家用中央空調(diào)控制器設(shè)計(jì)

1、第一章 家用中央空調(diào)控制器設(shè)計(jì)1.1 家用中央空調(diào)控制器的硬件設(shè)計(jì)家用中央空調(diào)模糊pid控制器的主要功能實(shí)現(xiàn)：（1）控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對(duì)室溫的控制；（2）簡(jiǎn)單的按鍵操作，方便用戶(hù)設(shè)定溫度；（3）能夠顯示室內(nèi)實(shí)際和設(shè)定溫度值；一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)控制系統(tǒng)包括輸入系統(tǒng)，主控系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)。家用中央空調(diào)控制器硬件設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮三大部分的設(shè)計(jì)：輸入電路：即參數(shù)/命令輸入電路部分，主要包括：溫度檢測(cè)電路，鍵盤(pán)輸入電路，時(shí)鐘電路，復(fù)位電路。主控電路：即單片機(jī)及接口電路部分，主要包括cpu，各種i/o接口等。其中單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的主控部件，通過(guò)軟件編程，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的分析運(yùn)算等；i/o接口是參數(shù)、命令、狀態(tài)等模

2、擬、數(shù)字信號(hào)的通道。輸出電路：即各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)字/開(kāi)關(guān)量輸出和顯示，包括led顯示電路，風(fēng)機(jī)控制電路等。家用中央空調(diào)的硬件電路原理框圖如圖3.1。圖3.1 家用中央空調(diào)的硬件電路原理框圖1.1.1 主控電路1單片機(jī)的介紹stc89c51rc/rd+ 系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾/ 高速/ 低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051 單片機(jī)，12 時(shí)鐘/ 機(jī)器周期和6 時(shí)鐘/ 機(jī)器周期可任意選擇，最新的d 版本內(nèi)部集成max810 專(zhuān)用復(fù)位電路。（1）單片機(jī)的特點(diǎn)：a增強(qiáng)型6 時(shí)鐘/ 機(jī)器周期，12 時(shí)鐘/ 機(jī)器周期 8051 cpub工作電壓：5.5v 3.4v（5v 單片機(jī)

3、） / 3.8v 2.0v（3v 單片機(jī)）c工作頻率范圍：0 40 mhz，相當(dāng)于普通8051 的 080mhz.實(shí)際工作頻率可達(dá)48mhzd 用戶(hù)應(yīng)用程序空間 4k / 8k / 13k / 16k / 20k / 32k / 64k 字節(jié)e片上集成 1280 字節(jié) / 512 字節(jié) ramf通用i/o 口（32/36個(gè)），復(fù)位后為： p1/p2/p3/p4 是準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉（普通8051 傳統(tǒng)i/o 口）p0 口是開(kāi)漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為i/o 口用時(shí)，需加上拉電阻gi s p （在系統(tǒng)可編程）/ i a p （在應(yīng)用可編程），無(wú)需專(zhuān)用編程器/ 仿真器，可通過(guò)串

4、口（p3.0/p3.1）直接下載用戶(hù)程序，8k 程序3 秒即可完成一片。heeprom 功能i看門(mén)狗j內(nèi)部集成max810 專(zhuān)用復(fù)位電路（d 版本才有），外部晶體20m 以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路k共3個(gè)16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器0 還可當(dāng)成2個(gè)8 位定時(shí)器使用l外部中斷4 路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，power down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒m通用異步串行口（uart），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)uart。n工作溫度范圍： 0 75 / -40 +85o封裝形式：dip-40，plcc-44，pqfp-44三種封裝（2）stc89c52芯片這個(gè)設(shè)計(jì)選用的是這個(gè)單片

5、機(jī)系列中的stc89c52，其pdip-40形式的封裝圖如圖3.2。圖3.2 單片機(jī)stc89c52封裝圖其引腳功能如下：vcc：電源引腳。正常操作、空閑、掉電以及對(duì)flash rom編程或校驗(yàn)時(shí)的工作電壓。一般為5v。p0口：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。 p1口：p1口是內(nèi)部帶有弱上拉電阻的準(zhǔn)雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4個(gè)ttl門(mén)電流。先向p1口鎖存器寫(xiě)入1，使p1口引腳被上拉為高電平時(shí)，可用作輸入。p1.0和p1.1引腳除了可以作為一般i/o引腳使用外，

