行研制傳感器以及價格因素等。測控結(jié)果的成敗,在很大程度取決于傳感器的選擇是否合理。選擇傳感器的總原則現(xiàn)代傳感器在原理和結(jié)構(gòu)上千差萬別,如何根據(jù)具體的測控目的、測控對象以及測控環(huán)境合理地選擇傳感器,是單片機(jī)測控系統(tǒng)首先要解決的問題。有的產(chǎn)品還帶多路控制器、中央控制器(CPU)、隨機(jī)存取儲存器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。智能溫度傳感器具有以下三個顯著特點:第一,能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量,適配各種微控制器(MCU);第二,能以最簡方式構(gòu)成高性價比、多功能的智能化溫度測控系統(tǒng);第三,它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實現(xiàn)測試功能的,其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。智能溫度傳感器是微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和自動測試技術(shù)的結(jié)晶,它也是集成溫度傳感器領(lǐng)域中最具活力和發(fā)展前途的一種新產(chǎn)品。外圍電路簡單,它是目前在國內(nèi)外應(yīng)用較為普遍的一種集成傳感器。它是將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出功能的專用IC,它屬于最簡單的一種集成溫度傳感器。(4)模擬集成溫度傳感器 集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的,因此亦稱硅傳感器或單片集成傳感器。另外,熱電偶產(chǎn)品已實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,使用時易于選擇,可方便地用計算機(jī)做線性補償,因此,至今在測溫領(lǐng)域內(nèi)仍被廣泛使用。由于純金屬的溫度系數(shù)比合金的高,因此均采用純金屬作為熱電阻組件。稱為熱電阻溫度傳感器。熱敏電阻式利用半導(dǎo)體材料制成的敏感組件,通常所用的熱敏電阻溫度傳感器都是具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,它的電阻率受溫度的影響很大,而且隨溫度的升高而減少,簡稱NTC。下面對工程中常用的溫度傳感器做簡單介紹。其特點是輸出響應(yīng)速度較快和MPU(微處理器)接口較復(fù)雜。按類型分類有分立式溫度傳感器、模擬集成式溫度傳感器和智能溫度傳感器(數(shù)字溫度傳感器)[4]。按輸出量分類有模擬式溫度傳感器和數(shù)字式溫度傳感器。非接觸式測溫常用于高溫測量。接觸式測溫常用于較低溫度的測量。 常用的測溫方法物體受熱后溫度就要升高,任何兩個溫度不同的物體相接觸都必然產(chǎn)生熱交換,直到兩者的溫度達(dá)到平衡為止。 第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 溫度傳感器產(chǎn)品分類與選擇溫度是日常生活中經(jīng)常遇到的一個物理量,它也是科研和生產(chǎn)中最常見、最基本的常量之一??梢灶A(yù)料,下個世紀(jì)的節(jié)能空調(diào)將會以更快的步伐向前發(fā)展。鑒于這些方面的綜合考慮,設(shè)計一種可以實現(xiàn)溫度自動控制的空調(diào)機(jī),將會在節(jié)能方面有新的突破,也必將會取代傳統(tǒng)的靠人工實現(xiàn)的溫度控制的空調(diào)機(jī)?! ‰S著能源的日趨減少,大氣污染愈加嚴(yán)重,節(jié)能已是一個不容忽視的問題。自從單片機(jī)誕生以后,它就步入人類生活,廣泛應(yīng)用于各種家電產(chǎn)品和工業(yè)控制系統(tǒng)中,在溫度控制領(lǐng)域的應(yīng)用也十分廣泛。而此類家電越來越趨于輕巧型。而空調(diào)溫度控制系統(tǒng)是空調(diào)的核心。它的功能是對該房間或一定區(qū)域內(nèi)空氣的溫度、濕度、潔凈度和空氣流速等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié),以滿足人體舒適或工藝過程的要求[1]。進(jìn)入21世紀(jì)后,溫度控制器正朝著高精度、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性以及安全性、研制單片機(jī)測溫控溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。溫度檢測并控制是科研和實際生產(chǎn)生活中經(jīng)常用到的一類控制系統(tǒng),為保障生產(chǎn)的安全進(jìn)行,提高生產(chǎn)的質(zhì)量和數(shù)量,降低工人的勞動強(qiáng)度,節(jié)省人力,能源等,以及伴隨人們生活品質(zhì)的提高,對舒適的生活環(huán)境的需求,常常要實現(xiàn)溫度的自動控制。 課題研究意義現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息采集控制(即溫度控制器技術(shù))、信息傳輸(通信技術(shù))和信息處理(計算機(jī)技術(shù))。 air conditioningIII 目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 課題研究目的 1 課題研究意義 1第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 3 溫度傳感器產(chǎn)品分類與選擇 3 常用的測溫方法 3 溫度傳感器產(chǎn)品分類 3 溫度傳感器的選擇 5 總體方案的確定 6 系統(tǒng)實現(xiàn)框圖 7第3章 系統(tǒng)單元電路設(shè)計 8 系統(tǒng)相關(guān)硬件及模塊介紹 8 溫度采集電路 8 STC12C5608AD介紹 9 時鐘電路 11 復(fù)位電路 11 溫度顯示電路 12 按鍵功能設(shè)置電路 13 繼電器驅(qū)動電路 14 繼電器控制電路 14 壓縮機(jī)、四通閥 15 電動機(jī)電路 15第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 17 DS18B20數(shù)據(jù)通信概述 17 控制接口時序說
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