理学基于微机控制的智能楼宇空调系统

1、基于微机控制的智能楼宇空调系统设计课题： 基于微机控制的智能楼宇空调系统学院名称： 城市建设职业学院专业班级： 楼宇智能化工程技术学生名字： 李思方学号： 092050113指导教师：设计时间：设计任务书学生名字李思方专业班级楼宇智能化工程技术学号092050113题目基于微机控制的楼宇智能化工程技术课题性质工程设计课题来源自拟课题指导教师主要内容 主要是了解智能自控系统并且利用AT89S51单片机、ADC0809模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任务要求1. 根据设计要求确定设计目标，进行整体方案的设计2. 根据空调系统原理，单片机应用原理进行硬件

2、部分的设计，了解对各个单元的功能，分块设计，最后设计出整体电路图并画出3. 进行软件部分设计，画出系统流程图，编程，调试4. 总体设计中遇到问题并提出相应的解决方法5. 提交包括上述内6. 容的课程设计报告参考资料百度文献审查意见审查签字： 年 月 日目录1引言 2总体设计方案2 新兴的空调技术，计算机技术2.1系统基本方案2.2方案论证3设计内容4总结5参考文献6附录1. 引言智能型建筑是应用信息技术与传统建筑的完美结合，实现了对建筑物科学、高效、节能、环保的现代化管理，改善了人类的居住和工作环境。人类的大部分时间是在室内度过的。室内空气环境的好坏直接影响着人类的身心健康和劳动生产率。室内空

3、气环境品质是指室内的空气品质、舒适度、噪声、照明等因素。实现良好的室内空气环境品质的重要手段是合理地运用暖通空调措施。而暖通空调设施的应用又以巨大的能量消耗为代价。而能源的利用又是造成全球环境问题的重要因素之一。 本文系统地分析了室内环境问题及其影响因素，介绍了病态建筑综合症及其形成原因，室内空气品质、热湿环境、气流等对人体热舒适的影响，气流组织对室内空气品质的影响。提出了空调系统噪声控制的处理方案。根据ISO7730规定以及PMV-PPD的评价指标，计算并确定了室内舒适的温湿度范围，通过对某一房间的室内温度变化的模拟计算确定了温湿度与能耗的关系。全面概述了室内空气环境、空调技术和能源有效利用

4、三者之间的关系。空调系统是现代建筑的重要组成部分，是楼控自动化系统的主要监控对象也是建筑智能化系统主要的管理内容之一。2新兴的空调技术、计算机技术空调技术空调系统分类中央空调系统中一般由空气处理设备、介质输送管道以及空气分配装置等组成。按照负担室内负荷所用的介质种类，中央空调系统可分为全空气系统、空气水系统、制冷剂系统和全水系统。在全空气空调系统中，空调房间的负荷全部由来自集中式空气处理设备的空气来负担，空气经集中设备处理后，通过风管送入空调房间。在空气水系统中，空气和水都被送至空调房间，借以共同承担空调房间的冷、热负荷。制冷剂系统通过制冷剂的蒸发或凝结负担空调房间的负荷，用于局部场合的空调机

5、组一般属于这一类，如家用空调。全水系统全部靠水来负担空调房间的负荷，能够适应许多建筑物灵活性的需要，初投资较低，但因卫生条件差而较少被采用。按照空气处理设备的设置情况，空调系统可分为集中系统、半集中系统和全分散系统。集中系统的所有空气处理设备(包括风机、冷却器、加热器、加湿器、过滤器等)都设在一个集中的空调机房内，全空气系统中的普通集中式空调即属于这一类。在半集中空调系统中，除了集中空调机房外，还设有分散在被调节房间内的二次设备(又称末端装置)，变风量系统、风机盘管系统均属于半集中空调系统。全分散系统也称作局部空调机组。这种机组通常把冷、热源和空气处理、输送设备(风机)集中设置在一个箱体内，形

6、成一个紧凑的空调系统。它不需要集中的机房，安装方便，使用灵活。制冷剂系统一般都属于这一类。中央空调控制系统设计中的关键技术控制方法主要分模糊控制、神经网络控制、PID 控制控制技术在目前看来大体上有单片机控制和PLC 控制两种形式，这两种形式各有特点，单片机控制成本较低，生产制造容易；缺点是稳定性、可靠性和抗干扰能力较差，电子元件的质量无法保证，生产厂家和使用厂家维护费用较高。PLC 控制系统的最大特点是可靠性和稳定性高、抗干扰能力强。计算机技术随着单片机技术的发展，八位单片机迅速地从功能简单的51单片机向嵌入式、增强型51内核单片机发展。使用在系统可编程 (ISP) 技术、在应用可编程技术