6、還具有第二輸入/輸出功能：p1.0（t2）：定時(shí)器t2的計(jì)數(shù)輸入端或定時(shí)器t2的時(shí)鐘輸出端。p1.1（t2ex）：定時(shí)器t2的外部觸發(fā)輸入端。 p2口：p2口是內(nèi)部帶有弱上拉電阻的準(zhǔn)雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門(mén)電流，當(dāng)p2口鎖存器寫(xiě)入1時(shí)，使p2口引腳被內(nèi)部上拉電阻拉至高電平，作為輸入。在讀/寫(xiě)外部存儲(chǔ)器時(shí)，p2口輸入高8位地址信號(hào)a15a8。當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高8位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部8位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)p2口接收高八

7、位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3口：p3口是內(nèi)部帶有弱上拉電阻的準(zhǔn)雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門(mén)電流。作輸入引腳使用前，先向p3口鎖存器輸入1，使p3口引腳被上拉成高電平。使p3口除了作為一般的i/o引腳使用外，還具有第二輸入/輸出功能。p3口作為一些特殊功能口，如下所示：p3.0（rxd）：串行數(shù)據(jù)接收（輸入）端p3.1（txd）：串行數(shù)據(jù)發(fā)送（輸出）端p3.2（）：外部中斷0輸入端p3.3（）：外部中斷1輸入端p3.4（t0）：定時(shí)/計(jì)時(shí)器t0的外部輸入端p3.5（t1）： 定時(shí)/計(jì)時(shí)器t1的外部輸入端p3.6（）：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信號(hào)，低電平有效p3.7（）：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)

8、，低電平有效p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。rst：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/:低8位地址鎖存信號(hào)。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。在正常情況下，ale/輸出信號(hào)恒為1/6振蕩頻率，并可用作外部時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)。：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(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)器周期信號(hào)被激活兩次。只有執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的指令時(shí)才有效，而執(zhí)行其他操作時(shí)無(wú)效/vpp：外部程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)，低電平有效。在復(fù)位期間cpu檢測(cè)

9、并鎖存/vpp引腳電平狀態(tài)，當(dāng)該引腳為高電平時(shí)，從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器取指令，只有當(dāng)程序計(jì)數(shù)器pc超出片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址編碼范圍時(shí)，才轉(zhuǎn)到外部程序存儲(chǔ)器取指令；當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，一律從外部程序存儲(chǔ)器取指令。xtal1：片內(nèi)晶振電路反相振蕩放大器輸入端，接cpu內(nèi)部時(shí)鐘工作電路。xtal2：片內(nèi)晶振電路反相放大器輸出端。1串口通信（1）rs232串口通信芯片串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議（不要與通用串行總線universal serial bus或者usb混淆）。大多數(shù)計(jì)算機(jī)包含兩個(gè)基于rs232的串口。串口同時(shí)也是儀器儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議；很多gpib兼容的設(shè)備也帶有rs232口。同時(shí)

10、，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠(yuǎn)程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。典型的rs232信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在+5+15v，負(fù)電平在-5-15v電平。當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上為ttl，從開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從ttl電平到rs232電平再返回ttl電平。接收器典型的工作電平在+3+12v與-3-12v。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為2v至3v左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。rs232是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為37k。所以rs232適合本地設(shè)備之間的通信。（2）串口通信電

11、路設(shè)計(jì)串口通信的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡(jiǎn)單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。比如ieee488定義并行通行狀態(tài)時(shí)，規(guī)定設(shè)備線總長(zhǎng)不得超過(guò)20米，并且任意兩個(gè)設(shè)備間的長(zhǎng)度不得超過(guò)2米；而對(duì)于串口而言，長(zhǎng)度可達(dá)1200米（rs485）。典型地，串口用于ascii碼字符的傳輸。通信使用3根線完成：（a）地線，（b）發(fā)送，（c）接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)在另一根線上接收數(shù)據(jù)。其他線用于握手，但不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校

