毕业设计空调温湿度自动控制原理

毕业设计空调温湿度自动控制原理 唐 山 学 院 毕 业 设 计 设计题目：空调温度控制单元设计 空调温度控制单元设计 摘要 以温度作为被控测量的反馈控制系统，在化工、石油、冶金等生产过程的物理和化学反应中，温度往往是一个很重要的量，需要准确的加以控制。除了这些部门外，温度控制系统还广泛的应用于其他领域，是用途很广的一类工业控制系统。温度控制系统常用来保持温度恒定或者使温度按照某种规定的程序变化。 本文以空调机的设计为例，介绍了以AT89S51单片机为控制核心的温度控制器的设计过程，温度设定范围为-1045，最小区分温度为1.，标准温差1。用液晶显示屏显示当前温度。能根据设定的温度实现自动加热或降温处理。设计出控制系统电路单元。在该设计中采用高精度温度传感器AD590对室内的温度进行实时精确测量，用超低温平漂移高精度运算放大器OP07将温度-电压信号进行放大，再送入ADC0809进行A/D转换，将采集到的温度信号传输给单片机，再由单片机控制显示器，并比较采集温度与设定温度是否一致，然后驱动空调机的加热或降温循环对空气进行处理，从而模拟实现空调温度控制单元的工作情况。 该设计份总体方案设计、硬件设计、软件设计等几个部分，设计过程流畅，所涉及的电路较为合理。该设计在硬件方案设计、单元电路设计、元器件的选择等方面较有特色。 关键词： 空调，温度，AD590，ADC0809, LCD1602 Air temperature control unit Abstract Charged with measuring the temperature as a feedback control system, in the chemical, petroleum, metallurgical production process of physical and chemical reactions, temperature is often a very important quantity, require aurate control. In addition to these departments, the temperature control system is also widely used in other areas, is very versatile and a class of industrial control systems. Temperature control system used to keep the temperature constant or to temperature changes in aordance with a prescribed procedure. In this paper, the design of air conditioning for example, introduced to AT89S51 microcontroller core temperature controller to control the design process, the temperature setting range is -10 45 , the minimum temperature distinction between 1 ., Standard temperature 1 . With the LCD display shows the current temperature. The temperature can be set automatically aording to heating or cooling treatment. Design a control system circuit unit. Used in the design of high-precision temperature sensor AD590 on the indoor temperature in real-time aurate measurement of ultra-low temperature drift, high-precision operational amplifier OP07 level the temperature - voltage signal amplification, and then carried into the ADC0809 A / D conversion, the temperature will be collected signal transmission to the microcontroller, controlled by the MCU monitor and pare the acquisition is consistent with temperature and set temperature, and then drive air conditioning heating or cooling cycle to process the air to simulate the temperature control unit for air conditioning work. The overall program design were the design, hardware design, software design, and several other parts of the design process fluid, involving the circuit is more reasonable. The design of the hardware design, unit circuit design, ponent selection such as more unique. Key words: air-conditioning, temperature, AD590, ADC0809, LCD1602 目 录 摘要 . II Abstract . II 1绪论 . 