小型户式水冷螺杆中央空调控制界面器的设计 毕业设计论文.doc

小型户式水冷螺杆中央空调控制界面器的设计第一章 绪论1.1 引言空气调节（简称空调），就是把经过一定处理的空气，以一定的方式送入室内，使室内空气的温度，相对湿度，清洁度和流动速度等控制在适当的范围内以满足生活舒适和生产工艺需要的的一种专门技术。中央空调系统是由一台主机（或一套制冷系统或供风系统）通过风道送风或冷热水源带动多个末端的方式来达到室内空气调节的目的的系统。中央空调系统的工作过程是一个不断进行能量转换以及热交换的过程。按照主机的类型可以把空调分为压缩式和吸收式两大类。其中压缩式包括活塞式，螺杆式（分单螺杆和双螺杆两种），离心式和涡旋式。在中央空调系统中，使用各种形式的冷水机组。螺杆式冷水机组以其对变工况运行有较好适应性，对气体带液运行不敏感，转速高，体积小，重量轻，动力平衡性好，零部件少，尤其易损件少等特点优势广泛应用于商业和工业中央空调系统中，十几年来，国内企业不断从欧美等发达国家引进、消化、吸收冷水机组设计技术和制造工艺，使螺杆式冷水机组水平得到显著提高。在螺杆式冷水机组中，对系统性能影响最大的主要是螺杆式压缩机、蒸发器、凝冷器和节流装置等的性能，因此，要提高冷水机组性能，除了要提高各部件的性能，同时也要分析研究各种影响因素，并对其进行优化组合。1.2 螺杆式冷水机组现状及性能特点螺杆式制冷压缩机被广泛应用于空调、冷冻、化工、水利等各个工业领域，是制冷领域的最佳机型。螺杆式冷水机组应用于商场，写字楼，工厂，餐饮娱乐，宾馆，医院等，据资料显示，在空调领域，螺杆式冷水机组在中央空词系统主机中所占的份额逐年上升，而活塞式、演化锂式等空调主机所占份额则逐年下降。一方面，螺杆式冷水机组牢固地占据着中小型中央空调系统主机的主导地位，另一方面，它逐步蚕食着大型中央空调系统中离心式压缩机的份额。空调用螺杆式压缩机的市场潜力巨大，是单台制冷量100。3c00kw空调系统中的最佳机型。目前，螺杆式冷水机组应用广泛的主要原因是：a)螺杆式压缩机能量调节范围宽，负荷适应性强，对湿压缩不敏感b)运转时力矩变化小，动力平衡性好，易损件少，振动小，运行可靠，寿命长；c)转速高，输气脉动小，零部件少，结构简单，紧凑，质量轻，体积小；d)无吸、排气阀，流动阻力小；余隙容积小；喷油运行，排气温度低，因而容积效率高；e)操作简便，易于实现自动化。螺杆式压缩机与电动机在大致5090负载率时效率最高。当压缩机和电动机负荷低于50时，效率急剧下降。对定水流量的螺杆式冷水机组，部分负荷时由于冷凝和蒸发器的单位负荷换热面积增加，制冷剂和冷冻水、冷却水的换热温差减少；同时由于冷冻水、冷却水进出水温差减小，使机组的冷凝温度下降，蒸发温度升高，从而使机组的效率提高。以国产某品牌冷水机组为例，当机组在约55冷负荷时，机组的能效比最高，最省电，100冷负荷时，机组的能效比约下降20。1.3 螺杆式冷水机组的构成螺杆式冷水机组主要由制冷剂，压缩机，换热器（冷凝器，蒸发器），节流元件，控制系统及管路附件等构成。制冷剂是冷水机组赖以工作的介质，冷水机组工作的原理就是利用制冷剂的状态变化，将环境中的热量从需要冷却的场所转移到大气中。压缩机由电动机驱动，对制冷剂做功，吸入在蒸发器中蒸发的低温低压制冷器蒸汽，压缩为高温高压的过热制冷剂蒸汽，由于温度高，因此在冷凝器中与外界进行热换才有可能。冷水机组系统换热器主要为冷凝器与蒸发器。冷凝器主要有风冷式，水冷式及蒸发冷却式三种，冷水机组中主要采用风冷式与水冷式。蒸发器主要有干式，满液式及降膜式三种，常用蒸发器为干式和满液式。蒸发器的作用是将需冷空间的热量通过换热介质-冷水的传递，在蒸发器中与制冷剂进行热量交换，制冷剂由液态吸热后变为气态，被压缩机吸入，进行制冷循环。冷凝器的作用是将需冷空间的热量通过换热介质-冷水与制冷剂的传递，再由制冷剂与环境中的冷却水或空气进行交换，最终将热量排向大气。节流元件的功能是节流降压，调节流量，控制过热度，控制蒸发器制冷剂液位等，不同形式的节流元件具有不同的功能。控制系统是冷水机组重要的组成部分，对制冷系统的运行起着调节，监控，保护等功能。随着冷水机组自动化控制水平的不断提高，控制系统的复杂程度亦日益增大。