畢業(yè)設計（論文）基于SPCE061A單片機的變頻空調(diào)控制器的設計

1、第1章 緒 論空調(diào)是伴隨社會生產(chǎn)力的發(fā)展，在生產(chǎn)過程所要求的空氣狀態(tài)以及人類自身工作和居住所要求的空氣狀態(tài)不斷提高的條件下產(chǎn)生和發(fā)展的?？照{(diào)器又叫空氣調(diào)節(jié)器，它的功能是通過制冷或制熱調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和濕度，并使之保持在一定的范圍內(nèi)。夏季溫度較高，濕度較大，空調(diào)器可以降溫和減濕，使室內(nèi)溫度維持在22-26，相對濕度維持在55-66。冬季氣溫較低而且干燥，空調(diào)器可以升溫和加濕，使室內(nèi)溫度維持在20-22，相對濕度維持在55-60。空調(diào)器還可以用來調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣流動速度，因流動的空氣比靜止的空氣使人感覺舒適（在制冷時，室內(nèi)空氣的流速以不超過05m/s的速度吹出15-17的冷空氣為宜）。此外，污濁空氣中的塵

2、埃附有很多細菌，經(jīng)空調(diào)器可以凈化，并可將新空氣的物理和化學狀態(tài)的十大因素：溫度、濕度、流速、空氣的分布狀態(tài)、壓力、灰塵量、細菌量、氣味、有毒氣體以及有害離子的含量?？照{(diào)以其服務對象不同可分為舒適性空調(diào)和工藝性空調(diào)兩類。前者以滿足使用者和居住者的熱舒適為主要目的；后者則以滿足工藝生產(chǎn)過程對空氣環(huán)境的要求為主要目的。一個既定空間內(nèi)的空氣環(huán)境，一般要經(jīng)受來自空間內(nèi)部產(chǎn)生的熱、濕和其它有害物的干擾及來自空間外部氣候變化、太陽輻射和外氣中有害物的干擾。消除上述干擾的技術手段是通過空氣和水等介質(zhì)，經(jīng)熱、質(zhì)交換將多余的熱、濕和有害物轉(zhuǎn)移、置換或沖淡。隨著近年來我國人民生活水平的提高，空調(diào)越來越多的進入到普通

3、家庭。我國已成為世界上的空調(diào)生產(chǎn)和消費大國。與變頻空調(diào)相比，定速空調(diào)存在高能耗，低效，溫度波動大，舒適感較差等缺點，因此，變頻空調(diào)一經(jīng)推出，就引起了政府、廠家和用戶的關注。目前我國的空調(diào)市場上已經(jīng)出現(xiàn)了一些變頻空調(diào)，為減小房間溫度的波動，使人感覺到舒適，同時又能節(jié)點，提高用電效率，而且使空調(diào)的控制功能強，控制設計人性化，這就為空調(diào)器的設計提出了更高的要求，本設計就是在此背景下提出的。第2章 設計任務概述及設計要求2.1、設計的內(nèi)容、功能及技術指標： 1、設計的主要內(nèi)容：采用spce061a單片機，設計一套變頻空調(diào)的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)由上位機和下位機兩部分組成。主要設計參數(shù)為：電源：ac220

4、v/50hz，壓縮機的功率為2kw，風扇電機為ac220v/20w，換向閥為ac220v/20w。做為上位機要承擔的主要設計內(nèi)容是：、與同組同學完成系統(tǒng)的整體設計和集成；、采用spce061a單片機，獨自完成上為機的設計，包括硬件部分和軟件部分。其中硬件部分包括控制單元、室內(nèi)溫度的檢測電路、室內(nèi)風扇電機的控制電路、導風板電機的控制電路、led/lcd顯示電路、遙控接收電路、rs485通訊電路等，軟件包括控制算法的計算、流程圖、程序編寫與調(diào)試等；、完成相關的設計圖紙和設計說明書的撰寫，并且通過畢業(yè)設計答辯。2、設計實現(xiàn)的主要功能：、控制系統(tǒng)由上位機和下位機兩部分組成。室內(nèi)機作為上位機，室外機作為

5、下位機。上位機實現(xiàn)對室內(nèi)溫度的采集、室內(nèi)機的控制、紅外遙控信號的接收和處理、led/lcd顯示室內(nèi)溫度、設定值溫度、運行狀態(tài)等、導風板電機的控制、室內(nèi)風扇電機的控制、以及與下位機的通信等，對下位機，上位機要實現(xiàn)對下位機的控制、保護、以及硬件的管理等作用。下位機要實現(xiàn)室外溫度信號的采集（包括冷凝器溫度和壓縮機的溫度）、壓縮機的運行控制、換向閥的運行控制，室外風扇電機的控制、以及與上位機的通訊等功能；、逆變電路的主要電路采用智能功率模塊ipm，也可以采用自行設計的合理的電路；、上位機與下位機的通訊要采用rs485的總線通訊方式；、壓縮機的驅(qū)動脈沖采用pwm控制方式。 3、主要技術指標 電壓波動范圍

6、為：160v260v，室內(nèi)溫度控制精度為：1，壓縮機的運轉(zhuǎn)頻率范圍為：30100hz，啟動頻率為：20hz，空調(diào)使用溫度條件為：-15+45。 第3章 硬件設計 由設計任務要求知，硬件設計是本設計控制器設計的基礎設計部分，也是從原理上去理解設計內(nèi)容，給出基本設計方案和思路的設計。硬件設計主要由設計理論知識的理解與分析，設計方案的提出、論證以及確定，具體單元電路的設計、計算、實驗數(shù)據(jù)的處理，還有具體設計和元器件的選擇等。硬件設計這部分我將從設計方案的確定和具體硬件電路的設計兩章來敘述。3.1方案的提出和選擇隨著近年來我國人民生活水平的提高，空調(diào)越來越多的進入到普通家庭。我國已成為世界上的空調(diào)生產(chǎn)

7、和消費大國。與變頻空調(diào)相比，定速空調(diào)存在高能耗，低效，溫度波動大，舒適感較差等缺點，因此，變頻空調(diào)一經(jīng)推出，就引起了政府、廠家和用戶的關注。目前我國的空調(diào)市場上已經(jīng)出現(xiàn)了一些變頻空調(diào)，為減小房間溫度的波動，使人感覺到舒適，同時又能節(jié)點，提高用電效率，而且使空調(diào)的控制功能強，控制設計人性化，這就為空調(diào)器的設計提出了更高的要求，本設計就是在此背景下提出的。我們將從空調(diào)的基本原理入手，逐步了解和深入，在此基礎上提出我們合理的設計方案。3.1.1、設計原理設計原理就是設計的理論依據(jù)和科學校驗。本設計中控制的核心部分是單片機即spce061a單片機，控制的對象就是空調(diào)機。首先我們就單片機為什么能作為主控