12、驗(yàn)。1.1.2 輸入電路1溫度傳感器的選擇本文研制的控制器選擇著名的maxim&dallas公司的ds18b20型號(hào)溫度傳感器。ds18b20是美國(guó)dallas公司新推出的一種可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器，它是dallas公司在前一代溫度傳感器ds1820的基礎(chǔ)上改進(jìn)開(kāi)發(fā)的，它的優(yōu)勢(shì)在可組網(wǎng)特性和可編程提高測(cè)溫精度兩個(gè)方面。技術(shù)性能描述如下：（1）獨(dú)特的單線接口方式，ds18b20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條端口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與ds18b20的雙向通訊。（2）測(cè)溫范圍 55125，固有測(cè)溫分辨率0.5。（3）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)ds18b20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。（4）工作電源

13、：35v/dc。（5）在使用中不需要任何外圍元件。（6）測(cè)量結(jié)果以912位數(shù)字量方式串行傳送。（7）不銹鋼保護(hù)管直徑6。 （8）適用于dn1525，dn40dn250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫。（9） 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 m10x1，m12x1.5，g1/2任選。（10） pvc電纜直接出線或德式球型接線盒出線，便于與其它電器設(shè)備連接。ds18b20的出現(xiàn)開(kāi)辟了溫度傳感器技術(shù)的新領(lǐng)域。它在工作電壓、電氣特性及封裝等方面都有優(yōu)勢(shì)，可以輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，提高系統(tǒng)的抗干擾性，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活方便。ds18b20的溫度轉(zhuǎn)換精度是可調(diào)的，從9位到12位，高精度的溫度轉(zhuǎn)換從而使ds18b20可以有

14、更加寬廣的應(yīng)用領(lǐng)域，但是對(duì)于空調(diào)行業(yè)，一般而言，0.5攝氏度的精度是足夠的。ds18b20不同于其他的溫度傳感器的最大的特點(diǎn)就是硬件連接非常的簡(jiǎn)單，只需要一根數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的輸入輸出口相連，進(jìn)行雙向通訊。在使用中，它也不需要任何的外圍元件。甚至它可以不需要和電源直接連接，通過(guò)數(shù)據(jù)線的上拉電阻，就可以實(shí)現(xiàn)寄生供電。在本設(shè)計(jì)中，采用的是外部電源供電。ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由4部分組成：64位rom、溫度傳感器、溫度報(bào)警觸發(fā)器th和tl、配置寄存器。rom中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該ds18b20的地址序列碼，每個(gè)ds18b20的64位序列號(hào)均不相同，ds18b20的一線工

15、作協(xié)議流程是：初始化rom操作指令存儲(chǔ)器操作指令數(shù)據(jù)傳輸。2ds1302時(shí)鐘芯片ds1302 是dallas 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)ram ，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、日期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過(guò)am/pm 指示決定采用24或12小時(shí)格式。ds1302 與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線（res復(fù)位、i/o 數(shù)據(jù)線、sclk串行時(shí)鐘）。時(shí)鐘/ram 的讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信，ds1302 工作時(shí)功耗很低保持

16、數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mw。2鍵盤(pán)電路矩陣式鍵盤(pán)常應(yīng)用在按鍵數(shù)量比較多的系統(tǒng)之中。這種鍵盤(pán)由行線和列線組成，按鍵設(shè)置在行、列結(jié)構(gòu)的交叉點(diǎn)上，行列線分別連在按鍵開(kāi)關(guān)的兩端。行線通過(guò)上拉電阻接至正電源，使無(wú)鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)，鍵盤(pán)矩陣與微型計(jì)算機(jī)的連接，應(yīng)用最多的方法是采用i/o接口芯片。 鍵盤(pán)處理程序的關(guān)鍵是如何識(shí)別鍵碼，微型計(jì)算機(jī)對(duì)鍵盤(pán)控制的辦法是“掃描”。 鍵盤(pán)處理程序的關(guān)鍵是如何識(shí)別鍵碼，微型計(jì)算機(jī)對(duì)鍵盤(pán)控制的辦法是“掃描”。根據(jù)微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行掃描的方法又可分程控掃描法、定時(shí)掃描法以及中斷掃描法三種。多數(shù)使用中斷掃描法這種辦法的實(shí)質(zhì)是：當(dāng)沒(méi)有鍵入操作時(shí)，cpu不對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描

