空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-文庫(kù)吧在線文庫(kù)

　　

【正文】 控制濕度，除去空氣中的灰塵、花粉及其它微粒以保持空氣流通的設(shè)備。 總結(jié)影響人的舒適與健康最為直接的因素就是建筑室內(nèi)環(huán)境。北京的“世界財(cái)富中心”大廈的綠色建筑，已通過(guò)美國(guó)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證，這將是在21世紀(jì)之處出現(xiàn)在中國(guó)大地上的最具影響力的“綠色建筑”與“綠色空調(diào)”。由于方案采用了專門的單片機(jī)，所以設(shè)計(jì)中的所需要的程序提前燒制進(jìn)了uPD75028GC，一切電路的設(shè)計(jì)和單片機(jī)各端口的分配就必須和單片機(jī)中的程序相對(duì)應(yīng)。控制簡(jiǎn)單，思路清晰，各單元模塊的相互連接較簡(jiǎn)單，同時(shí)成本低廉，用到的各種器件都是常用器件，更具有使用性。鉑熱電阻的物理化學(xué)性能在高溫和氧化性介質(zhì)中很穩(wěn)定，它能用作工業(yè)測(cè)溫元件，且此元件線性較好，在0℃～100℃時(shí)，℃。適合于各種環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。LED顯示器有兩種顯示方式：靜態(tài)顯示方式：在這種方式下，各位LED顯示器的共陰極（或共陽(yáng)極）連接在一起并接地（或電源正），每位的段選線分別與一個(gè)8位的鎖存器輸出相連，各個(gè)LED的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個(gè)字符為止，正因?yàn)槿绱耍o態(tài)顯示器的亮度都較高。這種顯示方式占用的I/O口個(gè)數(shù)為8+N（N為L(zhǎng)ED顯示器的個(gè)數(shù)），相對(duì)靜態(tài)顯示少了很多，但需要占用大量的CPU資源，當(dāng)CPU處理別的事情時(shí)，顯示可能出現(xiàn)閃爍或者不顯示的情況。它不具有自關(guān)斷能力，要切斷負(fù)載電流，只有使陽(yáng)極電流減小到維持電流以下，或加上反向電壓實(shí)現(xiàn)關(guān)斷。所以我采用的是光耦合雙向可控硅驅(qū)動(dòng)電路。矩陣鍵盤(pán)的工作原理是按鍵設(shè)置在行、列線交點(diǎn)上，行、列線分別連接在按鍵開(kāi)關(guān)的兩端。本設(shè)計(jì)的按鍵需求較多，所以我采用的是矩陣式鍵盤(pán)接口方式，該方案可以減少單片機(jī)的I/O口使用，節(jié)約資源。采用外接電源供電方式時(shí)Vcc接外部電源，GND接地，I/O與單片機(jī)的I/O線相連。而顯示時(shí)間時(shí)第一、二位為小時(shí)，第三、四位為分鐘，顯示數(shù)據(jù)由CD4511譯碼器輸出。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，卻能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。由前述可知，LED就會(huì)顯示出數(shù)字來(lái)。光電耦合器也常用于較遠(yuǎn)距離的信號(hào)隔離傳送。鍵盤(pán)的鍵輸入程序應(yīng)完成的基本任務(wù)：：按鍵的閉合與否，反應(yīng)在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，所以通過(guò)電平的高低狀態(tài)的檢測(cè)，便可確定按鍵按下與否。矩陣式鍵盤(pán)適用于按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合，由行線和列線組成。本設(shè)計(jì)的電源電路設(shè)計(jì)圖如下： 電源電路 外部晶振電路 外部晶振電路由2個(gè)33pF的電容和一個(gè)12MHz的晶體振蕩器構(gòu)成。一般情況下，無(wú)論是機(jī)械振動(dòng)的振幅，還是交變電場(chǎng)的振幅都非常小。同時(shí)AT89C51可降至0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年低功耗的閑置和掉電模式 P0口：作為I/O引腳使用時(shí)，P0口是漏級(jí)開(kāi)路雙向口，向P0口鎖存器寫(xiě)入1時(shí)，I/O引腳將懸空，是高阻輸入引腳；在讀寫(xiě)外部存儲(chǔ)器時(shí)，P0口作低8位地址/數(shù)據(jù)總線。 /RD（）——外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效從外部程序存儲(chǔ)器取指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期/PSEN信號(hào)被激活兩次。 XTAL2：片內(nèi)晶振電路反向放大器輸出端。