家用中央空调控制器设计

/*第一章家用中央空调控制器设计(1)控制风机的转速实现对室温的控制；(2)简单的按键操作，方便用户设定温度；(3)能够显示室内实际和设定温度值；件设计主要应考虑三大部分的设计：输入电路：即参数/命令输入电路部分，主要包括：温度检测电路，键盘输入电路，时令、状态等模拟、数字信号的通道。输出电路：即各种执行机构的数字/开关量输出和显示，包括LED显示电路，风机控制家用中央空调的硬件电路原理框图如图3.1。1．单片机的介绍STC89C51RC/RD+系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单意选择，最新的D版本内部集成MAX810专用复位电路。(1)单片机的特点：a．增强型6时钟/机器周期，12时钟/机器周期8051CPUb．工作电压：5.5V~3.4V(5V单片机)/3.8V~2.0V(3V单片机)dK/8K/13K/16K/20K/32K/64K字节e．片上集成1280字节/512字节RAM/*P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉g．ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程)，无需专用编程器/仿真器，可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载用户程序，8K程序3秒即可完成一片。h．EEPROM功能j．内部集成MAX810专用复位电路(D版本才有)，外部晶体20M以下时，可省外部复wn平触发中断方式唤醒m．通用异步串行口(UART)，还可用定时器软件实现多个UART。(2)STC89C52芯片Vcc：电源引脚。正常操作、空闲、掉电以及对FLASHROM编程或校验时的工作电压。/*P3.0(RXD)：串行数据接收(输入)端P3.1(TXD)：串行数据发送(输出)端 P3.7(RD)：外部数据存储器读选通信号，低电平有效P校验接收一些控制信号。RST：复位信号输入端，高电平有效。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周 EN 而执行其他操作时PSEN无效/*引脚电平状态，当该引脚为高电平时，从片内程序存储器取指令，只有当程序计数器PC超出片内程序存储器地址编码范围时，才转到外部程序存储器取指令；当该引脚为低电平时，一律从外部程序存储器取指令。XTAL2：片内晶振电路反相放大器输出端。(1)RS232串口通信芯片串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议(不要与通用串行总线UniversalSerialSS端驱动器输出正电平在+5~+15V，负电平在-5~-15V电平。当无数据传输时，线上为TTL，工作电平在+3~+12V与-3~-12V。由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以20kb/s。RS232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的，其驱动器负载为3~(2)串口通信电路设计串口通信的概念非常简单，串口按位(bit)发送和接收字节。尽管比按字节(byte)20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米 ab止位和奇偶校验。1．温度传感器的选择/*B传感器DS1820的基础上改进开发的，它的优势在可组网特性和可编程提高测温精度两个方(1)独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条端口线即可实现(2)测温范围－55℃~＋125℃，固有测温分辨率0.5℃。(3)支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点测温。(4)工作电源：3~5V/DC。(5)在使用中不需要任何外围元件。(6)测量结果以9~12位数字量方式串行传送。(7)不锈钢保护管直径Φ6。(8)适用于DN15~25，DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温。(9)标准安装螺纹M10X1，M12X1.5，G1/2任选。(10)PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线，便于与其它电器设备连接。以有更加宽广的应用领域，但是对于空调行业，一般而言，0.5摄氏度的精度是足够的。BB始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输。DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31字节/*静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信，实时时钟/日历电路提供秒、分、时、M2．键盘电路处理程序的关键是如何识别键码，微型计算机对键盘控制的办法是“扫描”。根据微型计算响应的中断服务程序，对键盘进行扫描，判别键盘上闭合键的键号，并做相应的处理。若无键按下，CPU执行主程序或处理其他事务。这样节省了大量的空扫描时间，进而提高了计算在此次设计中，采用了矩阵的接法，把多个按键(接在P2[0]~P2[3])的接地端连在一起，分别接在P2[4]、P2[5]上面，这种复用的设计方法可缩减I/O口的使用量，这里占(1)LED显示器LEDLightEmittingDiode数码型显示器件，的应用。/*LED共阴LED显示器。(2)显示电路极为低电平时，导通，5V电压加到数码管的公共端。2．风机控制电路(1)PWM脉冲宽度调制(PWM)是英文“PulseWidthModulation”的缩写，简称脉宽调制。它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用于测量，通信，功率控制与变换等许多领域。脉冲宽度调制(PWM)是一种对模拟信号电平进行号的电平进行编码。根据相应负荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化M(2)直流电机PWM调速控制用电枢电压控制法，用PWM便是常用的改变电枢电压的一种调速方法。/*期内接通和断开的时间比(占空比)来改变直流电机电枢上电压的"占空比"，从而改变平均系统。启停时对家用中央空调模糊PID控制器的软件设计按键输入的处理、定时关机等。家用中央空调系统处于制冷模式，温度偏差=实际温度－设定温度。考虑到一般的设定温度在18℃~30℃之间，而室内温度的范围一般为15℃~40℃，其温度偏差的范围为-3℃~22℃之间，其差值为25℃。温度偏差变化率=前次温度偏差－本次温度偏差。由于考虑到一般空调的制冷能力设定温度误差变化率为0℃~7℃。系统处于制热模式，为了使制冷模式温度偏差的范围为-3℃~24℃；温度误差变化率为O℃~7℃。K设计PID控制模块时预先设定好PID参数。一般对温度的PID控制比例益P为KTT20%~60%；积分时间常数i为180~600S；微分时间常数d为3~180S，在软件编程时可探索式的在这个范围内设定常数。增量式PID算法流程图如图3.8。2．模糊控制模块的设计U为具有不同占空比的脉宽调制信号f。(1)输入输出变量的模糊化/*ee温度模糊控制的输出变量Uf模糊集及其论域定义6K=3)，量化因子125=0.24。6K=为(-3，3)，量化因子27。UU简记为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，输出变量f脉宽调制的占空比为0%-100%，对称地映射为7个整数，量化级别为(-3，3)。(2)建立模糊规则表ff制规则，控制规则是专家知识或长期实验数据的总结。(3)求模糊控制表E=AEC=BifiandE=AEC=B/*ABC式中i、j、ij为其论域上的语言值，根据Mamdani推理法，上述模糊规则可以用R=UABCijijij(2.16)ABC根据己知的模糊量i和j，通过模糊合成运算即可求得模糊输出量ij：C=(AB)oRijij(2.17)根据上述方法求出每种输入状态下的模糊输出U后，最后决策用重心法将U转化为由量化论域表示的实际值u，则求得模糊控制表如表3.2。表是一个7×7的矩阵，控制表逐行编写在程序中，要求得精确的输出电压Uf