《商场空调设备节能控制自动化系统设计》8900字

I1绪论1.1题目背景及目的近年来,随着广大人民了解我国整个国民经济政治社会快速发展以及生活品质水平的不断稳步改善提高,电气设备以及电气自动化设备制造业等行业也逐步发展得到了快速健康稳定发展。我国建筑业电气设备自动化起步较晚。随着国家对资源利用效率和环境保护的逐步重视，建筑电气设备的自动化发展越来越重要，作为节能减排的优势，必将迎来更大的发展空间。因此,将民用电气设备安全自动化控制系统的设计节能环保作为系统设计的重要突破口仍然具有一定的现实意义。本文介绍了以节能控制为设计对象的某购物中心空调设备自动化系统，设计了如何实现购物中心空调设备自动化系统的节能控制。首先，介绍了商场空调自动化的内容，并从空调自动化系统的节能优化、系统节能设备组合等方面设计了商场空调自动化的节能方案，某商场空调设备分析、空调自动化节能原理、机械组合、机械设备控制、节能控制系统接口设计、监控对象及温度变频控制顺序，本文研究的目的包括实现中央空调自动化系统的节能控制。本文对如何实现购物中心空调自动化系统的节能控制具有一定的参考意义。空调自动控制空气系统空调是一种利用自动控制空调装置,使特定可调空间内的可调空气质量环境参数温度达到一定预期值,从而可以实现整个空调系统温度调节的完全自动化,提高质量的自动控制空调系统,提高空调冷热区的空气质量,降低热耗,不仅不但可以有效节约能源,而且它还可以有效降低劳动强度,减少空调操作作业人员,提高企业劳动生产率和企业技术质量管理水平。空调系统的工业自动化应用程度提高是直接反映我国空调行业技术不断进步的重要不可组成的一部分。因此,随着自动温度调节温控技术和家用电子技术的不断发展,空调系统的自动温度调节技术应用越来越广泛。此论文中提出和采用的数据分析方式、控制原理和技术，还有在项目建筑设备系统中的控制与节能控制的方式都是通过实践进行说明的，所以很有现实性。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状国外学术界对百货商场空调设备的自动节能系统的研究由来已久。研究成果丰富，研究体系完善。我们需要在许多领域引进和借鉴智能建筑，提供高效的绿色环境。在国外，研究了智能建筑的定义及其行为，分析了智能建筑对生产力、性能和性能的影响，研究了其有效性和教学方法，阐述了绿色建筑和智能建筑的预期投资回报和方法的可持续性。报告的结论是，智能绿色建筑有望实现高生产率和可持续性。在楼宇设备电气化自动化系统建设过程中，相关人员遵循科学、合理、绿色的理念，将楼宇重要资源调整到最佳状态和配置，确保整个自动化系统的可靠性，并解决了细节问题，避免了重大损失，由于楼宇自动化系统的建立，行业相关人员可根据设备性能灵活调整。这可以减少设备故障的可能性。避免设备长时间处于过载状态，延长施工设备的使用寿命，更好地影响施工企业稳定运行状态，经济效益高，节能是电气自动化系统的明显优势。相关设计人员对控制中心的时间程序进行了适当的调整和修改，基本可以实现楼宇自动化的控制。具体来说，绿色节能主要体现在生活中的空调和照明，在为人们带来生活便利的同时，也符合现代建筑低碳环保的可持续发展理念。1.2.2国内研究现状随着我市国民经济的快速健康稳定发展和城镇居民家庭人们日常生活用品消费水平的不断稳步增长提高,大型购物中心发展迅速。购物中心的冷负荷很高,尤其是在夏天。为了有效保证商场购物服务中心内部工作环境的舒适性,空调供热系统长期使用运行基本稳定,因此,商场内的空调系统能耗已经占据了整体商场能耗的很大部分比例。此外,由于商场管理水平较低,缺乏一套科学、动态的能源管理和能效控制实施手段,商场内的空调系统普遍存在建筑能效低的潜在问题,造成巨大的建筑能源消耗浪费和巨大的建筑节能减排潜力目前,建筑节能已逐渐成为当前人们普遍关注的一个焦点,即节能低碳减排。购物中心高层建筑中的空调系统能耗不足问题已再次引起我国社会各界的高度关注。有专家学者对广州商场中央空调系统的安全节能维护改造问题进行了深入研究。随着国家对资源利用效率及环境保护的逐步重视，建筑电气设备自动化以其节能减排的优势必将迎来更大的发展空间。因此，本文以电气设备自动化系统节能为研究切入点具有一定的意义。