1 1.1课题的国内外现状 . 1 1.2课题的目的及意义 . 1 1.3本文的主要工作 . 1 2温度控制系统硬件实现 . 2 2.1总体设计 . 2 2.2温度采样电路设计 . 3 2.3 A/D转换电路设计 . 4 2.3.1 A/D转换的常用方法 . 4 2.3.2 A/D转换器的主要技术指标 . 5 2.3.3 ADC0809的主要特性和内部结构 . 5 2.3.4 ADC0809管脚功能及定义 . 6 2.4单片机的选择 . 7 2.5 数字显示部分设计 . 9 2.5.1 显示模块的选择 . 9 2.5.2 LCD1602简介 . 9 2.6 驱动控制电路设计 . 13 2.7 键盘电路 . 14 3温度控制系统软件实现 . 15 3.1 主程序模块 . 15 3.2 A/D转换子程序 . 16 4. 设计总结 . 16 谢 辞 . 18 _ . 19 附录 . 20 外文资料 . 26 唐 山 学 院 毕 业 设 计 1绪论 1.1课题的国内外现状 空调器即空气调节器（room air conditioner），是一种用于给空间区域提供处理空气的机组。它的功能是对该房间（或封闭空间、区域）内空气的温度、湿度、洁净度和空气流速等参数进行调节，以满足人体舒适或工艺过程的要求。而空调温度控制系统是空调的核心。 目前空调机已经广泛地应用于生产、生活中。而此类家电越来越趋于轻巧型。微型单片机系统以其体积小、性能价格比高，指令丰富、提供多种外围接口部件、控制灵活等优点，广泛应用于各种家电产品和工业控制系统中，在温度控制领域的应用也十分广泛。 随着能源的日趋减少，大气污染愈加严重，节能已是一个不容忽视的问题。众所周知，空调正朝着节能、舒适、静噪于一体的方向发展。鉴于这些方面的综合考虑，设计一种可以实现温度自动控制的空调机，将会在节能方面有新的突破，也必将会取代传统的靠人工实现的温度控制的空调机。通过巧妙的设计和安装可实现美观典雅和舒适卫生的和谐统一，是国际和国内的发展潮流。可以预料，下个世纪的节能空调将会以更快的步伐向前发展。其应用的范围将极为广阔，极大地方便了人们的工作和生活，可以说节能空调将是未来一种新的发展趋势。 1.2课题的目的及意义 高精度温度控制就是实现温度的更加精确化，准确化，实现温度恒温化，更好的来满足人们的生活及工业要求。 当今空调机的温度控制是人们利用可控电路对空调机进行控制，来实现对温度的控制。它只能满足人们的一般的要求，温控精度也不高，对更高的温度需求不能满足。例如生产中菌种的培养车间，菌种的生长需要非常稳定的温度环境，对温度的要求非常高，这就需要对空调机的温度来实现高精度控制。 现在多数空调的应用场合都需要较高的温控精度，它的温度控制一般是由空调机来实现的，而现今空调机的温控精度不高，一般在23度左右，误差比较大。这就需要对我们的控温系统进行改进，来实现空调机高精度的控制。这首先就需要非常灵敏的温度测量装置进行检测，防止因检测带来的错误。将测量的信号通过高灵敏度的温度传感器送到微处理器中，从而用微处理器来实现对空调机的高精度温度控制，这样才能满足现今生活、工业的要求。 1.3本文的主要工作 本文针对单片机对温度控制监测系统若干关键技术展开研究，主要集中在以下 题 目 空调温度控制单元设计 系级 班 学 号 姓 名冉亮 指导教师刘旭飞 完成日期 xx年11 月 摘要 温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。 本温度设计采用现在流行的AT89S51单片机，配以集成温度传感器AD590。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否启动继电器以开启设备。 本设计还加入了常用的数码管显示及状态灯显示灯常用电路，使得整个设计更加完整，更加灵活。该设计已应用于花房，可对花房温度进行智能监控。 关键词: 温度箱；AT89S51；单片机；控制；模拟 目录 1引言3 1.1温度控制系统设计的背景丶发展历史及意义.3 1.2温度控制系统的目的.3 1.3温度控制系统完成的功能.3 2功能概述4 2.1系统的主要要求.4 2.2系统的主要工作原理.4 2.3系统的主要技术指标.4 3系统的结构框图5 4硬件单元方案设计与选择5 4.1温度传感部分温度控制.5 4.2A/转换部分5 4.3数字显示部分.6 4.4加热降温驱动控制电路.6 4.5键盘输入部分.6 5温度控制系统的单元电路设计7 5.1温度采集电路.7 5.2 A/转换电路.7 5.3显示电路.8 5.4驱动控制电路.9 5.5键盘电路10 5.6电源电路10 6温度控制系统的软件设计.11 6.1主程序流程图及子程序流程图11 6.1.1主程序设计.11 6.1.2 A/D转换子程序设计.12 6.1.3显示子程序设计.13 6.2温度程序流程图14 6.2.1键盘扫描和温度显示程序设计.15 6.2.2温度采样.17 6.2.3温度标度转换算法.17 6.3PID控制算法.18 6.3.1 PID算法基本原理.18 6.3.2 PID算法及子程序.20 7特殊器件介绍.22 7.1温度传感器AD590.22 7.2模/数转换器ADC0809.23 8结论与展望.26 引言 1.1 温度控制系统设计的背景、发展历史及意义 随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。 