【正文】 路（采用芯片） 基于 SPCE061A單片機的變頻空調(diào)控制器的設計的論文（說明書） 17 在分塊單元電路中，我們除了運用我們設計的部分電路設計方案以外，還利用已經(jīng)很成熟的電路模塊，這些模塊的應用使的整個設計具有了 更高的可靠性。在這個設計方案中，我們可以看出，有溫度采集、紅外接收、風擺電機的控制、有風扇電機的控制、室內(nèi)外機的通訊、還有顯示電路，這些都是設計任務書中的要求，這些單元電路的設計，充分滿足了，我們設計的要求。 在這個 方案中，我們可以看出，首先它滿足我們設計任務的一切要求，在硬件電路上基本是這樣的，再有 在單元電路的布 局上合理，而且有利于制圖和進行硬件搭接。這些硬件上的條件都是我們進行單元電路設計和總體方案集成的前提。 總體方案的設計主要是進行各個分單元模塊之間的協(xié)調(diào)和各個單元模塊之間的融合。這也使得我們的設計最終目的更加的明確和清晰。 以上就是我們對本次設計中的各個單元電路的設計方案的提出，在部分電路原理的設計上進行了必要的理論論證。電阻的合理搭配，是為了在分壓過程中，使三極管的導通電壓得到穩(wěn)定的控基于 SPCE061A單片機的變頻空調(diào)控制器的設計的論文（說明書） 16 制，電容容量的選擇是為了不讓檢測到的沖擊波影響控制器的判斷能力，也為了保護其他電路不受到損害。在端 口選擇，因為檢測到的，送到 I/O上的是高低電平信號，所以我們將它接到外部中斷 0和外部中斷 1上，這樣接有利于在軟件程序設計中，對過流、過壓以及過零信號進行處理，也可以充分體現(xiàn)出控制器 SPCE061A的靈活性。根據(jù)多方面查資料和咨詢老師，我們選擇以下方案作為過流、過壓以及過零檢測電路的設計方案。 過流、過壓以及過零檢測的設計方案： 這一部分的設計，主要基于保護整個系統(tǒng)的安全運行。這樣的設計可以在滿足風葉開度的要求之上，進一步提高我們調(diào)速系統(tǒng)的可靠性。 方案二：由第一方案，我們可以看出，關鍵技術點在于，它不能實現(xiàn)逐級調(diào)速，也就是說調(diào)速的分檔太馬虎，在步進電機控制上，不能達到平滑的調(diào)速。這種控制方法在硬件上比較簡單，在軟件程序設計上也比較簡單，只需要進行必要的幾種運行方式的設定就行。風擺電機采用步進電機控制是考慮到風葉的開度過程是一個步進試的，是一步一步來完成整個過程的，為了更好地完成這個過程，在各個方面做到做好，我們就采用步進電機進行控制。本設計將利用此方案。在程序中，我們可以將過零信號接到 INTEXT1上，用每 次的中斷來控制 PWM的輸出，達到最終對風扇電機的控制。這樣設計電路中就一個很關鍵的問題，就是 PWM信號的頻率與風扇電機的驅(qū)動電源之間的頻率同頻的問題。由設計任務書的要求可以看出，我們可以使用壓縮機的那種無級調(diào)速的方法，就是利用 PWM調(diào)制來進行控制。因此這個設計方案不是最佳方案。這種調(diào)制方法，對于簡單的系統(tǒng)來說已經(jīng)可以滿足一切要求，但是要是進行高一等級的溫度方面的要求的話，這樣的調(diào)速就不能滿足我們的設計的要求。這就要對風扇進行合理的控制使其能隨著溫度的變化進行必要的速度調(diào)節(jié)，以下將就在滿足設計要求的前提下，怎么調(diào)節(jié)風扇的速度才能使室內(nèi)的空氣流量最合理，為此提出以下幾個方案： 方案一： 風扇電機的調(diào)速我們可以運用最 基本的調(diào)壓調(diào)速，可以通過控制給風扇電機的電壓來控制其轉(zhuǎn)速。 風扇電機的控制設計方案： 室內(nèi)風扇電機的作用，根據(jù)從理解設計任務書可以得知，室內(nèi)風扇主要是進行盤管溫度的快速傳遞，室內(nèi)風扇的風速的控制也就是控制向室內(nèi)流動的調(diào)節(jié)后的風量的多少。在滿足這些要求的基礎上，我們采用由日本 東芝公司生產(chǎn)的 AT8141S型紅外接收模塊，這個模塊的輸出信號頻率是 38KB，完全能夠滿足我們控制器單片機的要求。 