控制系统从早期的机电式发展为电子式，控制系统的核心也从最初的单板机发展到单片机，plc及电子计算机，运算速度越来越快，控制精度也越来越高，用用户界面十分友好。【1.4 螺杆式冷水机组发展方向（1）空调专用的开启式螺杆制冷压缩机及冷水机组a)空调专用的开启式螺秆压缩机在空调系统中，可按以下两个思路开发空调专用压缩机：由于空调系统的工况固定，所以螺杆压缩机的内容积比无需调节，固定在25即可，因此，可以省去内容积比调节滑闷及其相应的控制机构、油路系统等；制冷用螺杆式压缩机为了兼顾空调至低温之间的各个工况，一般是按内容积比25设计径向排气口，按内容积比50设计轴向排气口，而空调专用压缩机则可统一按内容积比25设计径向排气口和轴向排气口以减少螺杆式压缩机的过压缩情况，提高压缩机的效率。因此，空调专用螺杆式压缩机的效率在理论上应高于制冷用压缩机。虽然名日开发空调专用的螺杆式压缩机，但其工作量并不太，转子、轴承、机体等关键部件及其工装、模具等无需改动，标准化程度高，设计、制造见效快。 b)空调专用开启式螺杆冷水机组空调专用螺杆式冷水机组完全可以采用喷液冷却方式，因为在空调工况下，压比小，排气温度低，油冷却的负荷小，只需喷人少量制冷剂藏体即可达到降低排温的目的；改变传统的液体冷却机组布置方式，将压缩机、电机置于蒸发器上，缩短吸气管长度及减少弯头数量以减小有害吸气过热，提高制冷量；与半封闭螺杆冷水机组类似，减小油分直径及体积，并将油分置于换热器上，使机组的体积进一步缩小。采用引射技术使进入换热器中的油回到压缩机中。尽快开发空调专用的螺杆式冷水机组是制冷行业的一个发展方向。（2）采用除r22以外的其它工质目前，螺杆式冷水机组中主要采用r22为工质，由于2030年期限的临近，未来5年内，采用其它工质的冷水机组将会越来越多。a)采用r717的螺杆式冷水机组武冷开发了一系列采用r717为工质的螺杆式氨冷水机组，该系列机组采用了国际先进的bphe不锈钢激光焊接的板式换熟器作为蒸发器和冷凝器，相较普通壳管式换热器其体积缩小了80%。b)采用rlma的螵杆式冷水机组r134a的单位容积制冷量较小，对速度型的离心机其影响相对较小，而对螺杆机，不宜以增大压缩机的物理尺寸为代价来换取冷量的提高，只宜采用增速的方法。上海联合开利生产的30y30hxc半封闭螺杆式冷水机组就采用了r134a，该机组的压缩机采用航空齿轮agmal2增速，阳转子转速可达60009000rtmin，一方面弥补了r134a单位容积制冷量较小的不足，另一方面缩短了压缩机的长度，利于组成多机头机组。该机组还采用了满液式蒸发器，用电子膨胀阀控制供液。（3）采用变频控审l的螺杆式冷水机组变频控制主要有以下几个优点：a)螺杆式压缩机的滑阀式或柱塞式能量控制方法，其实质是吸气旁通方式，变频控制可以得到相对更高的效率；b)当热负荷变化时，螺杆式冷水机组将增减负载或反复地启停压缩机，对电网造成冲击的同时还增加了耗电量并减少了压缩机的使用寿命，而变频控制则可以避免这种情况，压缩机运行更平稳、更经济，使用寿命更长；c)压缩机启动时可降频启动，避免较大的峰值冲击电流，同时还减少了耗电量；d)当压缩机物理尺寸固定时，可以用超频的方式在一定范围内增加压缩机的制冷量。随着变频器价格的不断降低，变频控制将首先应用到单机头或多机头半封闭螺杆冷水机组中，最终成为其最佳控制方式并为广大用户所接受。（4）风冷螺杆式冷水(热泵)机组从制冷原理上说，风冷螺杆式冷水(热泵)机组的冷凝温度大大高于水玲机组的冷凝温度，故其轴功率提升较多，同时其制冷量下降，是一种不节能的机型。计算表明，对r22工质，风冷机组的轴功率较水冷机组提高了约25，同时制冷量下降约lo。之所以说风冷螺杆式冷水(热泵)机组是一个发展方向，是基于以下两点理由：a)未来20年内，中国将有80的城市缺水，如何有效地减少水的消耗量将是中国经济发展的当务之急；b)西部将成为中国新的经济增长点，而西部大多数地区都缺水。所以风冷螺杆式冷水(热泵)机组是一种非常适应中国国情的机型，具有广阔的应用前景，近几年的中国国际制冷展充分体现了这一点。（5）大温差螺杆式冷水机组根据jbt43291997容积式冷水(热泵)机组可知，冷水机组蒸发器进出水温差为5，大于5则称为大温差冷水机组。空调系统应用经验表明，增大供回承温差，将减少循环水流量，在保证水阻力相同的前提下缩小管道直径及减少保温材料消耗，减小水泵流量，但对系统的末端设备如风机盘管等，其换热面积需要逐渐增加。