2总体方案设计2.1功能要求1、温度数据由温度传感器采集并传输给单片机;2、温度接收器采集的温度信号数据由单片机实时分析处理，实时液晶测温数据实时发送到LCD1602大液晶温度屏幕;3、通过LCD1602液晶屏幕完成温度数据显示;4、给定临界温度上下限温差，设置不同的上限温度，并连音频蜂鸣器，实现给定温度超限报警，启动鼓风机进行升温或降温;5、实现自动检测，自动快速报警，自动快速调整的安全功能。2.2设计思路电路模块总体上可以分为电源温度数据采集部分、中央处理器、显示控制模块、报警控制模块以及专用电机驱动模拟五个部分。以采用单片式微机控制AT98C52为控制核心集成控制电路,控制采用DS18B20传感器实现对所采集到的各种温度信号的转换。LCD1602和温度蜂鸣器同时进行报警,具体的温度显示信号的内容和报警形式由主控软件设计完成,温度模数采集由一台采用单片机内置一个数字温度传感器的DS18B20完成,模数转换方式LCD1602为插针式,也就是该系统可直接与主控的单片机进行温度传感器的连接。具体的步骤说明如下:根据其工作原理和示意图,将温度传感器和气体温度LCD1602的液晶气体显示屏分别随机地连接在一到两个单片机,通过温度传感器和DS18B20采集当前的气体温度的各种数值。处理后的温度数据通过监控单片机发送到温度液晶监控显示屏,并无需连接蜂鸣器即可设定被测温度上限和下限,实现自动超限温度报警。并自动启动风机进行升温或降温。2.3方案选择2.3.1传感器方案选择工控主机板温度变化自动检测控制模块选用DS18B20温度传感器控制模块软件。DS18B20是一种新型的高频电力数字温度传感器在世上广泛使用。其主要输出数字温度感应信号为高频温度数字信号。它具有工作范围小，硬件性能好，成本低，抗干扰能力强，精度高等特征。DS18B20是一个线性的数字温度感应器。它具有独特的单线接口模式。测范围的温度误差范围一般控制在-10℃~85℃之间，误差较小。测量温度范围一般控制在-\+0.5℃。最高精度工作范围和精度控制范围可达0.0625℃。2.3.2显示器选择方案选择LCD1602液晶视频数字显示器的控制模块作为液晶视频数字显示器的主控制系统模块。LCD1602是一种广泛应用于各种工业级别的数码液晶电视的显示文本,它可以实现同时自动识别和显示16x02或32个字符。16列与2行。LCD1602只能分别显示的是字母、数码和符号,它们可以分别显示16x2个字符,但它们也有很大的可能会有超过32个小的寄存器。它本身就具有一些滚动或者显示文字的效果,如果用户是从左到右或者说从右到左逐步地滚动或者显示文字的效果,那么它就会显示出来文字的效果简单。2.3.3单片机主芯片选择方案选用AT89C52单片机作为主控芯片。AT89C52是低电压高性能8位CMOS单片机。它与MCS-51标准指令系统兼容。该芯片集成了8位CPU和闪存单元，功能强。芯片上的4K芯片是闪存。只要申请程序的长度不少于4k，所有端口都将提供给用户。它在在5v电压编程。擦除时候只有几分钟，而AT89C52芯片提供三级软件加密码和储存。它为用户提供了一种简单，灵活，可靠的应用加密技术，可以充分保证应用或系统不会被复制。因为只有一个端口可以直接在服务器上执行读/写操作。2.4总体设计框图根据应用系统基本作用的具体设计条件，在充分保证系统基本作用实现的基础上，尽可能降低应用系统的设计成本。总体设计的基本方案主要围绕上述设计思路展开,初步研究确定系统的设计方案如下见图2-1所示。图2-1总体设计框图从示意图中我们可以清楚看出,该显示系统由一个微处理器软件模块、LCD1602字符串的液晶电视显示软件模块、DS18B20传感器控制模块、报警控制模块以及开关电机驱动模拟控制模块由其组成,方案设计必须遵循简单的设计原则。