8、制器芯片來進行控制給以闡述，再次將對空調(diào)器的原理加以描述，結合單片機的控制，變頻空調(diào)又是怎么工作的加以理解。3.1.1.1、spce061a應用于空調(diào)控制的原理spce061a型單片機是由陵陽科技公司最新推出的一款16位的微處理器。具有體積小、集成度高、易擴展、可靠性高、功耗低、結構簡單、中斷能力強等特點，內(nèi)嵌32k字閃存flash、處理速度快、能夠很方便地完成普通單片機的功能。是進行畢業(yè)生設計的理想產(chǎn)品。spce061a具有的這些功能完全滿足我們設計空調(diào)控制器的要求，而且其簡單的結構、操作性強的編程語言、以及其便宜的價格都是我們做畢業(yè)設計并進行實踐的首選產(chǎn)品。在這次設計中，我們要用到普通的i

9、/o口、具有串行通信功能的串行數(shù)據(jù)輸出口、還要有外部中斷和外部時鐘控制等端口。spce061a內(nèi)核采用16位的微處理器，工作電壓在2.63.6之間，i/o端口的高電平是5.5v，具有驅(qū)動一般設備的電壓等級，其內(nèi)部內(nèi)置2kb的sram和32kb的內(nèi)存flash，兩個16位的可編程定時器/計數(shù)器提供了方便的計時和計數(shù)功能，兩路10位數(shù)/模轉(zhuǎn)換（dac）輸出通道，32位的通用可編程i/o端口a口b口，14個中斷源和7通道的10位電壓模/數(shù)轉(zhuǎn)換（adc）和單通道的聲音模/數(shù)轉(zhuǎn)換，這些都為我們的設計提供了良好的接入口，完全滿足我們設計的要求，也能實現(xiàn)我們實際的功能和目的。spce061a是繼unsp系列

10、產(chǎn)品spce500a等之后凌陽科技推出的又一個16位結構的微控制器。目前有兩種封裝形式：84引腳的plcc84封裝和80引腳的lqfp80貼片封裝。主要性能如下：16位unsp微處理器；工作電壓：vdd為2.43.6v(cpu), vddh為2.45.5v(i/o)；cpu時鐘：32768hz49.152mhz ；內(nèi)置2k字sram、內(nèi)置32k flash；可編程音頻處理；32位通用可編程輸入/輸出端口；32768hz實時時鐘，鎖相環(huán)pll振蕩器提供系統(tǒng)時鐘信號；16位可編程定時器/計數(shù)器(可自動預置初始計數(shù)值)；2個10位dac(數(shù)-模轉(zhuǎn)換)輸出通道；7通道10位電壓模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)和

11、單通道語音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器；聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風放大器自動增益控制(agc)功能；系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時鐘處于停止狀態(tài))耗電小于2ma3.6v；具備觸鍵喚醒的功能；14個中斷源：定時器a / b，2個外部時鐘源輸入，時基，鍵喚醒等； 使用凌陽音頻編碼sacm_s240方式(2.4k位/秒)，能容納210秒的語音數(shù)據(jù)；具備異步、同步串行設備接口；具有watchdog功能具有保密能力；spce061a具有的我們設計中能用到的參數(shù)特性：特性參數(shù) spce061a sram容量 2k字 rom容量(字) 32k閃存rom 并行i/o端口a ioa150 并行i/o端口b iob150 音頻輸

12、出方式 dac2 中斷源 timera/b、時基信號發(fā)生器、外部中斷、觸鍵喚醒 喚醒源 ioa70 其它中斷源 定時/計數(shù)器 雙16位加計數(shù)定時器/計數(shù)器 雙通道pwm輸出 uart 具備 adc 7通道10位電壓模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)和單通道聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc) 串行sram接口 具備(凌陽格式) 晶振 具備 低電壓復位 具備 低電壓監(jiān)測 具備 內(nèi)置ice接口 具備 上電復位 具備 定時器具備麥克風放大器和自動增益控制 單通道 節(jié)電功能 具備 中斷控制功能 具備 再有spce061a的時鐘最高可達49m，具有32個i/o口，而且具有一定的語音處理功能等，這些都為我們實現(xiàn)電路提供了非常便

13、利的條件。同時也因為開發(fā)環(huán)境友好，易用，方便 同時配有語音播放函數(shù)，這些大大加快系統(tǒng)開發(fā)設計。本系統(tǒng)核心是控制算法的設計和實現(xiàn)，各方面指標基本達到題目要求。3.1.1.2、變頻空調(diào)機的原理和基本組成：(一)、空調(diào)器的基本組成和制冷制熱原理：1、空調(diào)器的基本組成空調(diào)是伴隨社會生產(chǎn)力的發(fā)展，在生產(chǎn)過程所要求的空氣狀態(tài)以及人類自身工作和居住所要求的空氣狀態(tài)不斷提高的條件下產(chǎn)生和發(fā)展的。一個既定空間內(nèi)的空氣環(huán)境，一般要經(jīng)受來自空間內(nèi)部產(chǎn)生的熱、濕和其它有害物的干擾及來自空間外部氣候變化、太陽輻射和外氣中有害物的干擾。消除上述干擾的技術手段是通過空氣和水等介質(zhì)，經(jīng)熱、質(zhì)交換將多余的熱、濕和有害物轉(zhuǎn)移、置

14、換或沖淡。一個空調(diào)系統(tǒng)一般由圖1-1所示的各部分組成，其中空氣處理裝置是實現(xiàn)熱、濕交換的核心部分。圖1.1 空調(diào)器的基本組成2、空調(diào)機工作的能量轉(zhuǎn)換依據(jù)：空調(diào)之所以能夠制冷制熱，它主要是遵循熱力學原理，即：熱力學第一定律：即熱傳導中的能量守恒定律熱力學第二定律: (1)機械功可以全部變成熱，但熱卻不能無條件地全部轉(zhuǎn)換成機械功，即不可能從單一熱源取熱使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌淖兓?。?）不可能把熱從低溫物體傳向高溫物體而不引起其他變化。這就是說：只要借助于外界的力量（即“人工補償”），就能完成將熱量從低溫物體（被冷卻介質(zhì)）傳向高溫物體（環(huán)境介質(zhì)）的過程，從而實現(xiàn)制取冷量的目的。對制冷劑而言，壓