因此。对整个空调系统需全面考虑以分析其经济性选择合适的温差。对螺杆式冷水机组，冷冻水进出口温差越大，则对数平均温差越大，换热面积越小。但为了保证换热效果，必须保证管内流速，因此换热器的每流程换热管数将减少，流程数将增加，对端盖的密封性能要求较高。由于流程数增加，冷冻水侧的阻力将增加，因此需适当降低管内流速，在阻力不大的前提下确定管内流速复核传热系数，并适当增加其面积。【5】1.5 结论对于螺杆式冷水机组的设计而言，它需要考虑许多问题诸如：性能，结构，安全，质量，操作等。而控制器的设计最理想的是采用单片机控制螺杆机组，能方便的按照实际需要提供相应的硬件配置，相较比plc更显专业实惠。而且采用单片机控制水冷螺杆机组控制方便，组态简单，灵活性大。大幅度提到了被控温度的指标，从而能够大大的提高产品的质量。40第二章 中央空调的基本原理2.1 中央空调原理空调制冷系统，主要是由制冷压缩机，冷凝器，蒸发器和节流膨胀阀四基本部件组成。他们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断的循环流动，发生状态变化与外界进行热量交换。在制冷系统中蒸发器是输送冷量的设备：制冷剂在其中吸收水的热量，使其成为冷冻水，以实现制冷；压缩机是心脏，起着吸入，压缩，输送制冷剂蒸汽的作用；冷凝器是发出热量的设备，将制冷剂的热量一起传递给冷却水或空气带走；节流阀对制冷剂起节流降压作用，同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。图2.1 中央空调工作原理图2.1 中央空调部件1.制冷主机制冷主机通过压缩机让制冷剂迅速冷冻循环水的温度快速降低（一般经过制冷主机制冷后的水温在7左右），这是中央空调冷源提供的地方，通过制冷主机冷冻的冷媒水由冷冻水泵送入空调房间。(1) 冷冻水泵。制冷主机的制冷剂被降到冷却水的温度后，经过节流阀，温度变的更低，这时用水将冷量带走，这部分水称为冷冻水，冷冻水带走制冷剂的冷量后，再到空调系统末端（如风机盘管，空调机组）与空气换热，温度升高后再回到冷水机组内带走制冷剂冷量，这样构成冷冻水循环系统，在这个系统上的泵称为冷冻水泵。(2) 冷却水泵。制冷剂在冷水机组里循环，经过压缩机是温度升高，这时用水将温度降下来，这部分水称为冷却水，冷却水通过冷冷却水泵把制冷主机所产生的热量带走，再经过冷却塔把热量释放到空气中，然后回到冷水机组，这样构成一个冷却水循环系统，在这个系统上的泵是冷却水泵。要清楚，空调系统通过三个循环把室内的热量传到室外：冷冻水循环，制冷剂循环，冷却水循环。2.冷却塔冷却塔是利用水和空气的接触，通过蒸发作用来散去制冷主机所产生的废热的一种设备。通过冷却水泵将温度较高的水送上冷却塔，通过冷却塔喷头，让水自上而下流动自然散热；另一方面，通过冷却风机加快水的蒸发，让水温降低。温度降低后的冷却水再次循环进入制冷主机，带走制冷主机产生的废热，如此循环14。机组在能量调节方式上由微电脑控制，室外机组的变频式压缩机根据室内冷热负荷的变化，自动调节压缩机的工作状态，以满足室内冷热负荷的要求。第三章 中央空调系统的控制硬件设计3.1 硬件的总体设计选用at89c51单片机为中央处理器，通过温度传感器ds18b20对空气 进行温度采集，将采集到的信号传输给单片机，有单片机控制显示器，并比较采集温度与设定温度是否一致，然后驱动空调机的降温系统对空气进行处理，从而模拟实现空调温度控制单元的工作情况。在整个设计中，涉及到温度采集电路，驱动控制电路，显示电路，键盘电路和电源的设计等电路。其中单片机的控制程序是起到各个电路之间的相互协调，控制各个电路正常工作的至关重要的作用。其方框图如图3.1所示:89c51键盘空气加热驱动控制显示部分驱动控制制冷温度传感器如图3.1 总体设计图 控制简单，思路清晰，各个单元模块的相互衔接比较简单，同时成本廉价哦，用的各种器件都是常用器件，具有使用性。3.2单元电路的设计3.2.1 温度采集电路设计本系统的温度采集系统主要是数字传感器ds18b20，如图3.1所示。图 3.1 温度采集电路本设计以ds18b20为传感器，at89c51单片机为控制核心组成的温度巡回相连。