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 靜態(tài)特性表示傳感器在被測(cè)量各個(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出、輸入關(guān)系。（4）靈敏度：線性傳感器校準(zhǔn)線的斜率就是其靜態(tài)靈敏度，非線性傳感器的靈敏度則隨輸入量而變化。DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)： DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。第5個(gè)字節(jié)為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率[1]。單片機(jī)可以通過(guò)單線接口讀出數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，℃/LSB形式表示。計(jì)數(shù)門的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。℃的溫度計(jì)幾乎同步，且回復(fù)性很好；(4) DS18B20的讀寫(xiě)時(shí)序須經(jīng)仔細(xì)調(diào)整，在反復(fù)的調(diào)試中找出合適的延時(shí)時(shí)間；(5) ，總線上掛接點(diǎn)數(shù)較多且同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)要考慮增加總線驅(qū)動(dòng)，可用一單片機(jī)端口在溫度轉(zhuǎn)換時(shí)導(dǎo)通一個(gè)MOSFET，使I/O線直接拉到電源從而提供一強(qiáng)的上拉。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。 光電耦合器光耦的主要性能特點(diǎn)如下： （1）隔離性能好，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電隔離，其絕緣電阻RISO一般均能達(dá)到1010Ω以上，絕緣耐壓VISO在低壓時(shí)都可滿足使用要求，高耐壓一般能超過(guò)lkV，有的可達(dá)10kV以上。第四章 軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)所用工具本設(shè)計(jì)中采用的處理器是AT89C51單片機(jī)，由此可采用面向MCS51的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，包括ASM51匯編語(yǔ)言和C51高級(jí)語(yǔ)言，這兩種語(yǔ)言各有特點(diǎn)。在典型調(diào)試對(duì)話中，調(diào)試器提供對(duì)片內(nèi)所有外圍設(shè)備的訪問(wèn)、單步和設(shè)置斷點(diǎn)的代碼執(zhí)行控制方式。DS18B20每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通信協(xié)議。在本次設(shè)計(jì)中我認(rèn)真查找資料，積極向老師請(qǐng)教和參與小組討論，完成了設(shè)計(jì)的整體思路，各個(gè)硬件模塊的選擇及連接，整體電路圖的繪制和軟件的編譯。參考文獻(xiàn)[1] 沈紅工．單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，[2] 胡毅剛、彭喜元、姜守達(dá)、喬立巖．新編MSC51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M]．哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，[3] 李光飛、樓然苗、胡佳文、謝象佐．單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，[4] 張大明. 單片微機(jī)控制應(yīng)用技術(shù)實(shí)操指導(dǎo)書(shū). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[5] 馮根生、郭教之．微機(jī)控制技術(shù)[M]．北京：中國(guó)科技大學(xué)出版社，[6] 康萬(wàn)新、謝維成、楊加國(guó). 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)及案例剖析——應(yīng)用電子技術(shù)方向. 北京：清華大學(xué)出版社，[7] 張毅剛． 《單片機(jī)原理及應(yīng)用》(第二版)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003．7[8] 余永權(quán). 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錄附錄A：電路原理圖附錄B：部分程序清單DS18B20的程序DS18B20的設(shè)計(jì)主要是三個(gè)基本子程序的設(shè)計(jì)。