温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测量和控制是非常重要的。 单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。 1.2 温度控制系统的目的 本设计的内容是温度测试控制系统，控制对象是温度。温度控制在日常生活及工业领域应用相当广泛，比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制。而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问题，本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，小巧美观，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。 1.3 温度控制系统完成的功能 本设计是对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：当温度低于设定下限温度时，系统自动启动加热继电器加温，使温度上升，同时绿灯亮。当温度上升到下限温度以上时，停止加温；当温度高于设定上限温度时，系统自动启动风扇降温，使温度下降，同时红灯亮。当温度下降到上限温度以下时，停止降温。温度在上下限温度之间时，执行机构不执行。三个数码管即时显示温度，精确到小数点一位。 2 功能概述 结合本设计的要求和技术指标，通过对系统大致程序量的估计和系统工作速度的估计，考虑价格因素。选定AT89S51单片机作为系统的主要控制芯片，8位数模转换器AD0809。采用AD0809进行温度采集，温度设定范围为-10 45，通过温度采集系统，对温度进行采样并进行A、D转换，再输给单片机。以空调为执行器件，通过单片机程序完成对室内温度控制。 2.1系统的主要要求 （1）温度设定范围为-100-450C，最小区分温度为10C，标定温差小于10C。 （2）用二位十进制数码显示当前温度 （3）能根据设定的温度进行加热或降温处理。 （4）设计出系统控制单元 2.2系统的工作原理 在温度控制系统中，需要对温度的变换转换为对应的电信号的变化，选用89S51单片机为中央处理器，通过温度传感器对空气温度进行温度采集，将采集到的温度信号传输给单片机，再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，然后驱动空调机的加热或降温循环对空气进行处理，从而模拟实现空调温度控制单元的动作情况。 工作流程说明如下 开始，先接通电源，四段数码显示器就自动显示当前温度，并且显示出设置温度的缺省值000. 按下S1键，功能转换键，按此键则开始键盘控制。 此时通过键盘输入预设值的温度，按下S2加，按此键则温度设定加一度。按下S3减，按此键则设定温度减一度。S4复位键，使系统复位。 就这样通过温度芯片的反馈信息，实现温度保持在设定温度上，从而达到自动控制温度的功能。 2.3系统的主要技术指标 测温范围：-55- +100温度分辨率：0.5V LED显示位数：4 3 系统的结构框图 系统的硬件电路有温度传感器、A/D转换、LED显示等部分组成，如下图 空调与除尘课程标准 一、适用对象：本课程适用于三年制中等职业学校纺织技术类专业的学生。 二、课程性质：本课程是中等职业学校纺织技术专业方向课程。 三、参考学时： 本课程学时为96学时，学时分配建议如下 四、课程目标： 本课程的教学目标是 1 职业知识学习目标：掌握空气环境对人体健康和纺织生产的影响；掌握空气处理和输送的方法；掌握空调系统和除尘系统的组成及原理，掌握设备维修及故障处理。 2 职业技能培养目标：学会分析纺织产品产质量与空气环境关系；学会空气调节方法；学会空调设备的性能测试。 3 职业道德和情感态度：具有良好的职业道德和行为规范；具有不断学习新知识、新技能、新工艺和新方法的意识；具备遵纪守法、诚实守信、爱岗敬业的意识。 五、课程标准设计思路：根据学生的知识水平和身心发展水平，通过学习学生能达到设计知识目标，并为以后发展奠定知识基础；根据专业特点和培养目标，要求学生在掌握有关理论知识同时，强调知识在实践中运用。重视实用能力培养。 六、教学内容与要求 （一）基础模块 1 空气环境对人体健康的影响掌握温湿度、棉尘与人体健康的关系，理解噪声及有害气体与人体健康的关系。 2 空气环境对棉纺织生产的影响掌握回潮率的概念，重点掌握温湿度对原棉性能影响，温湿度与棉纺织工艺关系，掌握除尘与用棉量和产品质量的关系。 3空气处理和输送掌握空气状态的表示方法，学会i-d图应用，学会空气处理方法，掌握纺织厂通风方法。 4空调系统与空调设备掌握空调方法，空调室布置，重点掌握风机、水泵、加热、加湿、空气过滤设备的类型、结构、原理。 5 设备安装维修及故障处理 掌握风机、水泵、水过滤器、阀门及除尘设备的安装、日常维护及故障处