在ds18b20接入系统之前，应分别从激光rom中读出其序号，然后分别赋予在系统的编号1至n.并用液晶显示器显示出来。温度检测系统原理图如图3-1所示，采用外接电源方式供电。为保证在有效的ds18b20时钟周期内提供足够的电流，我们用一个电阻r1和at89c51的一个i/o口(p0.0)来完成对ds18b20总线的上拉。当ds18b20处于写存储器操作和温度ad变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。采用外接电源供电方式时vcc接外部电源，gnd接地，i/o与单片机的i/o线相连。在本设计中，我采用了单个ds18b20测室内温度，并把它直接与单片机的i/o相连，将测到的温度值送入cpu并与设定的温度值做比较，然后通过cpu来控制负载电路的工作。一般来说cpu对ds18b20的访问流程是：先对ds18b20初始化，在进行rom操作命令，最后才能对存储器和数据操作。ds18b20每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议，如主机控制ds18b20完成温度转换这一过程，根据ds18b20的通信协议，须经三个步骤：每一次读写之前都要对ds18b20进行复位，复位成功后发送一条rom指令，最后发送ram指令，这样才能对ds18b20进行预定的操作。3.2.2 lcd显示电路设计在本设计中，我采用的是液晶显示器ampire128x64 如图3.所示图3.2 lcd电路图液晶显示器每个接口都有具体的意义，下面来介绍它们各自的功能及作用。 cs1:片选择信号，低电平时选择前64列。接单片机p3.6 cs2:片选择信号，低电平时选择后64列。接单片机p3.5 gnd:逻辑电源地。 vcc:逻辑电源正。 v0 :lcd驱动电压，应用时在vee与v0之间加一2k可调电阻。 rs :数据指令选择：高电平：数据do至d7将送入显示ram; 低电平：数据d0至d7送入指令寄存器执行.接单片机p3.3 r/w:读写操作：高电平，读数据；低电平，写数据。接单片机p3.3 e ：读写使能，高电平有效，下降沿锁定数据。接单片机p3.2 db0:数据输入输出引脚。接单片机p2.0 db1:数据输入输出引脚。接单片机p2.1 db2:数据输入输出引脚。接单片机p2.2 db3:数据输入输出引脚。接单片机p2.3 db4:数据输入输出引脚。接单片机p2.4 db5:数据输入输出引脚。接单片机p2.5 db6:数据输入输出引脚。接单片机p2.6 db7:数据输入输出引脚。接单片机p2.7 rst:复位信号，低电平有效。接单片机p3.7 vout:lcd驱动电源。 液晶显示模块输入高电平复位，然后液晶显示器的内部会有5ms的缓冲，下一步lcd液晶显示屏进行初始化，由at89c51控制液晶显示模块，写入程序，屏幕首先清屏，清屏完后，然后显示文字。3.2.3 故障采集及报警电路设计本设计中要采集一些故障，并检测出来。比喻说，水塔里面水的液位，水泵过载以及飞机过载。这些故障一旦发生，对整个控制系统有很大的影响，所以必须采集这些可能发生的故障，并检测出来，然后通过报警电路提醒用户。本设计中采用电位器模拟来进行仿真，原因是proteus仿真软件里没有检测水位的压力传感器，以及检测水泵风机过载的传感器。图3.3 水位报警电路图图 3.5水泵报警电路图图3.6 风机报警电路图图为故障采集电路，采集的是一些电压值。我们先设定一个电压范围，然后只要是不在这个范围之内的电压值。有图的发光二极管就会闪起来。这就表示报警了，同时也说明整个控制系统故障存在。我们可以改变电位器的电压，只要电压值不在设定范围内，我们就会观察到发光二极管亮了，这样就是故障采集及检测报警的整个过程。3.3 元器件选择3.3.1 模数转换芯片tlc1543本设计采集到的信号都是一些模拟信号，单片机不能识别这些模拟信号，这就要求对这些采集到的信号进行转化，本设计中我采用的模数转换芯片是tlc1543如图所示：图3.5 tlc1543管脚图tlc1543是美国t1公司生产的多通道，低价格的模数转换器。采用串行通信接口，具有输入通道多，性价比高，易于和单片机接口的特点，可广泛应用于各种数据采集系统。tlc1543为20脚dip封装的coms10位开关电容逐次a/d逼近模数转换器，引脚排列如图所示。