并且本次設(shè)計(jì)只是用的是一個(gè)DS18B20去測(cè)溫，如果擴(kuò)展是可以實(shí)現(xiàn)多路溫度的采集，從而減少人力物力資源的浪費(fèi)。在日常生活及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要用到溫度的檢測(cè)及控制，傳統(tǒng)的測(cè)溫元件有熱電偶和熱電阻。軟件主程序是系統(tǒng)的監(jiān)控程序，主要工作流程為：系統(tǒng)在上電以后進(jìn)入初始化狀態(tài)，將系統(tǒng)中所有的接口模式、狀態(tài)以及有關(guān)的存儲(chǔ)單元置位成初始狀態(tài)，然后恢復(fù)AT89C51的P1口(控制輸出)的工作狀態(tài)。Keil ：編譯、下載、調(diào)試和模擬，分別由Keil 、在線串行下載器、調(diào)試器和模擬器來(lái)實(shí)現(xiàn)。（5）光發(fā)射和光敏器件的光譜匹配十分理想，響應(yīng)速度快，傳輸效率高。在光電耦合器內(nèi)部，由于發(fā)光管和受光器之間的耦合電容很小（2pF以內(nèi)），所以共模輸入電壓通過(guò)極間耦合電容對(duì)輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。一方面光電耦合器可以起到隔離兩個(gè)系統(tǒng)底線的作用，使兩個(gè)系統(tǒng)的電源相互獨(dú)立，消除地電位不同所產(chǎn)生的影響。DS18B20有六條控制命令，： DS18B20控制命令表指另一種是寄生電源供電方式。在本設(shè)計(jì)中采用的是DS18B20的3腳封裝形式。因此在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，可通過(guò)軟件寫(xiě)入報(bào)警上下限。DS18B20特點(diǎn)：DS18B20是美國(guó)DALLS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器。（2）遲滯性：遲滯特性表明了傳感器在正（輸入量增加）反（輸入量減小）行程期間輸出輸入曲線不重合的程度，即對(duì)應(yīng)于同一大小的輸入信號(hào)，傳感器正反向行程的輸出信號(hào)大小不相等。 特殊器件的介紹 傳感器的介紹傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有對(duì)應(yīng)關(guān)系的便于應(yīng)用的某些物理量的測(cè)量裝置，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。另外CD4511有拒絕偽碼的特點(diǎn)，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過(guò)十進(jìn)制數(shù)9（1001）時(shí)，顯示字形也自行消隱。 XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器，石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 XTAL1：片內(nèi)晶振電路反向放大器輸入端，接CPU內(nèi)部時(shí)鐘電路。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，用ALE下降沿鎖存從P0口輸出的低8位地址信息A7～A0，以便隨后將P0口作為數(shù)據(jù)總線使用。P3口：內(nèi)部帶有弱上拉的準(zhǔn)雙向I/O口，作輸入引腳使用前，先向 P2口鎖存器寫(xiě)入1，使P2口引腳被上拉至高電平。 P1口：內(nèi)部帶有弱上拉的準(zhǔn)雙向I/O口，作輸入引腳使用前，先向 P1口鎖存器寫(xiě)入1，使P1口引腳被上拉至高電平。32個(gè)可編程I/O線：～16 MHz，典型值為12 MHz。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器，就構(gòu)成了內(nèi)部震蕩方式，內(nèi)部震蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多。其直流穩(wěn)壓電源的組成框圖如下： 直流穩(wěn)壓電源的組成框圖：將220V,50HZ的交流電壓轉(zhuǎn)換成5V直流電壓。CPU忙于各項(xiàng)任務(wù)時(shí)，如何兼顧鍵盤(pán)的輸入，取決于鍵盤(pán)的工作方式。可采用軟件去抖動(dòng)的方法處理，軟件的觸點(diǎn)在閉合和斷開(kāi)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，這時(shí)觸點(diǎn)的邏輯電平不穩(wěn)定，如不采取妥善處理的話，將引起按鍵命令錯(cuò)誤或重復(fù)執(zhí)行，在這里采用軟件延時(shí)的方法來(lái)避開(kāi)抖動(dòng)，延時(shí)時(shí)間20mS。