空调控制系统设计说明书.doc

空调控制系统设计说明书微型计算机控制技术课程设计任务书题目: 空调控制系统设计设计内容设计一空调房间温度控制系统,该系统能准确测量房间温度，并根据设定温度进行有效控制.空调设计变频空调制冷（热）量与压缩机转速有关，通过控制压缩机转速频率来控制所需热量空调模型相当于一个积分环节与一个惯性环节的串联房间模型主要考虑室内外温度干扰与散热片热量共同作用于具有初始温度房间，经空气导热延迟，简化为具有大延迟的一阶惯性环节设房间热惯性时间常数Ty=450，空气导热延迟τ＝35，选择合适的控制算法进行控制设计步骤一、总体方案设计二、控制系统的建模和数字控制器设计三、硬件的设计和实现1. 选择计算机机型(采用51内核的单片机）；2 设计支持计算机工作的外围电路（EPROM、RAM、I/O端口、键盘、显示接口电路等）；3. 设计输入信号接口电路；4. 设计信号输出控制电路；5. 设计串行通讯接口.6. 其它相关电路的设计或方案(电源、通信等）四、软件设计7. 分配系统资源,编写系统初始化和主程序模块框图；8 编写A/D转换和位置检测子程序框图；编写控制程序和D/A转换控制子程序模块框图；10. 其它程序模块（显示与键盘等处理程序) 框图。

五、编写课程设计说明书，绘制完整的系统电路图(A3幅面）摘 要随着社会不断进步,经济飞速发展，人们对生活质量的要求不断提高，自动化技术把人从繁重的体力劳动中解放出来,正好顺应了人们的这种需求目前市场上智能化产品琳琅满目，但是百变不离其宗，自动化技术是其核心技术本设计通过温度传感器感知室内温度，经过特定算法处理达到控制室内温度的目的关键词:自动化技术、控制、传感器、温度AbstractsAs the society and economy develop quickly,human beings set a higher standard for their living conditions Automation technology frees people from heavy manual work，which meets our needNowadays，varied intelligent products are available in stores.They have one common ground that their core technologies are automation.This design controls the temperature after dealing with the data which the temperatrue sensor detects with a specific algorithm。

Key words : automation technology、control、sensor、temperature目录1 设计目的分析 12 设计方案 12.1系统基本方案 12.2方案论证 23硬件设计部分 231空调工作状态 232电路设计 33.2.1温度设置电路 332温度显示电路 43.2.3电动机驱动电路 43.3整体电路图 54软件设计部分 54.1系统传递函数 54.2软件流程图 743程序代码 85心得体会 8参考文献 9附录 10III空调控制系统设计1 设计目的分析基于单片机计算机控制课程设计是一项综合性的专业实践活动，目的是让学生将所学的基础理论和专业知识运用到具体的工程实践中，以培养学生综合运用知识能力、实际动手能力和工程实践能力，为此后的毕业设计打下良好的基础本次计算机控制课程设计的主要任务是设计并制作一个空调控制器温度控制和其它的实时控制的区别在于温度控制一很大的滞后性，这个滞后性使我们不能简单的在满足什么条件的时输出控制量，而是要在上次输出作用在目标量上反应出来时才能做出下一步的输出控制.这个就要求做一种程序算法把这个滞后性表现出来才能达到控制效果。

2 设计方案21系统基本方案空调控制系统可以划分为七大部分:系统控制部分、室内温度采集部分、键盘控制部分、温度显示部分、执行部分各模块电路的框图如图所示系统控制部分AT80C51单片机室内温度采集部分键盘控制部分温度显示部分执行部分图1 系统框图2.2方案论证系统CPU根据按键输入的命令，对采集和设置的温度进行智能判断，做出空调是否制冷的命令，即是否使电动机转动，相应的采集和设置的温度通过LED显示出来告诉用户现在的室温和设置温度本系统中为了省去采集过程的A/D等复杂的转换过程，把采样过程简单的用DS18B20芯片来代替，手动来设置所要采集的温度的值这样做的效果是使得硬件电路更加简单，而且还可以基本模拟现实情况系统选择的MCU型号为AT89C51AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次.该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器.AT89C51的这些技术性能正好复合本系统的设计要求，顾选用了它系统的输入电路是用基本的电路开关元件,用开关量给MCU信息，来达到温度设置的效果,设置的温度实时的显示在“设置温度”显示屏上.系统的输出电路是用NPN驱动的电动机，MCU通过对比设置温度和DS18B20芯片上显示的温度来判断是否给电动机加电3硬件设计部分31空调工作状态系统在判断以哪种工作状态来工作时的流程如下：用户通过键盘输入设置温度单片机比较用户设置值（T0）和采集温度的大小(T)运行制冷电动机运行制热电动机T≥T0T＜T0图2　空调运行状态判断3.2电路设计3.2.1温度设置电路图3　用户温度设计电路按下十位键温度的十位加1，按下个位键温度的个位加1，通过这种方法，用户可以设置自己想要的室内温度2温度显示电路图4　设定温度显示电路设定温度显示电路通过单片机的P0口显示段码，P21~P2.2控制显示位采集温度（房间温度）显示与原理相似，在此不再赘述2.3电动机驱动电路图5　制冷电动机的驱动电路非门的一端与与单片机的管脚想接，如果该管脚为低电平则NPN导通，电动机运转。