本系统设计以图AT98C52系列新型单片式主机为温度控制系统核心,实现室内温度数据采集、显示、报警以及温度调节的各项基本功能。为了更好地充分利用这种模块化系统设计管理方法,对主控单元的各个主要功能模块分别进行了逐步优化设计。系统的主要硬件组成部分主要分为五个组成部分:电压传感器的自动使用、单片机的自动控制、LCD1602液晶屏的显示、LED自动报警以及对发电机组的模拟以及空调。2.5本章小结本章主要为大家详细介绍本次设计的软件和方案设计中的硬件选型及对于信号采集渠道的选型。这些选项都是从实用性上来考虑。在下一篇文章中,介绍了该系统总体设计中需要使用的主要芯片。

3系统硬件设计3.1主控模块设计3.1.1主控模块AT89C52芯片的介绍AT89C52是一款低硬件成本的小功耗、高性能的8位的acocmosos系列通用微控制器,具有8k节的自动可编程高速固态硬盘闪存,AT98C52和引脚,可在整个企业应用系统中随时进行自动编程,适合作为企业系统常规员和应用系统程序员。AT89C52单片式主机通常需要拥有8位控制级的各种智能控制闪存和acpu和8位级的系统控制级的各种可编程32位智能闪存,为许多大型化的嵌入式控制器和移动应用程序设计提供了非常灵活高效的解决办法见本方案,如梯形图3-1所示。AT89C52具有以下四种非常标准化的闪存管理功能:8k44字节六位数据定时闪存、256字节数据闪存和rram它由32位编码数字i/o控制器和端口上的数据线、看门狗六位数字数据定时器、两个六位十字数据定时器的指针、三个16位编码数字数据定时器/六位数字计数器、6矢量串口两级片上晶体中断采用串口双工结构、全双工结构可由中断串口、片上晶体振荡器和片上中断时钟信号控制电路三个元件综合组成。在所有电源硬件关机自动重启保护模式下,存储ram的所有硬件内容,冻结一个电源关机振荡器,停止一个工作单片机的所有电源硬件停止工作,直到它的下一个工作单机所有硬件停止工作系统中断或停止系统自动重启。3.1.2主控模块电路原理图AT89C52单片机主程序模块读取DS18B20温度感应器采集的信号，对数据信号进行分析处理，将处理后的信号发到LCD模块1602，完成短信的收发，连接蜂鸣器报警控制系统，开机电动机模拟空调，如图3-1所示。图3-1电路原理图3.2温度传感器模块设计3.2.1温度传感器的介绍DS18B20温度传感器具有传统硬件封装体积小、硬件直接封装使用成本低、抗干扰能力强等多大性能特点,封装后的高产品性能可广泛应用于多种大型工业应用场合。如管式、螺杆式、磁式和磁性吸附式、不锈钢式和磁性填料式等多种应用型号,主要应用类型型号包括铸钢管式螺杆ltm8877、ltm8874等,外观设计规格尺寸可根据不同应用市场及其应用而要求有所相应改变。高炉恒压保温水冷式循环仓库隔热采暖测温、锅炉仓库隔热采暖测温、机房车间隔热采暖测温、农舍小区隔热采暖测温、洁净室恒温隔热采暖测温、弹药废料库恒温隔热采暖测温本系列工业隔热实用新型品本产品同时具有耐磨、耐冲击、体积小、使用方便等多大性能优点,多种产品的外包装可以运输多种形式等,适用于各种工作环境空间狭小的各类型工业应用领域或是各种数字化的工业温度控制计量系统测控以及仪器设备,传感器结构图如图3-2所示。图3-2温度传感器结构图3.2.2温度传感器的工作原理DS18B20的仪器读写计算时间和温度测温计算原理与DS1820相同,但计算得到的仪器温度测量值和相位数值会随仪器分辨率不同而有所变化,温度转换的延迟时间由2s缩短到750ms,测温原理如图3-3所示。例如,当计数器1的预定值降到0时,计数器1可以减去低温系数的晶体振荡器所产生的脉冲信号。增加温度寄存器1的值,重新复位加载计数器1的预置值,计数器1复位低温系数晶体振荡器所产生的高温计数脉冲信号。停止温度记录的累计值,直到2的计数器中所有的计数值均变为0。温度记录的值就是所要测量到的温度。图3-3温度传感器测温原理图3.3液晶显示屏的设计3.3.1液晶显示屏的介绍LCD1602是一个工业字符液晶显示器，能显示16x02或32个字符。