17、，以節(jié)省出大量時(shí)間對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理。一旦鍵盤(pán)輸入，即刻向cpu申請(qǐng)中斷。cpu 響應(yīng)中斷后，立刻轉(zhuǎn)到響應(yīng)的中斷服務(wù)程序，對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，判別鍵盤(pán)上閉合鍵的鍵號(hào)，并做相應(yīng)的處理。若無(wú)鍵按下，cpu執(zhí)行主程序或處理其他事務(wù)。這樣節(jié)省了大量的空掃描時(shí)間，進(jìn)而提高了計(jì)算機(jī)的工作效率。圖3.3為按鍵電路原理圖：圖3.3 按鍵電路原理圖在此次設(shè)計(jì)中，采用了矩陣的接法，把多個(gè)按鍵（接在p20p23）的接地端連在一起，分別接在p24、p25上面，這種復(fù)用的設(shè)計(jì)方法可縮減i/o口的使用量，這里占用6個(gè)i/o口可以得到8個(gè)按鍵，如果再增加兩列，變成44的設(shè)計(jì)，則只用8個(gè)i/o口就有16個(gè)按鍵。我們一般稱(chēng)p

18、20p23為行，而p24p25為列。1.1.3 輸出電路1顯示電路（1）led顯示器led（light emitting diode）顯示器是由發(fā)光二極管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件，具有顯示清晰、成本低廉、配置靈活、與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單易行的特點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。led顯示器內(nèi)部由7段發(fā)光二極管組成，因此亦稱(chēng)之為七段led顯示器，由于主要用于顯示各種數(shù)字符號(hào)，故又稱(chēng)之為led數(shù)碼管。每個(gè)顯示器還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管（用符號(hào)dp表示），用于顯示小數(shù)點(diǎn)，圖為led顯示器的符號(hào)與引腳圖。根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，led顯示器可分為共陰極與共陽(yáng)極兩種led顯示器。這個(gè)設(shè)計(jì)采用共陰led顯示器

19、。 （2）顯示電路led常用的顯示方法有兩種，分別為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，根據(jù)led數(shù)碼管內(nèi)各筆段led發(fā)光二極管的連接方式，可將led數(shù)碼管分為共陰極和共陽(yáng)極兩大類(lèi)。對(duì)于顯示，本設(shè)計(jì)使用4位7段數(shù)碼管顯示各種參數(shù)及其設(shè)定，采用動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)顯示任務(wù)。則設(shè)計(jì)電路原理圖如圖3.6所示：圖3.6 顯示電路原理圖從圖可以看出，數(shù)碼管段ag、dp共8個(gè)位接在單片機(jī)的p0口對(duì)應(yīng)的8個(gè)位上，位控制4個(gè)接在pp1.0p1.3上面，這是一種四個(gè)數(shù)碼管合為一體的結(jié)構(gòu)，所有段口是并在一起的，每個(gè)數(shù)碼管位控制單獨(dú)一條引腳。每個(gè)數(shù)碼管位控制由一只三極管來(lái)完成，當(dāng)三極管基極為低電平時(shí)，導(dǎo)通，5v電壓加到數(shù)碼管的公共端。2風(fēng)

20、機(jī)控制電路（1）pwm脈沖寬度調(diào)制（pwm）是英文“pulse width modulation”的縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱(chēng)脈寬調(diào)制。它是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于測(cè)量，通信，功率控制與變換等許多領(lǐng)域。脈沖寬度調(diào)制（pwm）是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過(guò)高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來(lái)對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。根據(jù)相應(yīng)負(fù)荷的變化來(lái)調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶 體管或晶體管導(dǎo)通時(shí)間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定。pwm都可以選擇接通時(shí)間和周期。占空比是接通時(shí)間與周期之比；調(diào)制頻