7、(IAP) 以及内嵌仿真功能的单片机层出不穷。先进技术的发展使得单片机调试、开发的手段发生了翻天覆地的变化。3.总体方案设计3.1系统基本方案楼宇智能控制系统(或称楼宇管理系统BA系统)是由中央管理站、各种DDC控制器及各类传感器、执行机构组成的，能够完成多种控制及管理功能的网络系统。它是随着计算机在环境控制中的应用而发展起来的一种智能化控制管理网络。目前，系统中的各个组成部分已从过去的非标准化的设计生产，发展成标准化、专业化产品，从而使系统的设计安装及扩展更加方便、灵活，系统的运行更加可靠，投资大大降低。 楼宇自动化系统负责完成大厦中的空调控制系统变配电系统、照明系统、供热系统及电梯等的计算

8、机监控管理。空调温度控制系统，主要要完成对温度的采集显示、以及设定等工作，从而实现对空调的控制 传统采用铂电阻充当测温器件的方案，虽然其中段测量线性度好 ，精度较高，但是测量电路的设计难度高，且测量电路系统庞大，难于调试，而且成本相对较高鉴于上述原因，本系统采用AD590充当测温器件 外部温度信号经AD590将输入的模拟信号转换成8位的数字信号，通过并口传送到单片机系统（MCS-51单片机） 单片机系统将接收的数字信号译码处理，通过LCD1602将温度显示出来，同时单片机系统还将完成键盘扫描按键温度设定超温报警等程序的处理，将处理的温度信号与系统设定温度值比较，形成可以控制空调制冷制热与停止工

9、作三种工作状态，从而实现空调的智能化另外，键盘输入方面，采用了软件来修正误操作输入，即输入的温度范围必须在系统硬件所确定的范围内，直接降低由于误操作带来的风险，提高了系统的可靠性，体现了人性化的系统设计原则系统框图如图所示硬件设计传感器的选择温度传感器的种类很多，根据房间使用条件，选择恰当的传感器类型才能保证测量的准确可靠，并同时达到增加使用寿命和降低成本的目的。根据房间温度控制的特点，本系统中温度传感器选用AD590集成温度传感器。集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管的b-e结压降的不饱和值VBE与热力温度T和通过发射极电流工的关系实现对温度的检测:VBE = INI式中

10、，K为波尔兹常数；q为电子电荷绝对值。集成温度传感器具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点，得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K，温度0时输出为0,温度25时输出2.982V。电流输出型的灵敏度一般为1A/K。AD590是美国模拟器件公司利用PN结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器。这种器件在被测温度一定时，相当于一个恒流源。该器件具有良好的线性和互换性，测量精度高，并具有消除电源波动的特性。它的主要特性参数如下:1.AD590的测温范围为55150。2.AD590的电源电压范围为4V30V。电源

11、电压可在4V6V范围变化，电流Ir变化1A，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。3.输出电阻为710M。4.精度高:AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在55150范围内，非线性误差为0.3。5. 灵敏度:1A/K。AD590实际应用电路电路分析： 1、AD590的输出电流I=（273+T）A（T为摄氏温度），因此测量的电压V为（273+T）A10K=（2.73+T/100）V。为了将电压测量出来又务须使输出电流I不分流出来，我们使用电压跟随器其输出电压V2等于输入电压V。 2、由于一般电源供应教多器件之后，电源是

12、带杂波的，因此我们使用齐纳二极管作为稳压元件，再利用可变电阻分压，其输出电压V1需调整至2.73V3、接下来我们使用差动放大器其输出Vo为（100K/10K）（V2-V1）=T/10，如果现在为摄氏28，输出电压为2.8V，输出电压接AD转换器，那么AD转换输出的数字量就和摄氏温度成线形比例关系。单片机的选择单片机按内部数据通道的宽度，可分为 4 位、8位16位及32位单片机。因此，单片机的发展先后经历了4 位、8 位、16位和32位等阶段。虽然如此，从实际使用情况看，却并没有出现推陈出新、以新代旧的局面。4 位、8 位、16位和32位单片机仍各有应用领域，8 位单片机由于功能强，被广泛用于工