15、力越低，其汽化的溫度點越高。這樣，我們就可以通過控制壓縮機輸出的壓力，來使制冷裝置輸出我們想要的溫度值。3、空調(diào)器的制冷原理：制冷實質(zhì)就是能量的轉(zhuǎn)移。制冷就是把房間內(nèi)的熱量，通過制冷系統(tǒng)的壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器的工作置換到房間外面。制熱的過程（熱泵型）與制冷是相反的。在制冷的過程中，壓縮機是能量的搬運者，制冷劑thr03b為運送能量的媒介。4、空調(diào)器的制熱原理：空調(diào)器的制熱可分為電熱制熱和熱泵制熱兩種方式。1 、電熱制熱電熱制熱方式的加熱元件有電熱管和ptc兩種。電熱制熱的原理是：空調(diào)器接通電源，發(fā)熱元件表面溫度升高。當達到設定溫度值時，分機運轉(zhuǎn)。室內(nèi)空氣被分機吸入到發(fā)熱元件表面，流經(jīng)

16、發(fā)熱元件后溫度升高。升溫后的空氣又被吹入室內(nèi)，如此不斷的循環(huán)，使室內(nèi)空氣空氣溫度逐漸升高，從而達到取暖的目的。2 、熱泵制熱熱泵型空調(diào)器與單冷型空調(diào)器的不同之處是在室外機增置了一個四通換向閥，在制熱時它能使室外、室內(nèi)熱交換器（也稱蒸發(fā)冷凝器和冷凝蒸發(fā)器）的制冷劑流向“轉(zhuǎn)換”，將壓縮機排出的高溫高壓的制冷劑氣體轉(zhuǎn)換流向室內(nèi)，從而達到室內(nèi)制熱的目的。5、除濕原理：、環(huán)境決定夏天濕度較大霉菌易于生長，產(chǎn)生異味，且給人以悶熱的感覺。除濕可以給人們提供健康的生存環(huán)境，使皮膚感覺干爽舒適，使人們的生活品位有所提高。 、除濕原理 空調(diào)器制冷時，室內(nèi)熱交換器表面溫度低于室內(nèi)空氣露淀，室內(nèi)熱空氣經(jīng)過熱交換器時，

17、空氣中的部分水蒸氣在熱交換器表面上凝成露珠，起結果是空氣既被冷卻又被減濕，溫度下降了、濕度也下降了。為避免因除濕導致室溫波動太大，空調(diào)器壓縮機以間歇工作方式來達到除濕的目的。6、除霜原理：、室外環(huán)境溫度決定冷暖型空調(diào)器在制熱運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，當室外環(huán)境溫度低于0以下時，室外熱交換器的蒸發(fā)器溫度就會在-8以下，導致熱交換器換熱能力下降，室內(nèi)溫度緩慢下降。因此，必須及時除去熱交換器上的霜層。、制熱運轉(zhuǎn)除霜采用制熱運轉(zhuǎn)除霜,由室外壓縮機出來的高溫、高壓制冷劑氣體,一部分流向室外熱交換器,使熱交換器溫度上的霜層融化,另一部分繼續(xù)流向室內(nèi)熱交換器。(二)、變頻空調(diào)器的組成及工作原理：、變頻空調(diào)設計的背景及依據(jù)

18、由于空調(diào)在保證工藝生產(chǎn)工程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的質(zhì)量，科學實驗環(huán)境的精確性及保證人體在生產(chǎn)過程中的工作效率和人民生活中的環(huán)境質(zhì)量等方面具有不可忽視的作用，因此，隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展和人民生活水平的提高，空調(diào)也以普通式發(fā)展為當今世界空調(diào)器行業(yè)中技術最先進的變頻式空調(diào)器。、本次變頻空調(diào)設計的內(nèi)容及變頻空調(diào)的特點本次設計所用的典型變頻空調(diào)的制冷系統(tǒng)由變頻壓縮機、室內(nèi)換熱器、室外換熱器、電磁四通閥、電子膨脹閥等組成。控制系統(tǒng)包括室內(nèi)機控制電路、遙控器、室內(nèi)機顯示面板、室外機控制板電路和電源控制板電路。圖 1.2是本次設計的交流變頻空調(diào)系統(tǒng)的原理結構圖，包括一臺室內(nèi)熱交換器、一個電子膨脹閥、一個四通閥、一臺室

19、外熱交換器，其中壓縮機為三相感應電機，并具有化霜回路。變頻空調(diào)是與傳統(tǒng)的定頻空調(diào)相比較而產(chǎn)生的概念。眾所周如，我國的電源電壓是220伏、50赫茲，在這種條件下工作的空調(diào)稱之為定頻空調(diào)。由于供電頻率不能改變，定頻空調(diào)的壓縮機轉(zhuǎn)速基本不變，所以它不能大幅度地調(diào)節(jié)制冷（熱）量，而是通過頻繁開啟和關閉壓縮機的方式來調(diào)節(jié)房間溫度的高低。而與之相比，變頻空調(diào)能改變壓縮機供電頻率，調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速，當供電頻率高時，壓縮機轉(zhuǎn)速就快，空調(diào)器制冷（熱）量也就大；當供電頻率較低時，空調(diào)器制冷（熱）量就小。這就是變頻的原理。變頻空調(diào)在工作時，空調(diào)根據(jù)房間的溫度，自動控制變頻器輸出頻率較大的交流電，使電動機的轉(zhuǎn)速加快，壓

20、縮機的制冷量加大，達到快速制冷或制熱的目的。相反，當房間的制冷或制熱量較小時，壓縮機以正常速度或較低速度運轉(zhuǎn)，因此，變頻空調(diào)具有連續(xù)的制冷量的調(diào)節(jié)，使得房間的溫度波動較小。在壓縮機工作過程中，微電腦系統(tǒng)控制變頻壓縮機的同時，也控制電子膨脹閥的開啟度，保持適當?shù)闹评鋭┑牧髁?，從而直接改變蒸發(fā)器中制冷劑的流量使其狀態(tài)發(fā)生變化，壓縮機的轉(zhuǎn)速與膨脹閥的開啟度相對應，壓縮機的排氣量與膨脹閥的供液量相對應，使過熱度不至于太大，使蒸發(fā)器的能力達到最大限度的發(fā)揮，從而使制冷系統(tǒng)實現(xiàn)最高效率的控制。以下是變頻空調(diào)的基本構成圖： 圖1.2 變頻空調(diào)的原理結構圖、我們將從這張圖上來解釋和詮釋，變頻空調(diào)制冷、制熱以及