LCD数控电路模块广泛应用于许多高端消费类电子产品中，如智能数字电子单片机与智能无人机的通讯接口，专用数字电子计算器，万能机电表或电度表等。液晶显示器作为一种输出器件,在单片机系统中具有以下优点:由于一个荧光信号接收器每次得到一个荧光发射信号后,LCD的每个荧光发射线节点都必须始终保持相同荧光颜色和它的照明节点亮度,因此它的颜色照明节点亮度必须是恒定的，照明是稳定的,LCD具有较高的图像质量和无闪烁。液晶电视显示器为采用数字接口显示,与传统单片式主机系统的数字接口更简单可靠,操作更方便。3.3.2液晶显示屏的电路原理图液晶显示器的工作原理是通过各种液晶显示器的内部物理电压特性作用来直接控制其视频显示工作区域的输出电压,液晶电视显示器(LCD)由于具有屏幕厚度薄、易于直接实现高清全彩视频显示的物理特点,适合于进行大规模集成电路的直接电压驱动。目前已广泛应用于小型笔记本电脑、数码相机、移动电话通讯管理工具等应用领域。原理图如图3-4。图3-4显示屏电路原理图3.4报警模块3.4.1蜂鸣器的介绍蜂鸣器是一种集成电子发出声音器，直流电源广泛软件于电脑，打印机等领域。蜂鸣器主要分为压电蜂鸣器蜂鸣器和电磁蜂鸣器。在电路中，蜂鸣器用字母“H”或“ha”表示。3.4.2蜂鸣器的工作原理图3-5蜂鸣器的工作原理3.5本章小结本章主要介绍了主要芯片的简介，其中重点介绍了DS18B20温度传感器、AT89C52单片机、液晶显示屏和蜂鸣器的元件结构及其各自的工作原理。

4系统软件设计在对要组织参加项目设计的各项目研究组的项目设计有了较为全面的了解后，首先要设计一套设计方案管理体系框架的设计方案流程图，并将整个项目设计过程划分为子模块和各模块，通过各种模块化的设计程序逐一实现所有的功能，最后将各子模块的设计与各个模块合理的连起来，构成整个项目的设计工作方案。主程序首先需要对整个温度系统过程的数据进行初始化，然后将采集到的主流温度控制命令信号传输到系统的流程图中如图4-1所示：图4-1主程序流程图4.1传感器模块设计随着现代科学信息技术的不断进步发展,汽车、空调、除湿机、干衣机等家用电器已经逐渐进入到了人们的家居日常生活,温湿度变化传感器的技术应用也越来越广泛。DS18B20作为一种新型的单总线桥式数字自动温湿度控制传感器,具有结构设计简单、控制方便、易于设计实现等诸多优点。介绍了单总线射频通信相关技术的研究发展。i2cpi总线通过两条独立同步时钟串行线(一条同步时钟串行线和一条同步数据线)之间进行同步通信,spi总线通过三条独立同步时钟串行线(一条同步时钟串行线和一条同步数据线)进行通信。DS18B20传感器软件流程图如图4-2所示：图4-2传感器模块流程图4.2标度变换的实现温度报警主程序的软件设计过程应充分考虑以下几个问题:(1)相关温度值的显示;(2)相关温度数据采样,数字滤波;(3)相关越限温度报警(5)相关温度标度值的转换。标度计算函数数值变换的主要工作目的之一也就是首先只需要把已在一台实际机中成功采样的一个二进制标准温度函数值转换成为具有关于abcd三种计算形式的一个标准进制温度计算函数中的值,然后再为其缓存一个<br>值并将其放到一个液晶电视显示器的一个缓冲区34h-3bh，对非线性测量仪表来说,标度函数变换器的公式定义为:（4-1）（4-1）4.3报警子程序流程图报警子程序图如图4-3所示。