方案二：采用集成的紅外接收模塊，也就是說利用已經(jīng)很成熟的設 計方案來基于 SPCE061A單片機的變頻空調(diào)控制器的設計的論文（說明書） 14 為我們所用，這樣我們的設計中就不用考慮其他因素，只需考慮怎么去處理接收到的信號。用光敏二極管作為遙控器信號的接受電路，利用光敏二極管的導通把該端口的電壓拉到高電平，這樣的一同一斷，在控制器的端口形成 0， 1， 0，1的高低電平信號的交叉，把控制命令傳輸給控制器。這些命令是空調(diào)器運行的基本命令，也是本次設計中要完成的設計要求。在紅外接收上，我們將采用穩(wěn)定的、可靠性高的設備器件來實現(xiàn) 。 本次按照設計任務書的要求，我們就采用 RS485通訊方式進行信號命令的傳輸，在硬件外圍電路的設計上和軟件程序設計上，將采用 RS485通訊協(xié)議進行編輯，以滿足設計的要求。我們這次的設計用 RS485也可以，這對于微型控制器的控制性能會得到保證。在設計任務書要求中，要求用 RS485通訊方式進行上下位機之間的通訊。 綜上所述，我們可以很顯然地看到，方案二不管從可行性上，還是可靠性上都要優(yōu)于方案，而且在實際應用中可以減少硬件的成本，因此我們選取方案二作為我們的最終硬件設計方案。顯示數(shù)據(jù)經(jīng) SDA輸出口到 SN74LS164，經(jīng)瑣存后，分別從 Q1— Q7輸出到 8段顯示 LED上，完成顯示功能。 方案二： 按照設計任務書的要求，采用 4位 LED顯示來完成室內(nèi)溫度和設定溫度的顯示，我們注意到，設定溫度只是遙控器給控制器的命令，是有時間性和可預見性的，那我們可以在顯示輸出端口上，采用復用的方式，即在有遙控命令設定值的時候顯示 設定溫度，在其他時間，可以在保持顯示設定溫度的基礎上，顯示室內(nèi)的實際溫度。這種設計方案的優(yōu)點就在于可以簡化程序設計的工作量。溫度的十進制顯示，在顯示中我們采用 1塊 MC14495為譯碼、驅(qū)動電路 ，利用控制器 8個端口輸出 8位數(shù)據(jù)，分別經(jīng)鎖存器后送入 LED顯示，時鐘信號用普通 I/O的中斷方式來實現(xiàn)。顯示部分是控制器和設備與人之間交流的一種方式，這部分可以采用 LED和 LCD兩種顯示方式，本設計中考慮到程序編輯和成本，我們選用 LED顯示，用 4個 LED8段顯示室內(nèi)溫度和設定 溫度值，用 4個 LED顯示設備的運行狀態(tài)。 顯示模塊 的設計 方案： 在本次設計中，顯示電路主要是顯示室內(nèi)環(huán)境的溫度值、認為設定的溫度值、運行顯示、故障顯示、 除濕顯示、除霜顯示等。 再看了以上幾種傳感器的基礎上，我們考慮到設計中的，精度的要求，性價比的要求，設計電路成本和規(guī)模的要求，準備采用熱敏電阻來做。 采用專門的溫度傳感器模塊，可以大大節(jié)省控制器的端口的占用也可以減少程序的編輯，在精度上和設備的可靠性上也是很好的，但是這會無形中提高設計成本，對基于 SPCE061A單片機的變頻空調(diào)控制器的設計的論文（說明書） 12 于產(chǎn)品的推廣很不利。 在傳感器的選擇上，我們這次設計的精度是177。 方案二：采用電阻和電容并聯(lián)，然后再串聯(lián)，組成比較電路，將測到的熱敏電阻上電壓變化，與給 定 的電壓值進行比較， 采用隔離干擾的措施，使檢測到的電壓值更加準確。 在溫 度采集電路的設計中，要考慮到滿足設計溫度采集的精度的要求，還要符合控制器即 SPCE061A單片機的端口承受的電壓或電流值 ，在本設計中控制器SPCE061A的端口承受的最大電壓是 ，所以在設計上要合理地選擇溫度傳感器和溫度電路的設計。所以在電源設計中，我們采用三繞組變壓器設計方案，完成電源單元電路的設計。 