21、各工作的原理。變頻空調(diào)器與普通空調(diào)器或稱定轉(zhuǎn)速空調(diào)器的主要區(qū)別是前者增加了變頻器。變頻空調(diào)器的微電腦隨時收集室內(nèi)環(huán)境的有關信息與內(nèi)部的設定值比較，經(jīng)運算處理輸出控制信號。交流變頻空調(diào)器的工作原理是把工頻交流電轉(zhuǎn)換為直流電源，并把它送到功率模塊(大功率晶體管開關組合)；同時模塊受微電腦送來的控制信號控制，輸出頻率可調(diào)的交變電源(合成波形近似正弦波)，使壓縮機電機的轉(zhuǎn)速隨電源頻率的變化作相應的變化，從而控制壓縮機的排量，調(diào)節(jié)制冷量或制熱量。直流變頻空調(diào)器同樣把工頻交流電轉(zhuǎn)換為直流電源，并送至功率模塊，模塊同樣受微電腦送來的控制信號控制，所不同的是模塊輸出受控的直流電源(無逆變環(huán)節(jié))送至壓縮機的直流

22、電機，控制壓縮機的排量，因此直流變頻空調(diào)器更省電，噪聲更小。其運行經(jīng)濟性、舒適性以及其特點如下：1、變頻器能使壓縮機電動機的轉(zhuǎn)速無級連續(xù)可調(diào)，其轉(zhuǎn)速是根據(jù)室內(nèi)空調(diào)負荷而成比例變化的，當室內(nèi)需要急速降溫(或急速升溫)，空調(diào)負荷加大時，壓縮機轉(zhuǎn)速就加快，制冷量(或制熱量)就按比例增加，當達到設定溫度時，隨即處于低速運轉(zhuǎn)維持室溫基本不變。 2、變頻空調(diào)器的節(jié)流是運用電子膨脹閥控制流量，它的室外微處理器可以根據(jù)設在膨脹閥進出口、壓縮機中氣管處的溫度傳感器收集的信息來控制閥門的開啟度，隨時改變制冷劑的流量。壓縮機的轉(zhuǎn)速與膨脹閥的開啟度相對應，使蒸發(fā)器的能力得到最大限度的發(fā)揮。同時，由于采用了電子膨脹閥作

23、為節(jié)流元件，化霜時不停機，利用壓縮機排氣的熱量先向室內(nèi)供熱，余下熱量送到室外，將換熱器翅片上的霜融化。 3、常規(guī)定速熱泵型空調(diào)器的制熱量、制熱系數(shù)受室外環(huán)境的影響較大。天氣越冷，房間需要的供熱量就越大，然而此時由于室外溫度低，蒸發(fā)溫度也就越低，室外機從環(huán)境中所能提取的熱量就少，因此往往不能達到供熱需求，也就是說常規(guī)定速熱泵運行的熱舒適性較差。而變頻熱泵空調(diào)器就能克服這一缺陷。在室外溫度較低時，它能以較高的頻率運行，因此變頻熱泵在供熱需求量高的寒冷天氣里依舊能提供足夠的供熱量，運行的熱舒適性較好，制冷亦然;3.1.2、設計方案的提出、論證和確定設計方案是根據(jù)設計任務的要求，在滿足設計要求和目的的

24、前提條件下，利用最有價值的電路和控制方法完成設計的要求。本次設計的變頻空調(diào)由任務書可以知由上位機和下位機兩部分組成，各完成自己的控制功能和控制算法。在進行設計方案的設計之前我們除了，前面了解設計的原理等外，還要很明確地知道設計的要求、目的和設計的設備要實現(xiàn)的功能。3.1.2.1、首先明確變頻空調(diào)設計的主要內(nèi)容是：1、作為室內(nèi)單元（上位機）的設計，根據(jù)設計任務書的要求我們可以看出，需要設計的模塊有：(1) 檢測室內(nèi)溫度和室內(nèi)盤管溫度，計算出室內(nèi)溫度變化率;(2) 檢測電壓電流是否正常;(3) 接受遙控器傳來的信號，并判斷用戶要求是否合理;(4) 將室內(nèi)各溫度參數(shù)以及用戶要求傳遞給室外控制單元，并

25、接受反饋的目標信號，確定工作狀態(tài)的變化;(5) 控制室內(nèi)風機的運行方式，即進行風速調(diào)節(jié);(6) 控制導風板的工作狀態(tài)，即調(diào)節(jié)它的開度大小來控制風向;(7) 控制百葉窗的工作狀態(tài)，調(diào)節(jié)室內(nèi)吹風是否擺風;(8) 負離子空氣凈化功能;(9) 具有自檢功能，并顯示空調(diào)現(xiàn)行工作狀態(tài);(10)五種運轉(zhuǎn)方式實現(xiàn):自動運轉(zhuǎn)方式、制熱運轉(zhuǎn)方式、制冷運轉(zhuǎn)方式、除濕運轉(zhuǎn)方式、送風運轉(zhuǎn)方式;(11)24小時定時開機、關機;(12)時間延遲安全控制;(13)睡眠運轉(zhuǎn)控制;(14)工作指示燈顯示(上電，睡眠，定時);(15)室內(nèi)換熱器盤管過熱保護;室內(nèi)風機工作異常保護。根據(jù)以上介紹的變頻空調(diào)室內(nèi)機的控制功能，可以看出室內(nèi)

26、機器在整個系統(tǒng)中處于主要地位，負責傳遞數(shù)據(jù)，并按照室外控制單元的要求進行工作，它是空調(diào)系統(tǒng)中與用戶最為密切相關的部分，對空調(diào)系統(tǒng)性能是否優(yōu)越、用戶滿意度如何起著決定性的作用，不容忽視。2、按照任務書和以上的分析，可以看出，變頻空調(diào)的設計是一個集電子電路設計、控制理論設計、熱力學應用、計算機控制技術應用、以及程序設計為一體的大型系統(tǒng)?？照{(diào)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了很長時間，各項技術已經(jīng)達到成熟的標準，所以本次設計中，將在個別技術難點了進行詳細的說明和設計，在一些已經(jīng)很成熟和完美的單元模塊，我們將采用比較成熟和性價比高的單元器件，以達到設計的要求，滿足設計的內(nèi)容的目的。在電源模塊、溫度采集ad轉(zhuǎn)換模塊、以及

27、風扇電機的控制模塊不做詳細的敘述，主要是在紅外信號的接收、pid控制的算法、步進電機的控制、以及spce061a單片機本身存在的不適合本次設計的內(nèi)容進行詳盡的敘述。下面將從各個單元入手逐個詳盡地介紹單元模塊的設計方案，并做出舍取。3.1.2.2、具體單元電路設計方案的提出和論證 1、電源模塊的設計： 本次設計中的電源供電模塊，主要要求要滿足提供給系統(tǒng)所需要的所有電源，包括：+5v主控板用電，+12v導風板用電及繼電器、室外電子膨脹閥、報警電路用電，220v風扇電機、室外壓縮機用電等。對滿足這樣的供電要求的設備，我提出以下兩個方案：、方案一，主電源取市電220v，進線經(jīng)過電容濾波、壓敏電阻保護，