其中a0至a11为11个模拟输入端，ref+和ref-为基准电压正负端，cs为片选端，在cs端一个下降沿变化将复位内部计数器并控制和使能address，i/o clock和data out，address为串行数据输入端，是一个4位的串行地址用来选择下一个即将被转换的模拟输入或测试电压。data out为a/d转换结束三态串行输出端，它与微处理器或外围的串行口通信，可对数据长度或格式灵活编程。i/o clock为数据输入输出提供同步时钟，系统时钟由片内产生。芯片内部有一个14通道多路选择器，可选择11个模拟通道或3个内部自测电压中的任意一个进行测试。片内设有采样保持电路，在转换结束时，eoc输出端变高表明转换完成。内部转换器具有高速，高精度和低噪音的特点。tlc1543的工作时序：其工作过程分为两个周期：访问周期和采样周期。工作状态有cs使能或禁止，工作时cs必须置低电平。cs为高电平时i/o clock，address被禁止，同时data out为高阻状态。当cpu使cs变低时，tlc1543开始数据转换，i/o clock ,address使能，data out脱离高阻状态。随后，cpu向address端提供4位通道地址，控制14个模拟通道选择器从11个外部模拟输入和3个内部自测电压中选通1路送到采样保持电路。同时，i/o clock输入时钟时序，cpu从data out 端接收前一次ad转换结果。i/o clock从cpu接收10个长度的时钟序列。前四个时钟用4为地址从address端转载地址寄存器，选择所需的模拟通道，后6个时钟对模拟输入的采样提供控制时序。模拟输入的采样起始于第4个i/o clock的下降沿，而采样一直持续6个i/o clock周期，并一直保持到第10个i/o clock下降沿。转换过程中，cs的下降沿使data out引脚脱离高阻状态，并启动一次i/o clock的工作过程。cs的上升沿终止这个过程并在规定的延迟时间内使data out引脚返回高阻状态，经过两个系统周期后，禁止i/o clock和address端。3.3.2 温度传感器根据中央空调的工作原理，设计中需要采集温度，这就要求需要温度传感器，本设计中我采用的温度传感器是ds18b20 其结构如图3.6所示： 图3.6 温度传感器ds18b20要求对温度与温度有关的参数进行检测，应该考虑用然电阻传感器。按照热电阻的性质可分为半导体热电阻和金属热电阻两大类，前者称为热敏电阻，后者为热电阻。半导体热敏电阻是利用一些半导体材料的电阻值随温度的升高而减小的特性做成的，大多数的半导体热敏电阻具有负温度系数。负温度系数的热敏电阻的特点：在工作范围内电阻值随温度升高而降低。可以满足40摄氏度到90摄氏度测量范围，具有灵敏度高，电阻值高，体积小，结构简单，价格低廉，化学稳定性好以及使用寿命长等优点；但其互换性较差，而且线性度也很差，不能直接用于a/d转换，应该用硬件或软件进行线性度补偿。金属热电阻中属铂电阻和铜电阻最为常用，这里以铂电阻为例。铂电阻的物理化学性能在高温和氧化介质中很稳定，它能用作工业测温元件，且此元件的线性度较好。毕竟其电阻与温度为非线性关系，且成本太贵，不适合做普通设计。集成温度传感器是利用晶体管的pn结的电流电压特性与温度的关系，把敏感元件，放大电路和补偿电路等部分集体化，并把它们封装在同一壳体里的一种一体化温度检测元件。它除了与半导体热敏电阻一样体积小，反应快的优点外，还具有线性好，性能高，价格低等特点。如ds18b20智能温度控制器。单线数字温度传感器ds18b20简介：新的“一线器件”体积更小，使用电压更宽，更经济化，数字化。一线总线独特而且经济的特点，使用户轻松地组建传感网络，为测量系统的构建引入全新概念。此传感器应用于电路且便于设计。在本设计中我采用的是集成温度传感器ds18b20,其电路简单可靠，不需要a/d转换，直接可以与单片机相连。目前常用的微机与外设之间进行的数据通信的串行总线主要有 i 2c 总线， spi 总线等。其中 i 2c 总线以同步串行 2 线方式进行通信（一条时钟线，一条数据线）， spi 总线则以同步串行 3 线方式进行通信（一条时钟线，一条数据输入线，一条数据输出线）。这些总线至少需要两条或两条以上的信号线。