13、业控制、智能接口、仪器仪表等各个领域，8 位单片机在中、小规模应用场合仍占主流地位单片机MCS-51的主要有集成度高、存储容量大、外部扩展能力强、控制功能强、低电压、低功耗、性能价格比高、可靠性高等优点单片机的主要技术指标MCS51系列单片机品种很多，一般采用40引脚的双列直插式塑料封装。 1) 按片内程序存储器配置分：(1) 片内无ROM：80(C)3X 8031(2) 片内有ROM：80(C)5X 8051(4) 片内有EPROM：87(C)5X 8751(4) 片内有FLASH E2PROM ：89C5X 89C51 4KB(0000H 0FFFH)2) 按制造工艺分： (1) HMOS

14、：高密度短沟道MOS工艺，与 TTL 电平兼容。(2) CHMOS ：互补金属氧化物的HMOS工艺，与TTL电平、CMOS 电平兼容。 CHMOS 是CMOS和HMOS的结合，既具有CMOS 低功耗的特点，又保持了HMOS的高速度和高密度的特点。产品型号中带有“C”为CHMO芯片，没有“C”的为HMOS芯片3) 按功能分：(1) 基本型( 如8031、8051、8751、89C51) 。 8位CPU ； 128B 的数据存储器； 32 根I/O 线； 64KB 的片外程序存储器寻址能力； 64KB 的片外数据存储器寻址能力； 1个全双工的异步串行口； 2个16位定时/计数器； 5个中断源，2

15、个优先级； 4KB 的程序存储器(8051 、8751、89C51) ； 21 个特殊功能寄存器； 1个片内时钟振荡器和时钟电路MCS51系列单片机结构MCS51系列单片机的内部结构框图如图，结构中包含运算器、控制器、片内存储器、并行I/O 口、串行I/O 口、定时/计数器、中断系统、振荡器等功能部件。图中SP是堆栈指针寄存器，PC是程序计数器，PSW是程序状态字寄存器，DPTR 是数据指针寄存器。8051 单片机是由中央处理器 CPU(运算器和控制器) 、存储器(RAM 和 ROM) 、I/O口(P0、 P1 、P2 、P3) 以及特殊功能寄存器 SFR 等构成。引脚及其功能1. MCS51

16、单片机的引脚分布 MCS51单片机的封装有两种形式： (1) 双列直插式(DIP)封装。 (2) 方形封装。 HMOS 工艺的8031单片机采用40个引脚的DIP 封装，而CHMOS 工艺的8031单片机除采用DIP 封装外，还采用方形封装形式。HMOS 工艺的MCS51单片机的双列直插式封装引脚如图1.2(a)所示，方形封装引脚如图1.2(b)所示，总线结构如图1.2(c)所示。2. MCS51单片机的引脚功能 下面分别说明DIP 封装的40个引脚的功能： 1) 电源及复位引脚 (1) VCC(40 脚) ：电源端，接5V。 (2) VSS(20 脚)：接地端。 (3) RST/PDV (9

17、 脚) ：RST 即为RESET，PDV 为备用电源。该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机回复到初始状态。当CCV 电源降低到低电平时，RST/PDV 线上的备用电源自动投入，以保证片内RAM中的信息不丢失。 (4) EA/PPV (31 脚) ：EA为片内外程序存储器选用端。该引脚为低电平时，只选用片外程序存储器；该引脚为高电平时，先选用片内程序存储器，然后选用片外程序存储器。PPV片内EPROM 编程电压输入端，当用作编程时，输入21V 编程电压。 2) 晶体振荡器接入或外部振荡信号输入引脚 (1) X

18、TALl(19 脚)：晶体振荡器接入的一个引脚。采用外部振荡器时，此引脚接地。 (2) XTAL2(18 脚)：晶体振荡器接入的另一个引脚。采用外部振荡器时，此引脚作为外部振荡信号的输入端。 3) 地址锁存及外部程序存储器编程脉冲信号输出引脚ALE/PROG (30 脚) ：地址锁存允许信号输出/编程脉冲输入引脚。ALE 为地址锁存允许信号输出引脚，当8051单片机上电正常工作时，自动在该引脚上输出频率为fosc/6的脉冲序列。当CPU 访问外部存储器时，此信号作为锁存低8 位地址的控制信号。PROG 为编程脉冲输入引脚，在对片内ROM编程写入时，作为编程脉冲输入端。 4) 外部程序存储器选通信号输出引脚 PSEN (29 脚) ：外部程序存储器选通信号，低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或数据期间，每个机器周期该信号两次有效，以通过数据总线P0口读取指令或数据。 5) I/O 引脚 (1) P0.0P0.7 ：8 位数据/低8 位地址复用总线端口。 (2) P1.0P1.7 ：