28、經(jīng)1級變壓器變成13.5v的交流電，經(jīng)過整流電路整成+12v左右的直流點，經(jīng)7812穩(wěn)壓器穩(wěn)成+12v的控制電壓供控制單元使用。這個+12vdc電源經(jīng)7805穩(wěn)壓器穩(wěn)成+5v的控制器spce061a用電。風扇電機和室外用點可以直接經(jīng)過電源側接到室外接口上，供室外設備用。經(jīng)過這些單元器件完成簡單的電源電路的設計。、方案二，主電源取市電220v，進線經(jīng)過電容濾波、壓敏電阻保護，經(jīng)過三繞組變壓器變成13.5v和6.5v兩個電壓等級的分列式電源，13.5v經(jīng)過7812穩(wěn)壓器穩(wěn)成+12dc電源，滿足驅(qū)動電源的要求。6.5v經(jīng)過7805穩(wěn)壓器穩(wěn)成+5v電源供控制器spce061a使用。 在上述方案中，方案

29、一，在電路設計上，追求電源的同頻和電源的設計電路的簡單，可以節(jié)省變壓器的成本，但是在抗干擾上，+12v和+5v接在一起，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和單片機的穩(wěn)定運行不利。方案二，采用三繞組變壓器設計，這樣+12v和+5v電源就分開來，這對于單片機的穩(wěn)定運行和系統(tǒng)的安全是有很大好處的。所以在電源設計中，我們采用三繞組變壓器設計方案，完成電源單元電路的設計。 2、溫度采集模塊的設計方案： 本設計中的要求是，室內(nèi)機（上位機）的溫度采集主要有兩部分的溫度，一個是室內(nèi)環(huán)境溫度的采集，這部分的溫度采集主要是用于反饋室內(nèi)的溫度信息給控制器再由控制器經(jīng)過運算后做出合理的調(diào)節(jié)；另外還有室內(nèi)蒸發(fā)器的盤管的溫度的采集，這部分溫

30、度的采集主要是用于反饋給下位機的壓縮機和電子膨脹閥控制所用，根據(jù)盤管的溫度值經(jīng)過一系列算法來調(diào)節(jié)壓縮機的運轉(zhuǎn)頻率和電子膨脹閥的開度。 在溫度采集電路的設計中，要考慮到滿足設計溫度采集的精度的要求，還要符合控制器即spce061a單片機的端口承受的電壓或電流值，在本設計中控制器spce061a的端口承受的最大電壓是3.3v，所以在設計上要合理地選擇溫度傳感器和溫度電路的設計。對此有以下幾種方案： 方案一：采用電阻分壓，電容隔離干擾的，阻容溫度采集電路，在這種電路中我們采用熱敏電阻作為溫度傳感器，接+5v電壓，當溫度傳感器即熱敏電阻受到溫度的變化而阻值發(fā)生變化的時候，反在分壓電阻上的電壓值就發(fā)生了

31、變化，這樣一來，在控制器的端口即spce061a的a口就能根據(jù)不同的電壓值，進行ad轉(zhuǎn)換后送到控制器中進行處理。 方案二：采用電阻和電容并聯(lián)，然后再串聯(lián)，組成比較電路，將測到的熱敏電阻上電壓變化，與給定的電壓值進行比較，采用隔離干擾的措施，使檢測到的電壓值更加準確。在溫度傳感器的選擇上我們可以選擇熱敏電阻或者金屬電阻，這就有象銅電阻、鉑熱電阻等。在傳感器的選擇上，我們這次設計的精度是1，對于鉑熱電阻，精度高而且電流小，用于控制器非常合適，但是鉑熱電阻對在其輔助電路上的電阻的匹配要求很嚴格，這點在我們的畢業(yè)設計中不易做到，所以現(xiàn)在暫且不能選用。采用專門的溫度傳感器模塊，可以大大節(jié)省控制器的端口的

32、占用也可以減少程序的編輯，在精度上和設備的可靠性上也是很好的，但是這會無形中提高設計成本，對于產(chǎn)品的推廣很不利。采用金屬電阻，金屬電阻原理簡單，設備也簡單，但是精度不高，容易受到外界的干擾，這就在外圍的輔助電路設計上加大了工作量，不利于整個設計的進度的安排。 再看了以上幾種傳感器的基礎上，我們考慮到設計中的，精度的要求，性價比的要求，設計電路成本和規(guī)模的要求，準備采用熱敏電阻來做。熱敏電阻具有的部分特性，比如在-50+100之間其近似線性的特性，這對于我們的計算和程序的設計都非常有利，而且熱敏電阻的設計外圍電路也簡單，成本低，對于我們設計中的pcb的制作和原理的熟悉都非常有利。 3、顯示模塊的

33、設計方案： 在本次設計中，顯示電路主要是顯示室內(nèi)環(huán)境的溫度值、認為設定的溫度值、運行顯示、故障顯示、除濕顯示、除霜顯示等。這些顯示有的是表示系統(tǒng)的運行狀態(tài)，有的顯示控制的過程及結果。顯示部分是控制器和設備與人之間交流的一種方式，這部分可以采用led和lcd兩種顯示方式，本設計中考慮到程序編輯和成本，我們選用led顯示，用4個led8段顯示室內(nèi)溫度和設定溫度值，用4個led顯示設備的運行狀態(tài)。在顯示設定方案中，我們將提出以下幾種方進行比較和論證，最后選擇最適合我們的，如下： 方案一：這里主要將室內(nèi)溫度和設定溫度的顯示塊進行詳細分析。溫度的十進制顯示，在顯示中我們采用1塊mc14495為譯碼、驅(qū)動

34、電路，利用控制器8個端口輸出8位數(shù)據(jù)，分別經(jīng)鎖存器后送入led顯示，時鐘信號用普通i/o的中斷方式來實現(xiàn)。這樣的顯示電路，在硬件電路設計和連線上比較復雜，而且占用的i/o口太多，這對于單片機的設計是非常忌諱的，我們要盡量節(jié)省i/o端口，為其他設備的接入和控制器信號的輸出留有空間。這種設計方案的優(yōu)點就在于可以簡化程序設計的工作量。在本次設計中，充分利用i/o進行多方面的練習和訓練才是我們設計的最終目的，所以這種方案有待考慮。 方案二： 按照設計任務書的要求，采用4位led顯示來完成室內(nèi)溫度和設定溫度的顯示，我們注意到，設定溫度只是遙控器給控制器的命令，是有時間性和可預見性的，那我們可以在顯示輸出

