智能仪表课程设计6

1、空调控制器的设计姓名：黄山学号： 20100305041401）班专业：电气工程及其自动化（智能仪表课程设计一、目的单片机综合练习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。二、任务本次的任务是设计并制作一个空调控制器。基本任务是利用AT89C51单片机、ADC0809莫数转换器等芯片设计并制作一 个具有制冷、制热、通风和自动运行的手控型空调控制器。三、硬件部分的具体内容和要求1 手控型空调控制器的功能：1）空调控制器应具有制冷、制热、通风和自动运行四种工作模

2、式。a制冷：室内风机、压缩机及室外风机工作，而四通换向阀停止工作。b制热：室内风机、压缩机、室外风机和四通换向阀均工作。c. 通风：室内风机工作，而压缩机、室外风机和四通换向阀均不工作。d. 自动运行：能根据当前室内温度和自动运行的设定温度，自动选择制 冷、制热或通风工作模式。e. 每按一下工作模式选择键时，工作模式按图3所示的箭头方向依此变换：4自动制冷通风°制热W图3工作模式选择2 ) 能对温度进行设定和控制：a. 制冷时温度调节范围为：20C32C。当室内温度高于设定温度1C时, 开始制冷；而当室内温度降到设定温度时，则转为通风状态。b. 制热时温度调节范围为：14C30C。当

3、室内温度低于设定温度1C时, 开始制热；而当室内温度升到设定温度时，则转为通风状态。c. 通风时温度设置栏显示“”，并且温度设置键无效。d. 自动运行温度调节范围为：25C、27C、29C。若室内温度低于设定温 度5C时，自动按制热工作模式运行；若室内温度高于设定温度时，则 按制冷模式运行；否则按通风模式运行。e. 温度设定键每按一下，则温度上升或下降 1C (在设定范围内)。f. 控温精度为土 1C3 ).室内风机具有高、中、低三档风速和自动风控制功能。每按一下风速选择键时，风速模式按图 4所示的箭头方向依此变换：4自动高速中速低速4图4风速模式选择其中自动风与工作模式及温度有关：a. 制冷

4、时，当室内温度高于设定温度 5C时，为高速风；当室内温度高于设定温度2C5C时，为中速风;当室内温度不高于设定温度2C时，为低速风；b. 制热时，当室内温度低于设定温度 5C时，为高速风；当室内温度低于设定温度2C5C时，为中速风;当室内温度不低于设定温度2 C时，为低速风；C.通风时，当室内温度高于25C时，为高速风；当室内温度介于20C25C时，为中速风；当室内温度低于设定温度20C时，为低速风；4 ）.具有压缩机三分钟自动保护功能。由于家用空调器所使用的压缩机大多 为电容启动运行电动机，带载启动能力较差，因此无论在制冷运行还是在 制热运行时，当压缩机停止工作后，必须在三分钟后才允许重新启

5、动。2 电路设计、制作的功能和要求：1 ）用6只共阴极的八段数码管来分别显示工作模式、风速状态、设定温度 和室内温度。为了统一起见，对6只八段数码管的具体排列和工作状态的 显示符号作如下规定：自动档用“|”表示工作模式：制冷模式用“ L”表示制热模式用“ H'表示通风模式用“ F”表示 自动模式用表示2 ）用5只按钮来分别作为启动/关闭键、工作模式键、风速选择键、温度设定上升键和下降键。（此外还有1只系统复位按钮，共6只）3 ）上电后，自动显示自动工作模式、自动风速档、设定温度27C和实际室内温度，这时用户可以对工作模式、风速档、设定温度进行设定，但只有 在按下启动/关闭键后，空调器才

6、正式开始运行；在空调器运行期间，若 对上述状态进行设定，则空调器马上开始执行。若关机后（非断电）重新 启动空调器，则空调器自动进入上次关机前的设定状态。4 ）用6只LED发光二极管来分别表示室内风速的高、中、低三档，压缩机、室外风机和四通换向阀，所有发光二极管均要求用2003达林顿管或三极管放大驱动5 ）温度传感器采用AT502热敏电阻。3.空调控制器硬件电路图 4.硬件设计思想1）根据任务书可知，该系统需要人机界面（按键输入 7段码LED显示），AD 采样，以及单片机控制部分等模块，并且可以得到以下硬件系统框图2）各部分硬件的设计a.温度传感器选择根据任务要求我们选择了 AT502作为温度传