在上述方案中， 方案一，在電路設計上，追求電源的同頻和電源的設計電路的簡單，可以節(jié)省變壓器的成本，但是在抗干擾上， +12v 和 +5v 接在一起，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和單片機的穩(wěn)定運行不利。 ⑵、方案二，主電源取市電 220v，進線經(jīng)過電容濾波、壓敏電阻保護，經(jīng)過三 繞組變壓器變成 和 兩個電壓等級的分列式電源， 經(jīng)過 7812穩(wěn)壓器穩(wěn)成 +12DC 電源，滿足驅(qū)動電源的要求。風扇電機和室外用點可以直接經(jīng)過電源側接到室基于 SPCE061A單片機的變頻空調(diào)控制器的設計的論文（說明書） 11 外接口上，供室外設備用。 對滿足這樣的供電要求的設備，我提出以下兩個方案： ⑴、方案一，主電源取市電 220v，進線經(jīng)過電容濾波、壓敏電阻保護，經(jīng) 1級變壓器變成 的交流電，經(jīng)過整流電路整成 +12v 左右的直流點，經(jīng) 7812穩(wěn)壓器穩(wěn)成 +12v 的控制電壓供控制單元使用。下面將從各個單元入手逐個詳盡地介紹單元模塊的設計方案，并做出舍取。 空調(diào)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了很長時間，各項技術已經(jīng)達到成熟的標準，所以本次設計中，將在個別技術難點了進行詳細的說明和設計，在一些已經(jīng)很成熟和完美的單元模塊，我們將采用比較成熟和性價比高的單元器件，以達到設計的要求 ，滿足設計的內(nèi)容的目的。 根據(jù)以上介紹的變頻空調(diào)室內(nèi)機的控制功能，可以看出室內(nèi)機器在整個系統(tǒng)中處于主要地位， 負責傳遞數(shù)據(jù)，并按照室外控制單元的要求進行工作，它是空調(diào)系統(tǒng)中與用戶最為密切相關的部分，對空調(diào)系統(tǒng)性能是否優(yōu)越、用戶滿意度如何起著決定性的作用，不容忽視 。 (15)室內(nèi)換熱器盤管過熱保護 。 (13)睡眠運轉(zhuǎn)控制 。 (11)24小時定時開機、關機 。 (9) 具有自檢功能，并顯示空調(diào)現(xiàn)行工作狀態(tài) 。 基于 SPCE061A單片機的變頻空調(diào)控制器的設計的論文（說明書） 10 (7) 控制百葉窗的工作狀態(tài)，調(diào)節(jié)室內(nèi)吹風是否擺風 。 (5) 控制室內(nèi)風機的運行方式，即進行風速調(diào)節(jié) 。 (3) 接受遙控器傳來的信號，并判斷用戶要求是否合理 。 、 首先明確 變頻空調(diào) 設計的 主要 內(nèi)容 是 ： 作為 室內(nèi)單元（ 上位機 ） 的設計，根據(jù)設計任務書的要求我們可以看出，需要設計 的模塊 有 ： (1) 檢測室內(nèi)溫度和室內(nèi)盤管溫度，計算出室內(nèi)溫度變化率 。本次設計的變頻空調(diào)由任務書可以知由上位機和下位機兩部分組成，各完成自己的控制功能和控制算法。在室外溫度較低時，它能以較高的頻率運行，因此變頻熱泵在供熱需求量高的寒冷天氣里依舊能提供足夠的供熱量，運行的熱舒適性較好，制冷亦然 。天氣越冷，房間需要的供熱量就越大，然而此時由于室外溫度低，蒸發(fā)溫度也就越低，室外機從環(huán)境中所能提取的熱量就少，因此往往不能達到供熱需求，也就是說常規(guī)定速熱泵運行的熱舒適性 較差。同時，由于采用了電子膨脹閥作為節(jié)流元件，化霜時不停機，利用壓縮機排氣的熱量先向室內(nèi)供熱，余下熱量送到室外，將換熱器翅片上的霜融化。 變頻空調(diào)器的節(jié)流是運用電子膨脹閥控制流量，它的室外微處理器可以根據(jù)設在膨脹閥進出口、壓縮機中 氣管處的溫度傳感器收集的信息來控制閥門的開啟度，隨時改變制冷劑的流量。