35、端口上，采用復用的方式，即在有遙控命令設定值的時候顯示設定溫度，在其他時間，可以在保持顯示設定溫度的基礎上，顯示室內(nèi)的實際溫度。 我們可以利用spce061a的sda串行數(shù)據(jù)傳輸口，作為顯示電路的輸出口，在移位瑣存上，我們用一塊sn74ls164，采用spce061a中的iob1口作為串行數(shù)據(jù)輸出的時鐘脈沖信號，4片led用b口的iob2iob5作為片選信號，這樣在同一時間就只有一個led接收數(shù)據(jù)傳輸進行顯示。顯示數(shù)據(jù)經(jīng)sda輸出口到sn74ls164，經(jīng)瑣存后，分別從q1q7輸出到8段顯示led上，完成顯示功能。這樣的設計一是簡化了硬件設計電路，二是節(jié)省了大量的i/o口，在程序設計上復雜度提

36、高了，但是作為畢業(yè)設計訓練，這對于大家完成設計的全部內(nèi)容還是有很大挑戰(zhàn)的。 綜上所述，我們可以很顯然地看到，方案二不管從可行性上，還是可靠性上都要優(yōu)于方案，而且在實際應用中可以減少硬件的成本，因此我們選取方案二作為我們的最終硬件設計方案。 4、通訊模塊的設計方案： 本設計中的通訊，是作為室內(nèi)機的上位機對整個系統(tǒng)以及下位機的控制的關鍵環(huán)節(jié)。在設計任務書要求中，要求用rs485通訊方式進行上下位機之間的通訊。rs485是串行通訊接口之一，其特點是傳輸距離遠，通訊協(xié)議和rs232可以互用，其傳輸抗干擾性強，使用于遠距離，強干擾的精密度要求高的場合。我們這次的設計用rs485也可以，這對于微型控制器的

37、控制性能會得到保證。 在上位機和下位機通訊過程中，要傳輸?shù)膬?nèi)容主要包括兩部分內(nèi)容，一部分是，上位機給下位機的控制命令，這就有開機、關機命令、壓縮機、電子膨脹閥的開啟命令、除霜命令，故障緊急停機命令等；另一方面是，下位機給上位機的反饋信息的命令，這就有設備檢測信息的傳輸、故障信號傳輸、對上位機的控制命令響應后的反饋命令、以及室外其他信息的傳輸?shù)取?本次按照設計任務書的要求，我們就采用rs485通訊方式進行信號命令的傳輸，在硬件外圍電路的設計上和軟件程序設計上，將采用rs485通訊協(xié)議進行編輯，以滿足設計的要求。 5、紅外接收模塊的設計方案： 紅外接收單元是人機對話的窗口，紅外信號的接收的好壞，直

38、接影響到人多設備的控制功能的體現(xiàn)。在紅外接收上，我們將采用穩(wěn)定的、可靠性高的設備器件來實現(xiàn)。在本次設計中，紅外通訊主要完成開機、關機命令、溫度的設定值的增減、風扇速度的控制、導風板電機的控制、除濕、除霜命令的發(fā)出。這些命令是空調(diào)器運行的基本命令，也是本次設計中要完成的設計要求。為了滿足以上的設計要求完成設計任務書的設計目的，我提出以下幾個方案： 方案一：這個方案是從電子電路的基本設計出發(fā)，利用最基本的元氣件來設計紅外接收電路。用光敏二極管作為遙控器信號的接受電路，利用光敏二極管的導通把該端口的電壓拉到高電平，這樣的一同一斷，在控制器的端口形成0，1，0，1的高低電平信號的交叉，把控制命令傳輸給

39、控制器。 此方案從原理和電路的設計上是完全可以采用的，但是要是考慮到紅外接收的距離，紅外接收的準確性，紅外接收的抗干擾等方面的因素，我們就可以明顯感到，這個設計方案的可靠性是很差的，所以在本次設計中，我將不會采用此方案。 方案二：采用集成的紅外接收模塊，也就是說利用已經(jīng)很成熟的設計方案來為我們所用，這樣我們的設計中就不用考慮其他因素，只需考慮怎么去處理接收到的信號。采用集成模塊時候，我們要考慮模塊的接受范圍、接收的頻率、以及與我們的控制器spce061a單片機固有頻率之間的關系。在滿足這些要求的基礎上，我們采用由日本東芝公司生產(chǎn)的at8141s型紅外接收模塊，這個模塊的輸出信號頻率是38kb，

40、完全能夠滿足我們控制器單片機的要求。 這個方案的選擇，在硬件電路設計上，可以說是很簡單，只需要將規(guī)定好的端口接好就行，但是對于接收到的信號的處理是很復雜的，而且對接收到的信號的判斷和識別也是我們的難點，這些將會在軟件設計中進一步得到闡述。 6、風扇電機的控制設計方案： 室內(nèi)風扇電機的作用，根據(jù)從理解設計任務書可以得知，室內(nèi)風扇主要是進行盤管溫度的快速傳遞，室內(nèi)風扇的風速的控制也就是控制向室內(nèi)流動的調(diào)節(jié)后的風量的多少。從任務書可以理解到，風扇的主要工作速度不是很高，主要是在中頻段。這就要對風扇進行合理的控制使其能隨著溫度的變化進行必要的速度調(diào)節(jié)，以下將就在滿足設計要求的前提下，怎么調(diào)節(jié)風扇的速度

41、才能使室內(nèi)的空氣流量最合理，為此提出以下幾個方案： 方案一：風扇電機的調(diào)速我們可以運用最基本的調(diào)壓調(diào)速，可以通過控制給風扇電機的電壓來控制其轉(zhuǎn)速。將風扇電機的控制口接到控制器spce061a的任意端口，然后認為地在程序中設置出幾個風扇的轉(zhuǎn)速等級，比如說高速、中高速、中速、中低速、低速等這么幾個等級，隨著人對室內(nèi)空氣的感受，由遙控器進行調(diào)用，需要什么溫度時就發(fā)什么樣的命令。這種調(diào)制方法，對于簡單的系統(tǒng)來說已經(jīng)可以滿足一切要求，但是要是進行高一等級的溫度方面的要求的話，這樣的調(diào)速就不能滿足我們的設計的要求。它不能實現(xiàn)無級調(diào)速，也不能達到能量的最大化的節(jié)省。因此這個設計方案不是最佳方案。 方案二：在

42、第一方案中我們意識到關鍵問題是，不能夠達到無級調(diào)速。由設計任務書的要求可以看出，我們可以使用壓縮機的那種無級調(diào)速的方法，就是利用pwm調(diào)制來進行控制。在本次設計中，我們可以充分利用控制器spce061a具有的pwm輸出口，來實現(xiàn)對風扇電機的控制。這樣設計電路中就一個很關鍵的問題，就是pwm信號的頻率與風扇電機的驅(qū)動電源之間的頻率同頻的問題。在spce061a中我們可以通過檢測電源同向輸入端的電壓過零信號，來觸發(fā)pwm的發(fā)出，去控制風扇電機的控制電路。在程序中，我們可以將過零信號接到intext1上，用每次的中斷來控制pwm的輸出，達到最終對風扇電機的控制。 此方案，對軟件設計和控制器的頻率特性