图4-3报警子程序流程图4.41602液晶显示模块程序液晶显示模块执行指令之前，要正确设置显示字符,首先我们需要输入一个可以显示字符的一个文件模块地址,告诉这个文件模块实际上的显示字符在哪里。lcd两个接口通用模块1602可以直接通过增加一个连接通用接口来得到新通用接口,无需重新设置增加控制器。软件流程图如图4-4所示。图4-4软件流程图4.5软件系统的整体设计本设计是基于单片机的商场空调设备自动化节能控制系统的设计。我对进行了调试仿真设计，本设计使用了proteus对系统进行了仿真设计，使用C语言对单片机进行编程，最后把C语言编写的程序下载到单片机内，使得软硬件能按照设计进行正常运行。在完成对软硬件的调试后，还需对其各部分功能进行验证。启动仿真程序后，打开开关，等待1602LCD显示当前的温度，并且与自己所设定的预设值相进行比较。当检测到的温度在设定的温度范围内时单片机不作出反应，蜂鸣器不报警，风机不会转动。如图4-5所示。图4-5温度检测在范围内当检测到的温度在设定的温度范围之外是，C语言程序将会对检测到的温度进行对比。当检测到的温度高于设定范围时，单片机将作出反应，蜂鸣器将会报警，风机将会启动进行降温。如图4-6所示。图4-6温度检测高于范围当检测到的温度低于设定范围时，单片机将作出反应，蜂鸣器将会报警，风机将会启动进行升温。如图4-7所示。图4-7温度检测低于范围经过反复调试，将温度的范围控制在25～26℃将温度传感器的监测范围缩小到0.5℃，多次手动改变温度蜂鸣器均报警，风机也都启动进行工作，经过测试。完全可行。由此实现了对温度的控制。则意味着设计达到了目的。4.6本章小结本章节主要介绍了本次设计所需要的软件，并给出了资料解释，在第二部分主要给写出该设计程序的主要思想。

5系统调试本设计是基于单片机的商场空调设备自动化节能控制系统的设计。我进行了调试仿真设计，本设计使用了proteus对系统进行了仿真设计，使用C语言对单片机进行编程，最后把C语言编写的程序下载到单片机内，使得软件和硬件能按照设计正常运行。最后，进行了调试设计，在硬件方面首先要检查有关元器件和相关设备是否连接完好，在对软件方面调试主要采用逐个任务分段调试，逐一对一些子程序进行调试。在程序或函数中存在的都是一些静态的固定的错误,首先先把运行的环境都设置成禁止中断状态，在通过设置单步运行指令或者在子程序结束时设置断点，检查字段信息。最后把C语言编写的程序下载到单片机内，使得软件和硬件能按照设计正常运行。系统调试如图5-1所示。图5-1系统调试在完成对软件和硬件的调试后，还需对其各部分功能进行验证。启动电源后，打开开关，等待1602LCD显示当前的温度，观察通过控制显示屏内的温度变化，与自己所设定的预设值相进行比较。若当前温度没有超标，即没有超过我们设定的预设值。我们可以手动提高传感器温度，令其温度的显示超过预设值。测试本设计能否达到自动报警，并能自动打开风扇进行降温，还有通过手动给温度传感器降温，令其温度的显示低于预设值，测试本设计能否达到自动报警，并能自动打开风扇进行降温，经过反复调试，系统完全可以依照实时的温度进行分析自动对温度进行改变，所以设计达到了目的。

6结论该控制系统以各种单片式微机软件作为过程控制管理系统的一个核心部件,采用各种软件语言编程基本语言实现了各种控制应用。虽然该测温系统仍仍然存在少量测温不准确、测量精度低等缺点,但在实际应用中取得了良好的效果。波动很大。一些需要改进的检测方法已经过行了测试,但仍然不理想。经过近两个半多月的努力,从实验课题的方案确定后再到随后的实验数据检索、理论基础研究、实验软件编程和系统调试,我对数控单片机的应用硬件基本结构和应用软件中的编程控制方法,以及电压传感器等外围设备都已经有了很好的认识了解,液晶电视显示器、键盘、蜂鸣器、单片机都能控制。有一定的市场了解!学习如何设计一个项目:首先,分析所设计系统所需的功能和设备;其次,硬件软件必须明确,如何实现更好的硬件协调,如何保证系统的可靠性和可靠性。温度控制已经逐渐发展成为21世纪的科学技术研究应用领域一大热点之一,无论是在我们工业生产还是我们日常生活中,我们都与它和我们人类息息相关,智能化的温度控制已经快速发展成为必然。随着现代人们日常生活物质水平的不断提高和经济社会的不断进步,这种自动控制温度方法不仅有效节约了大量人力资源,同时也充分体现了企业与时俱进、与时俱进、与时俱进的发展理念。

参考文献[1]肖磊.建筑电气设备自动化的节能技术[J].建筑技术开发,2019,46(09):156-157.[2]周