7、感器，根据电阻分压（如下图左），实现由温度到电压值的转换，因为AT502的温度系数比较大，经计算当温度变化范围是0-99度时，IN0 口的电压范围是0.64 3.6伏，所以就可以不用运放，直接送到 AD采样的输入端进行AD采样b.AD芯片的选择因为温度变化范围是0-99度，理论上AD位数只要7位（128级）就够了, 所以系统采用了经典的 ADC0809（8位AD作为AD采样芯片。温度的计算公式：V=5*Rt/（R+R1+Rt）c.按键输入:因为按键数目不多，所以系统直接采用非编码方式，直接连接单片机I/O口。d.显示部分:系统采用74HC573和ULN2003乍为驱动，P0和P2作为输出口，控

8、制动态 显示的LED显示器。e.输出控制任务要求用6只LED发光二极管来分别表示室内风速的高、中、低三档， 压缩机、室外风机和四通换向阀，51单片机的低电平驱动能力较强，LED 可以直接连接单片机的I/O 口。R10R13叫VCCVCCR15LEDC12XTAL2XTAL17P1674F08RSETP1716II765RINTO3233 3 4 3 5 3637INP07P0P05PbP0P0：P01VCCH-23=OUT LM7805CTP2.PA822a®0IPAPA6?a1sALEAP士 mXTAXTAL22019 1817 165 5p34NTNTXRXHXTXTAL2 “5

9、0)*3 4 (RD阚7<帛“卫圳映卿13,04 1；P1a1J1234 L74F08PC2122 23 24 25 26 27 28 29 30 31P2*21P22>2；P24>2iP2(P27 ALE102 14F08PC74F08PCKEY INPUT11JP110.1uFC70.1uFIN03 SizeTitle10HReS14RSET5*6侏C4C1310uFC14.0592PP1jP1：P1P1T10C80.1uFC90.1uF0.1CF0C5100uFCap Pol1H-2JP1TP100uFCap Pol11KR5H-2389c5GndLEDS910uF C

10、1Cap Pol1L2VCCVCCL110mH10mHINDUCTOT8INDUCP07P0P051043)P0F 0P00仲2P22P2：P2P25U4IN4IN3N2IN111J13 16eDZe13 16temperature7Number -2007空调控Gndvref-ADC0809CCN_1制系统vccRehecULN2003A1011 1213 14 1516VCCCap Pol174F02PC5I N7 N6I N5I N4I N3I N2 N1I N0C ADADADDA D7 D6D5D4 D3D2D1D00.加10uF C2jOM OUO JC6JCUTOUCUC2JT1

11、5P26WR32U5BU574F02STARTDCP0P0T00VCC23 24 2511 12 7AVCCDaW 舉y f Last_on：.DDB74F02PC长颂Revision陈丹升'10仏R12leoeI A ID8D7DD5D4 D3D2D1GNVCC Q8Q7Q6Q5Q4Q3QSN74HC573AN_110 201314 15 1617GSE eg eg :seGeSEG0SE3dp12NDdp98 70P7 60P6 50P5 40P4 30P3 20P2 10P1 00PVCCR118*10K2Q1Nil1819»»»»4 3G

12、ESe(Se(sEsEG52SEG057 11C)NDdpcpNDdpC)NDLED DISPLAYINT1b a DS5SEG=ESE(SE(SESE(S2SEG03"SM42 056£ 64 1 9 10LDS-5461AH/SMip g fgnDdpdp g fdGNDdp cDS6口 ZJn420564/GDL-E40561-LOa四、软件程序设计1. 工作模式和风扇模式设计思想:由系统要求可以列出下表:工作模式温度范围压缩机室外风扇四通换向阀风扇速度制冷（m1）2030工作工作不工作室温咼于设定温度 5度高速室温高于设定温度 25度中速室温高于设定温度2度低速通风