43、要求高，但是可以完全滿足無級調(diào)速的要求，屬于我們所選的方案。本設計將利用此方案。 7、風擺步進電機的控制方案： 根據(jù)設計任務書的要求，風擺步進電機的作用是控制導風板的開度，進而控制室內(nèi)風向、風的流速以及整個房間的舒適度。風擺電機采用步進電機控制是考慮到風葉的開度過程是一個步進試的，是一步一步來完成整個過程的，為了更好地完成這個過程，在各個方面做到做好，我們就采用步進電機進行控制。在控制方案上，經(jīng)過對設計任務要求的理解和對設計的合理的安排，我提出以下兩種設計方案： 方案一：在此方案中，我采用一種在理解和實施過程中都很簡單，而且比較實用的一種控制方式，即把步進電機在風葉由閉合到最大開度時候的整個過

44、程，分為這么幾個階段即：小風、舒適、直吹等，這樣以來用戶可以根據(jù)自己的身體的感受來在這幾個檔上，自由地切換，以達到自己感覺最舒服的狀態(tài)。這種控制方法在硬件上比較簡單，在軟件程序設計上也比較簡單，只需要進行必要的幾種運行方式的設定就行。但是，這種控制方式它不能達到逐級調(diào)節(jié)開度，充分利用控制器spce061a單片機的控制功能的目的，在畢業(yè)設計練習上達不到最好的訓練的目的。 方案二：由第一方案，我們可以看出，關鍵技術點在于，它不能實現(xiàn)逐級調(diào)速，也就是說調(diào)速的分檔太馬虎，在步進電機控制上，不能達到平滑的調(diào)速。在本設計中，作為室內(nèi)機設計的上位機，硬件電路比較簡單，又加上我們前面所做的設計為我們節(jié)省出很多

45、的i/o口，那我們就可以利用四個i/o輸出來控制步進電機的運行，采用四相八拍的運行方式。這樣的設計可以在滿足風葉開度的要求之上，進一步提高我們調(diào)速系統(tǒng)的可靠性。第二方案與第一方案相比，其在滿足同樣的設計要求的前提下，還能夠節(jié)省能源，提高風葉以及步進電機的運行壽命，所以我們首選第二方案。8、過流、過壓以及過零檢測的設計方案：這一部分的設計，主要基于保護整個系統(tǒng)的安全運行。在設計方案方面可以說有很多這方面的成熟的例子和設計方案，我們要選擇最適合本設計的方案。根據(jù)多方面查資料和咨詢老師，我們選擇以下方案作為過流、過壓以及過零檢測電路的設計方案。在過流、過壓以及過零檢測中，都是從電壓側取檢測信號，這些

46、信號經(jīng)過整流、降壓后，再經(jīng)過設計的比較電路進行比較，最后經(jīng)三極管限壓后，以高低電平的方式輸入到控制器spce061a的端口。在端口選擇，因為檢測到的，送到i/o上的是高低電平信號，所以我們將它接到外部中斷0和外部中斷1上，這樣接有利于在軟件程序設計中，對過流、過壓以及過零信號進行處理，也可以充分體現(xiàn)出控制器spce061a的靈活性。在這個設計方案中，其電路布局和軟件處理都很簡單，但是在對從電源側檢測到的信號的處理上要做的很細致，主要表現(xiàn)在電阻的選擇上，電容容量的選擇上。電阻的合理搭配，是為了在分壓過程中，使三極管的導通電壓得到穩(wěn)定的控制，電容容量的選擇是為了不讓檢測到的沖擊波影響控制器的判斷能

47、力，也為了保護其他電路不受到損害。一般這部分我們都要進行詳細的計算和校驗。以上就是我們對本次設計中的各個單元電路的設計方案的提出，在部分電路原理的設計上進行了必要的理論論證。本次設計方案的選擇，還是以目前實際應用中最廣泛的實際例子為主要的設計依據(jù)，在一些關鍵性的設計環(huán)節(jié)了，我們進行了嘗試和探索。這也使得我們的設計最終目的更加的明確和清晰。3.1.3、進行總體方案的集成經(jīng)過在前一節(jié)中的設計方案的提出和論證，我們將在本節(jié)中，就整體的設計方案進行論證和確定?？傮w方案的設計主要是進行各個分單元模塊之間的協(xié)調(diào)和各個單元模塊之間的融合。由前面第一節(jié)的理論論證我們可以知道，控制器spce061a單片機有32

48、個可編程的i/o端口、有兩個復用的pwm輸出口、有兩個外部中斷即外部中斷0和外部中斷1、有串行數(shù)據(jù)傳輸口sda和時鐘信號口clk等，各個口的最大承受電壓是3.3v。這些硬件上的條件都是我們進行單元電路設計和總體方案集成的前提。下面就列出我們的總體設計方案的框圖，然后進行必要的分析和敘述。spce061a風擺電機的控制（采用四相八拍的的電機）風扇驅(qū)動控制電路（采用光驅(qū)動的晶閘管）室內(nèi)外通訊（采用485通訊）顯示電路（采用集成快電路）溫度采集電路紅外接收電路（采用芯片）在這個方案中，我們可以看出，首先它滿足我們設計任務的一切要求，在硬件電路上基本是這樣的，再有在單元電路的布局上合理，而且有利于制圖

49、和進行硬件搭接。 此方案的合理性是建立在，分單元設計方案正確的基礎之上。在這個設計方案中，我們可以看出，有溫度采集、紅外接收、風擺電機的控制、有風扇電機的控制、室內(nèi)外機的通訊、還有顯示電路，這些都是設計任務書中的要求，這些單元電路的設計，充分滿足了，我們設計的要求。各塊之間協(xié)調(diào)工作，這不但會體現(xiàn)在硬件設計上，主要的內(nèi)部工作還要體現(xiàn)在程序的設計上。 在分塊單元電路中，我們除了運用我們設計的部分電路設計方案以外，還利用已經(jīng)很成熟的電路模塊，這些模塊的應用使的整個設計具有了更高的可靠性。 在總體方案的設計中，我們也突出了我們設計的核心技術和難點技術。對于紅外接收這一塊，是系統(tǒng)和用戶之間進行交流的平臺