而单总线（ 1-wire bus ），采用单根信号线，既可传输数据，而且数据传输是双向的， cpu 只需一根端口线就能与诸多单总线器件通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。 因而，这种单总线技术具有线路简单，硬件开销少，成本低廉，软件设计简单，便于总线扩展和维护。同时，基于单总线技术能较好地解决传统识别器普遍存在的携带不便，易损坏，易受腐馈，易受电磁干扰等不足，因此，单总线具有广阔的应用前景，是值得关注的一个发展领域。 单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换，控制都由这根线完成。主机或从机通过一个漏极开路或三态端口连至数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其它设备使用总线。单总线通常要求外接一个约为 4.7k 的上拉电阻，这样，当总线闲置时其状态为高电平。ds18b20 数字式温度传感器，与传统的热敏电阻有所不同的是，使用集成芯片，采用单总线技术，其 能够有效的减小外界的干扰，提高测量的精度，同时，它 可以直接将被测温度转化成串行数字信号供微机处理，接口简单， 使数据传输和处理简单化。 部分功能电路的集成，使总体硬件设计更简洁，能 有效地降低成本， 搭建电路和焊接电路时更快，调试也更方便简单化，这也就 缩短了开发的周期 。ds18b20 单线数字温度传感器，即“一线器件”，其具有独特的优点：（ 1 ）采用单总线的接口方式 与微处理器连接时 仅需要一条口线即可实现微处理器与 ds18b20 的双向通讯。 单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。（ 2 ）测量温度范围宽，测量精度高 ds18b20 的测量范围为 -55 + 125 ； 在 -10+ 85c 范围内，精度为 0.5c 。 （ 3 ）持多点组网功能 多个 ds18b20 可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。（ 4 ）供电方式灵活 ds18b20 可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外部电源，从而 使系统结构更趋简单，可靠性更高。（ 5 ）测量参数可配置 ds18b20 的测量分辨率可通过程序设定 912 位。（ 6 ） 负压特性 电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。ds18b20 具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围，适合于构建自己的经济的测温系统，因此也就被设计者们所青睐图图3.7 ds18b20内部结构图第四章 中央空调控制系统软件设计4.1 软件的设计原理及所有工具 本设计中采用的处理器是at89c51单片机，由此可采用c语言进行编写程序。c语言常用来编制与系统硬件相关的程序，如访问i/o端口，中断处理程序，实时控制程序，实时通信程序等，而数学运算程序也适合用c语言进行编写，同时也可以提高编程效率和应用程序的可靠性。和以往的80c51单片机不同，at89c51具有在线调试和下载功能，它由支持at89c51的开发工具包keil uversion2.0开发系统来提供。也就是说，在用户系统保留at89c51的情况下，通过开发系统与at89c51的串行接口通信，直接对用户系统进行调试，并在调试完成后将调试好的程序下载到at89c51中。keil uversion2.0开发系统提供四项功能：编译，下载，调试，模拟，分别有keil uversion2.0提供的编译器，在线串行下载器，调试器和模拟器来实现。keil uversion2.0编译器可windows系统操作下直接使用，编译程序，并生成16进制文件和列表文件。串行下载器是一个软件程序，它允许通过标准pc机上的串口串行下载程序到片内的8k存储器中，调试器采用windows系统，允许用户使用at89c51的uart串行接口在芯片上调试代码执行。