如：有一個(gè)單元存儲(chǔ)了45這樣一位數(shù)，則需轉(zhuǎn)換成四位BCD碼(0100) (1001)然后放入A中，A中BCD碼，高四位代表4，低四位代表5，同時(shí)送給兩個(gè)譯碼器中，譯碼后45字就在兩個(gè)LED中顯示出來(lái)。式中，f為掃描的頻率，對(duì)應(yīng)為定時(shí)器的時(shí)間（T=1/ f）；32則是由32ms換算而來(lái)，32ms對(duì)應(yīng)的頻率剛好為32Hz；N則時(shí)總的LED的組數(shù)（此例中N=4）。此種設(shè)計(jì)一般應(yīng)用在單個(gè)LED的驅(qū)動(dòng)或LED數(shù)量較少，且所選的MCUI/O口比較充裕的情況下。 LED顯示電路LED電路采用4只共陰極七段數(shù)碼管。該系統(tǒng)需要用鍵盤(pán)來(lái)設(shè)置溫度報(bào)警的門限值，并用七段LED顯示器顯示DS18B20的編號(hào)和測(cè)量的溫度值。這是識(shí)別矩陣鍵盤(pán)是否被按下的關(guān)鍵所在。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件簡(jiǎn)單。光電耦合器也常用于較遠(yuǎn)距離的信號(hào)隔離傳送。采用單向晶閘管，這是一種大功率半導(dǎo)體器件，它既有單向?qū)щ姷恼髯饔茫钟锌梢钥刂频拈_(kāi)關(guān)作用。而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的I/O口控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。 數(shù)字顯示部分通常的LED顯示器有7段或8段和“米”字段之分。它除了與半導(dǎo)體熱敏電阻一樣有體積小、反應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)外，還具有線性好、性能高、價(jià)格低等特點(diǎn)， 如DS18B20智能溫度控制器。半導(dǎo)體熱敏電阻是利用某些半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度的升高而減小（或升高）的特性制成的，大多數(shù)的半導(dǎo)體熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)。本方案中采用的是AD590溫度傳感器，通過(guò)溫度采集電路采集相關(guān)溫度數(shù)值，再由ADC0809組成的A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終得到數(shù)字信號(hào)，將其直接傳輸給單片機(jī)，然后由單片機(jī)根據(jù)內(nèi)部程序判斷，執(zhí)行相關(guān)控制程序，驅(qū)動(dòng)各單元電路的工作。其方框圖如下： 方案一框圖控制簡(jiǎn)單，思路清晰，各單元模塊的相互銜接較簡(jiǎn)單，同時(shí)成本低廉，用的各種器件都是常用器件，更具有使用性。所謂“綠色建筑”就是指能為建筑中的人提供健康、舒適、安全、方便的室內(nèi)環(huán)境，而又不損害周邊、區(qū)域乃至全球環(huán)境，充分開(kāi)發(fā)利用可再生資源和高效利用自然資源的建筑，當(dāng)然符合這種條件的空調(diào)才能稱之為“綠色空調(diào)”。“變頻空調(diào)”采用了比較先進(jìn)的技術(shù)，啟動(dòng)時(shí)電壓較小，可在低電壓和低溫條件下啟動(dòng)，這對(duì)于某些地區(qū)由于電壓不穩(wěn)或冬天室外溫度較低而空調(diào)難以啟動(dòng)的情況，有一定的改善作用。同樣的溫度，在濕度高時(shí)就感到熱，而濕度低時(shí)就感到?jīng)鏊ｑT成為氣體的氟利昂再次進(jìn)入壓縮機(jī)開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。另外，人們還常采用三速風(fēng)機(jī)盤(pán)管代替溫控電動(dòng)閥進(jìn)行調(diào)溫，它是通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)調(diào)整風(fēng)機(jī)的風(fēng)速來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)溫，不能自動(dòng)控溫，這就不可避免的發(fā)生低負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)溫度超調(diào)而造成能源的浪費(fèi)。由于我國(guó)工業(yè)水質(zhì)很多是含Ca2+、Mg2+、Coo2等離子濃度很高的硬水，在溫度變化的空調(diào)管道中極易結(jié)垢，造成電動(dòng)閥早期即失效損壞。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。題 目：空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)64內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。作者簽名： 日期： 年 月