50、，所以對這塊的可靠性和易操作性做出了很高的要求。如果想要實現(xiàn)這一塊的完美的控制，我們要從應家和軟件兩方面來做。在硬件方面，我們采用at8142s集成塊，這為硬件的可靠性提供了保證。在軟件設計方面，一來我們考慮到控制器的工作頻率和接收模塊最終輸出的脈沖的頻率之間的關系，看是否能完全接收到。這就需要在軟件設計中，對采用頻率做出規(guī)定。 在電機控制中，本設計包括兩臺電機的控制，但是對于步進電機的控制可以采用給定運行步序的方式讓它工作，并且這樣也能達到很好的調(diào)節(jié)效果，再說風擺電機的控制的要求也不是那么的精確和詳細；對于風扇電機的控制來說，是本設計的一個難點，首先它的控制作用是促進室內(nèi)盤管上能量的交換的速

51、度，以滿足室內(nèi)環(huán)境的要求。這樣以來盤管的溫度就成了風扇電機的一個控制輸入量，再有就是室內(nèi)環(huán)境溫度的值，這也是風扇電機運行的一個控制量輸入。再加上對風扇交流電機要進行調(diào)壓調(diào)速，按照前面選擇的調(diào)速方法，我們必須對晶閘管的導通頻率與供給電機的電源電壓的頻率相同，因為如果不同頻率就會出現(xiàn)，不是在交流電壓過零時對它進行觸發(fā)，這樣一來就會影響輸出電壓的大小，進一步就影響到電機的運行速度。這時候我們還必須采用過零檢測電路，那就是在電源電壓過零點的同時允許觸發(fā)脈沖對晶閘管進行觸發(fā)，來控制輸出電壓的大小，以達到控制電機轉(zhuǎn)速的要求。以上這兩點，是我們硬件設計中的難點，也可以說是本設計的技術核心，是我們在鍛煉設計過

52、程中的學習和研究的地方。3.2、硬件單元電路的設計根據(jù)前一章的理論分析，和在理論分析基礎上提出的方案論證，最后得到設計的最終方案，我們就根據(jù)上面提出的方案來進行單元電路的設計。這部分的設計是具體的硬件電路的搭接，就是運用最基本的電器元件或集成元件進行硬件電路的設計。根據(jù)前面提到的，我們本部分將設計以下幾個電路：電源電路、溫度采集電路、步進電機的控制電路、風扇電機的控制電路、顯示電路、紅外接收電路、通信電路以及過流、過壓、過零電路的設計。在這些電路的設計搭接過程中，我們還將對一些用到的元氣件進行參數(shù)的計算、校驗和元氣件的選型。對具體的元氣件我將列出詳細的元氣件清單和參數(shù)表做為設計的依據(jù)。3.2.

53、1 電源電路的設計根據(jù)方案選擇和確定中，對電源電路和設計中對電源的要求做出分析，列出電源設計方案，在此將設計電源的實際電路。下面將先畫出電源的設計電路，然后進行工作方式的分析。 本電源設計中，220v的原始電源由，從市電取的，即才插頭p1取的。在這個電路中fu是快速熔斷器，是為了保護該電路在短路的情況下，不損壞設備及相關的電器元件。220v的電源一路經(jīng)p2送室外機用電；一路經(jīng)過fu，由濾波電容c0濾波，壓敏電阻防止過壓后，經(jīng)三繞組變壓器t0后，變成13.5v和6.5v兩個電壓級別的電壓，供室內(nèi)機的控制單元和驅(qū)動單元使用。變壓器t0的選擇：三邊的電壓等級比為：220：13：6，這也是變壓器繞組數(shù)

54、的比例。在變壓器的容量選擇上，我們選擇電壓等級220v，容量的計算：容量等于功率和電流的乘積，在這個電路中，電壓為220v。原邊的最大電流是副邊的所有電流的和。由電路可以知，微處理器控制端的電壓最大是30毫安，在驅(qū)動電路側，功率大的電機有風扇電機和步進電機，對于風扇電機，選擇的是12w，額定電壓220v的電機；步進電機選擇的是3w6w的電機，額定電壓12v。由此可以見變壓器的容量，也就是30w左右，可選的型號有：mtd30w的變壓器做為我們電源側的變壓器。變壓器參數(shù)的計算根據(jù)設計要求，所需電源為12v直流電源和5v直流電源。故選用的集成穩(wěn)壓器為7812和7805。uo1=12v，uo2=5v。

55、穩(wěn)壓器的輸入電壓比輸出電壓高3v，穩(wěn)壓器的壓差取3v，故穩(wěn)壓器的輸入電壓為： ui1=12+3=15v ui2=5+3=8v變壓器副邊電壓有效值為： u1=ui1 / 1.2=15 / 1.2=12.5v 取13v u2=ui2 / 1.2z=8 / 1.2=6.67v 取7v變壓器的變比為：k=u1/u2/u3=220/13/7穩(wěn)壓器的輸入電流為： io=io(max)+iq=300+8=308ma iq為穩(wěn)壓器的偏置電流，一般為8 ma。故整流濾波電路的等效阻值為： r1=1.2u2 / io =1.213/（30810-3） =50.6r2=1.2u3 / io =1.213/（3081

56、0-3） =27.3壓敏電壓u1ma的測量范圍01500v環(huán)境溫度040，0.75u1ma情況下的漏電流測量范圍0.1199.9a相對濕度85%，u1ma工作誤差2%大氣壓力86kpa106kpa，0.75u1ma工作誤差2%操作方式手動，漏電流工作誤差3%顯示方式數(shù)字顯示，漏電流分辨率0.1a電源電壓220v10% 50hz60hz，最大功耗25w尺寸重量21517580（mm）約1.2kg。所選定的型號是：myh3-05d430。變壓器的副邊的穩(wěn)壓和濾波調(diào)制單元中，13v等級的電壓經(jīng)整流器進行整流，使輸出為直流，整流后的電壓經(jīng)帶極性電容c1和固態(tài)電容的濾波，送入穩(wěn)壓器lm7812，輸出+1

57、2的直流穩(wěn)壓電源，這部分電源主要供給步進電機的驅(qū)動和風扇電機的控制電路使用；另一路6.5v等級的電壓經(jīng)整流器進行整流，再經(jīng)電解電容和固態(tài)電容濾波后，送入穩(wěn)壓器lm7805，輸出+5v的直流穩(wěn)壓電源，這一路的電源可以直接供給控制電路作為控制信號的觸發(fā)或者是驅(qū)動環(huán)節(jié)的控制，+5v電源經(jīng)過2個2極管后降壓成3.4v左右的直流電源，這部分就供給主控制器spce061a的vdd使用，這是因為spce061a的端口承受的最大電壓是3.3v左右，所以我們要采取這樣的做法，這樣一方面可以保護控制器的安全工作；另一方面，還可以保證控制器內(nèi)部的程序、以及控制命令的正確運行。以上就是本次設計中電源模塊的硬件電路設計，因為穩(wěn)壓電源在實際工作中，已經(jīng)很成熟而且很完善，所以本次設計中，只是利用一些實際中常用的參