制热电动机的驱动电路与些图类似，在此不再赘述3整体电路图图6　系统整体电路图4软件设计部分41系统传递函数根据题目要求，空调模型相当于一个积分环节与一个惯性环节的串联，则空调模型的传递函数为:房间热惯性时间常数Ty=450，空气导热延迟τ＝35，故房间模型的传递函数是：取T1=T2=1s，则：空调模型与房间模型组成一个反馈控制系统，该系统框图为:r(s）y（s）—e(s)图7　空调控制系统这样可以求得控制系统闭环传递函数为：42软件流程图图8　系统软件流程图房间温度改变运行制冷电动机设置温度小于采集温度运行制热电动机设置温度大于采集温度比较设置温度与采集温度开始43程序代码　　程序代码如见附录5心得体会　　经过两个星期的课设，过程曲折可谓一语难尽在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长生活就是这样,汗水预示着结果也见证着收获劳动是人类生存生活永恒不变的话题通过课设，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义.我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐,在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会,但我们可以，我想说，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时,心中也不免产生兴奋； 正所谓“三百六十行，行行出状元”.我们同样可以为社会作出我们应该做的一切，这有什么不好？我们不断的反问自己.也许有人不喜欢这类的工作，也许有人认为设计的工作有些枯燥，但我们认为无论干什么,只要人生活的有意义就可。

社会需要我们，我们也可以为社会而工作既然如此，那还有什么必要失落呢?于是我们决定沿着自己的路，执着的走下去　　做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解各个系统功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解系统的功能平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了.而且还可以记住很多东西.认识来源于实践,实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准对我们而言,知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜挫折是一份财富,经历是一份拥有这次课程设计必将成为我大学生活中一个非常美好的回忆！参考文献［1］ 胡寿松. 自动控制原理(第四版) 北京：科学出版社，2011[2] 于海生等.微型计算机控制技术. 北京：清华大学出版社，1999［3］ 刘瑞新 单片机原理及应用教程. 北京：机械工业出版社,2003[4］ 康华光. 电子技术基础（模拟部分）. 北京:高等教育出版社，2006［5] 杨国田等.51单片机C语言程序设计与典型实例 北京：中国电力出版社，200附录程序：ORG 0000H ；主程序偏移地址 LJMP MAIN1ORG 0003H ;0号中断偏移地址 LJMP ZINT0ORG 0013H ;1号中断偏移地址 LJMP ZINT1 TMPL EQU 29H ;用于存放温度传感器低8位数据 TMPH EQU 28H ;用于存放温度传感器高8位数据 FLAG1 EQU 38H ;用于存放DS18B20的标志位 DATAIN BIT P3。

7 ；端口P37用DATAIN代替MAIN1: SETB IT0 ;中断0下降沿触发 SETB EA ；CPU开放所有中断 SETB EX0 ;允许外部中断源0中断 SETB IT1 SETB EX1 SETB P3.6 SETB P3.2 MOV 74H,＃0 MOV 75H,＃0 MOV 76H,＃0 MOV 77H,＃0MAIN： LCALL GET_TEMPER ；调用取温度传感器数据函数 LCALL CVTTMP ；调用转换程序 LCALL DISP1 AJMP MAININIT_1820:SETB DATAIN NOP CLR DATAIN MOV R1,#3TSR1: MOV R0，＃107 DJNZ R0，$ DJNZ R1，TSR1 SETB DATAIN NOP NOP NOP MOV R0,#25HTSR2: JNB DATAIN,TSR3 DJNZ R0，TSR2 CLR FLAG1 SJM。