在典型调试对话中，调试器提供对片内所以外围设备的访问，单步和设置断点的代码执行控制方式。模拟器采用windows系统，能完全模拟at89c51的所有功能。模拟器使用简单，结合了许多标准调试特征，包括多段点，单步以及代码执行跟踪等能力。主程序功能单一化，只对各子程序进行控制，调动，使整个程序成为有机的整体。软件主程序是系统的监控程序，主要工作流程为：系统在上电以后进行初始化状态，将系统中所以的接口模式，状态以及有关的存储单元值置成初始状态，然后恢复at89c51的p1口控制输出的工作状态4.2 程序的设计4.2.1 主程序的设计本设计主程序流程图如图4.1所示。程序启动后，首先清理系统内存，然后对温度进行采集，通过温度采集芯片内部转换后，传输到单片机，由单片机控制显示设备，显示现在得温度，然后系统进入待机状态，等待输入一个设定的温度，系统将设定的温度与现在得温度进行比较，得出结果，启动制冷系统或加热系统。开始系统复位初始化子程序ds18b20温度采集子程序显示子程序加温降温控制图4.1 主程序流程图主程序如下：void main(void) /int a,b; initlcd(); jinru(); delaylong(10000); delaylong(10000); delaylong(10000); delaylong(10000); delaylong(10000); delaylong(10000); initlcd();/清屏 init_ds18b20(); /温度传感器初始化 init_ds18b201(); /温度传感器初始化 while(1) ;显示界面程序 while(1) xianshi: initlcd();/清屏 chushihuajiemian(); while(1) ser();/串口发送 dianya(); wenduxianshi();报警程序 if(tempsx)|(temp0sx)|(tempxx)|(temp0dsx)|(tempbv1dsx)|(tempvv1dsx)|(tempv1dxx)|(tempbv1dxx)|(tempvv10;i-) data = 0; / 给脉冲信号 dat=1; data = 1; / 给脉冲信号 if(data) dat|=0x80; delay(8); return(dat);写一个字节程序：writeonechar(unsigned char dat) uchar i=0; for (i=8; i0; i-) data = 0; data = dat&0x01; delay(10); data = 1; dat=1; delay(8);读取温度程序：int readtemperature(void) uchar a=0; uchar b=0; int t=0; float tt=0; writeonechar(0xcc); / 跳过读序号列号的操作 writeonechar(0x44); / 启动温度转换 init_ds18b20(); writeonechar(0xcc); /跳过读序号列号的操作 writeonechar(0xbe); /读取温度寄存器等（共可读9个寄存器） 前两个就是温度 a=readonechar();/低位 b=readonechar();/高位 t=b; t=8; t=t|a; tt=t*0.0625; t= tt*10+0.5; /t= 256; return(t);本程序的设计思路：首先将温度传感器初始化，然后稍微延时一下再判断初始化是否失败。之后就给脉冲信号读字节，再读取温度信号启动温度转换将温度信号转换为正常温度数据。4.2.3 显示程序的设计本设计的显示程序流程图如下：返回开始 上电复位延时5ms初始化lcd清屏显示显示文字图4.3 温度显示程序流程图液晶显示模块输入高电平复位，然后液晶显示器的内部会有5ms的缓冲，下一步lcd液晶显示屏进行初始化，由at89c51控制液晶显示模块，写入程序屏幕首先清屏，清屏完后，开始显示文字。具体显示程序如下： void wenduxianshi(void) init_ds18b20(); /温度传感器初始化init_ds18b201(); /温度传感器初始化if(readtemperature()=0) while(readtemperature()=0); /temp=temp; if(readtemperature1()=0) while(readtemperature1()=0);/ temp0=temp0; if(readtemperature()!