直流變頻空調(diào)器同樣把工頻交流電轉(zhuǎn)換為直流電源，并送至功率模塊，模塊同樣受微電腦送來的控制信 號控制，所不同的是模塊輸出受控的直流電源 (無逆變環(huán)節(jié) )送至壓縮機的直流電機，控制壓縮機的排量，因此直流變頻空調(diào)器更省基于 SPCE061A單片機的變頻空調(diào)控制器的設計的論文（說明書） 9 電，噪聲更小。變頻空調(diào)器的微電腦隨時收集室內(nèi)環(huán)境的有關信息與內(nèi)部的設定值比較，經(jīng)運算處理輸出控制信號。 以下是變頻空調(diào)的基本構成圖： 圖 變頻空調(diào)的原理結構圖 ⑶ 、 我們將從這張圖上來解釋和詮釋，變頻空調(diào)制冷、制熱以及各工作的原理 。相反，當房間的制冷或制熱量較小時，壓縮機以正常速度或較低速度運轉(zhuǎn)，因此，變頻空調(diào)具有連續(xù)的制冷量的調(diào)節(jié)，使 得房間的溫度波動較小。這就是變頻的原理。由于供電頻率不能改變，定頻空調(diào)的壓縮機轉(zhuǎn)速基本不變，所以 它不能大幅度地調(diào)節(jié)制冷（熱）量，而是通過頻繁開啟和關閉壓縮機的方式來調(diào)節(jié)房間溫度的高低。 變頻空調(diào)是與傳統(tǒng)的定頻空調(diào)相比較而產(chǎn)生的概念?？刂葡到y(tǒng)包括室內(nèi)機控制電路、遙控器、室內(nèi)機顯示面板、室外機控制板電路和電源控制板電路。 (二 )、變頻空調(diào)器的組成及工作原理： ⑴ 、變頻空調(diào)設計的背景及依據(jù) 由于空調(diào)在保證工藝生產(chǎn)工程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的質(zhì)量，科學實驗環(huán)境的精確性及保證人體在生產(chǎn)過程中的工作效率和人民生活中的環(huán)境質(zhì)量等方面具有不可忽視的作用，因此，隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展和人民生活水平的提高，空調(diào)也以普通式發(fā)展為當今世界空調(diào)器行業(yè)中技術最先進的變頻式空調(diào)器。因此，必須及時除去熱交換器上的霜層。為避免因除濕導致室溫波動太大，空調(diào)器壓縮機以間歇工作方式來達到除濕的目的。除濕可以給人們提供健康的生存環(huán)境，使皮膚感覺干爽舒適，使人們的生活品位有所提高。 ⑵ 、 熱泵制熱 熱泵型空調(diào)器與單冷型空調(diào)器的不同之處是在室外機增置了一個四通換向閥，在制熱時它能使室外、室內(nèi)熱交換器（也稱蒸發(fā)冷凝器和冷凝蒸發(fā)器）的制基于 SPCE061A單片機的變頻空調(diào)控制器的設計的論文（說明書） 7 冷劑流向“轉(zhuǎn)換”，將壓縮機排出的高溫高壓的制冷劑氣體轉(zhuǎn)換流向室內(nèi)，從而達到室內(nèi)制熱的目的 。室內(nèi)空氣被分機吸入到發(fā)熱元件表面，流經(jīng)發(fā)熱元件后溫度升高。電熱制熱的原理是：空調(diào)器接通電源，發(fā)熱元件表面溫度升高。 空調(diào)器的制熱原理 ： 空調(diào)器的制熱可分為電熱制熱和熱泵制熱兩種方式。制熱的過程（熱泵型）與制冷是相反的。 空調(diào)器的制冷原理： 制冷實質(zhì) 就是能量的轉(zhuǎn)移。對制冷劑而言，壓力越低，其汽化的溫度點越高。（ 2）不可能把熱從低溫物體傳向高溫物體而不引起其他變化。一個空調(diào)系統(tǒng)一般由圖 11 所示的各部分組成，其中空氣處理裝置是實現(xiàn)熱、濕交換的核心部分。 一個既定空間內(nèi)的空氣環(huán)境，一般要經(jīng)受來自空間內(nèi)部產(chǎn)生的熱、濕和其它有害物的干擾及來自空間外部氣候變化、太陽輻射和外氣中有害物的干擾。本系統(tǒng)核心是控制算法的設計和實現(xiàn)，