13、（m2）1432不工作不工作不工作室温25度高速P室温2025度中速室温20度低速制热（m31430工作工作工作室温低于设定温度5高速室温低于设定温度 25中速室温低于设定温度2低速根据上表，我们列出一系列子程序，再根据当前状况选择相应的子程序。例如在制冷模式时，我们的子程序是：void work_csub（）/制冷子程序 _ext_room_fa n =0;/valve =1;/work_mode_fact=1; / 一 一2. 压缩机三分钟保护功能的实现开室外风机关换向阀设实际工作模式为1 （制冷）if(compressor_delay=0&&compressor. on=

14、1) compressor. on=0;compressor_delay=compressor_delay_s;else/灰色部分是实现压缩机保护功能的if(compressor_delay!=0&&compressor. on=1) compressor block=1; 3 min protect压缩机三分钟保护功能相对而言是程序中相对较难的的部分，在编程前提出过多种实现方案，最后确定了以下的设计方案：设置一个全局变量compressor_delay，在定时子程序的1秒定时中，发现如 果变量compressor_delay 0就减一，而在压缩机需要工作时，先判断 compr

15、essor_delay是否为“ 0”如果为0，则执行压缩机打开动作，否则 compressor_block 置 1，主程序发现 compressor_block 置位了，并且三分 钟时间已经到了，就执行压缩机打开子程序。相关程序流程图如下:定时器子程序主程序压缩机打开处理Ocompressor_delay=0& &compressor_block=1YES打开压缩机3.为了能够在关机的时候能够自动关闭 LED显示，用了类似于压缩机3分钟 保护功能的处理方法，实现了当系统处于关机状态并且无按键持续 7秒钟（可 设）时，LED显示会自动关闭。五、系统程序流程图V重载定时器1f显示更

16、新1时间扩展寄存器+是否到了 1 秒"“r读取AD值r温度处理（查表）.延时保护零是否为延时保护时间减1六、设计中遇到的问题及解决方法1. 在画protel图时，我们使用网络名，NET走线。但是有时候因为疏忽，没靠在线上，从而出现错误（要两黑点载同一点上才算是连接上）。2. 画原理图时，由于将一些不必要的元器件删去后没有及时将 net 网络名删去， 或者更改，致使网络名成单个出现，导致错误。3. 将所有的错误都去掉，如果有一些没有错误但被打上错误标志的连接 线用“ No Error ”标示。4. 刚开始编写的程序中，工作模式切换后，容易出现温度超过调节范围的情 况。比如：通风模式的温

17、度调节范围是 1432度，而制热模式下的温度范 围是1430度。当工作模式从通风模式转换到制热模式下的时候，若通风 模式的温度是 31 或32度，切换到制热模式后它的温度仍然是 31或32度， 这就超出了制热模式的温度调节范围，出现 bug。后来，我们在切换模式时做了一些改进： 当工作模式切换时， 程序先判断当 前的温度是否超出温度调节范围， 若超出，将其设置为温度调节范围内的温 度。5. 在工作模式的选择上，原本只用了 work_mode来表示四种工作模式，后来发现若只有work_mode则有不能选择制冷和通风模式的可能。比如：使用 者选择的模式为自动， 空调会根据当前的实际温度选择制冷、

18、通风或制热模 式。假设空调自动选择的是通风模式(模式2)，那么无论使用者怎么按模式选择键，它都将跳过制冷模式(模式 1)，从而无法选择制冷模式。我们采取的办法是增加变量 work_mode_fact ，意为在自动模式下实际执行 的工作模式。方便工作在在自动模式的时候进行风速的调节。6. 一开始，我们将按键读入、 处理和执行一揽子进行， 发现无论选择哪种模式，压缩机都会启动，而后才判断工作模式，让它继续工作或关闭。虽然这 个时间很短，没有影响LED的显示，但这样一来增加了压缩机的损耗，也使执行效率降低，显然是我们不愿看到的。我们的措施如前程序设计中所提。7. 在处理工作在自动模式下实际工作模式选择时，使用了一下语句： if(tempr_set-temperature_get)>5)/ 判断 1：如果设定温度比室温大 5度以上 work_hsub();/选择制热模式elseif(temperature_get-tempr_set>0)/ 判断 2：如果室温大于设定温度work_csub(