=0) temp=readtemperature(); if(readtemperature1()!=0) temp0=readtemperature1();/temp=756;temp1=temp/100;adc0=temp1;temp2=temp/10%10;adc1=temp2;temp3=temp%100%10;adc2=temp3;temp4=temp0/100;adc3=temp4;temp5=temp0/10%10;adc4=temp5;temp6=temp0%100%10;adc5=temp6;/显示第一个温度water_herizon(temp1,0,24,0);water_herizon(temp2,0,32,0);water_herizon(temp3,0,48,0);/显示第二个温度water_herizon(temp4,0,24,1);water_herizon(temp5,0,32,1);water_herizon(temp6,0,48,1); 本显示程序首先将液晶显示器初始化，然后读取信号将信号进行处理一一显示。4.2.4 控制程序的设计 温度控制执行子程序的任务是检测由温度当前温度值是否在温度设定值的允许范围内，若当前温度大于设定温度的允许范围，表示当前温度过高，立即向温度控制电路发出降温命令，若当前温度小于设定温度的允许范围，表示当前温度过低，立即向温度控制电路发出升温命令。结束发出升温命令初始温度控制端发出降温命令判断温度是否过低？判断温度是否过高？当前温度加偏差温度设置温度加偏差温度开始本设计的控制程序流程图如图4.4所示：图4.4 控制程序流程图控制程序如下： while(1) shezhi: initlcd();/清屏shezhijiemian(); while(1) / 显示下限 if(b=0)while(b=0);xx=xx+1;if(c=0)while(c=0);xx=xx-1; /下限显示 water_herizon(xx/100,0,24,0); water_herizon(xx%100/10,0,32,0); water_herizon(xx%100%10,0,48,0);/上限显示water_herizon(sx/100,0,24,1); water_herizon(sx%100/10,0,32,1); water_herizon(sx%100%10,0,48,1);lcd_display168(2,0,t_zi,0);/显示t字lcd_display168(2,8,l_zi,0);/显示l/电压上限显示 water_herizon(dsx/100,4,24,1); water_herizon(dsx%100/10,4,40,1); water_herizon(dsx%100%10,4,48,1);/电压下限显示 water_herizon(dxx/100,4,24,0); water_herizon(dxx%100/10,4,40,0); water_herizon(dxx%100%10,4,48,0); 本程序根据设定温度和当前温度进行比较根据两个温度差进行判断然后进行控制处理达到控制温度的目的。第五章 通信系统的设计5.1 通信的介绍通信，指人与人或人与自然之间通过某种行为或媒介进行的信息交流与传递，从广义上指需要信息的双方或多方在不违背各自意愿的情况下无论采用何种方法，使用何种媒质，将信息从某方准确安全传送到另方。一个完整的通信系统包括传送端，接收端，转换数据的接口及传送数据的实际信道。而在本设计中的通信设计是单片机的通信设计。5.2 通信模块设计 单片机系统设计中，经常使用串口进行外部通信，因此，串口通信部分是单片机功能模块中极为重要的一部分。在实际应用中，常常遇到pc机与单片机系统的通信的问题，由于两者都具有串口，所以经常使用串口完成二者之间的数据交换。与并口相比，虽然速度较慢，单传送距离较并口会更长，因此常应用于需要较长距离通信而对速度要求不高的场所。 5.2.1单片机的串口的结构和工作方