21、率為周期的倒數(shù)。通常調(diào)制頻率為1khz到200khz之間。pwm的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)都是數(shù)字形式的，無(wú)需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號(hào)保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時(shí)，也才能對(duì)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生影響。（2）直流電機(jī)pwm調(diào)速控制本設(shè)計(jì)是通過(guò)直流電機(jī)控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制，大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合都使用電樞電壓控制法，用pwm便是常用的改變電樞電壓的一種調(diào)速方法。pwm調(diào)速控制的基本原理是按一個(gè)固定頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)接通和斷開(kāi)的時(shí)間比（占空比）來(lái)改變直流電機(jī)電樞上電壓的占空比，從而改變平均電壓，控制電機(jī)的

22、轉(zhuǎn)速。在脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)其速度增加，電機(jī)斷電時(shí)其速度減低。只要按照一定的規(guī)律改變通、斷電的時(shí)間，即可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。而且采用pwm技術(shù)構(gòu)成的無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。啟停時(shí)對(duì) 家用中央空調(diào)模糊pid控制器的軟件設(shè)計(jì)家用中央空調(diào)控制軟件設(shè)計(jì)需要完成的功能最主要有溫度的采樣，控制模塊的設(shè)計(jì)，控制量的輸出，這三部分是控制器所要實(shí)現(xiàn)的溫度控制功能的核心部分。此外，還有動(dòng)態(tài)顯示、按鍵輸入的處理、定時(shí)關(guān)機(jī)等。1.1.4 控制模塊的設(shè)計(jì)家用中央空調(diào)系統(tǒng)處于制冷模式，溫度偏差=實(shí)際溫度設(shè)定溫度。考慮到一般的設(shè)定溫度在1830之間，而室內(nèi)溫度的范圍一般為1540，其溫度偏差的范圍為-322之間，其差值為25。溫度

23、偏差變化率=前次溫度偏差本次溫度偏差。由于考慮到一般空調(diào)的制冷能力設(shè)定溫度誤差變化率為07。系統(tǒng)處于制熱模式，為了使制冷模式和制熱模式的溫度誤差和溫度誤差變化率的值的正負(fù)屬性一致，以便單片機(jī)的處理。溫度偏差=設(shè)定溫度實(shí)際溫度；溫度偏差變化率=前次溫度偏差本次溫度偏差。相應(yīng)的，設(shè)定了溫度偏差的范圍為-324；溫度誤差變化率為o7?？刂破鞯膱?zhí)行算法模塊主要采用了增量型pid控制算法和模糊控制算法?？刂破鞯脑O(shè)計(jì)總流程圖如圖3.7。圖3.7控制器的設(shè)計(jì)總流程圖1pid控制模塊的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)pid控制模塊時(shí)預(yù)先設(shè)定好pid參數(shù)。一般對(duì)溫度的pid控制比例益為20%60%；積分時(shí)間常數(shù)為180600s；微分時(shí)

24、間常數(shù)為3180s，在軟件編程時(shí)可探索式的在這個(gè)范圍內(nèi)設(shè)定常數(shù)。增量式pid算法流程圖如圖3.8。圖3.8 增量式pid算法流程圖2模糊控制模塊的設(shè)計(jì)模糊控制器的輸入變量為溫度偏差e和溫度偏差變化率；溫度模糊控制的輸出變量為具有不同占空比的脈寬調(diào)制信號(hào)。（1）輸入輸出變量的模糊化對(duì)溫度偏差e，溫度偏差變化率，溫度模糊控制的輸出變量模糊集及其論域定義如下：溫度偏差e的模糊集為負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大，簡(jiǎn)記為 nb，nm，ns，zo，ps，pm，pb，誤差e的論域?yàn)?3，22，對(duì)稱(chēng)地映射為7個(gè)整數(shù)，量化級(jí)別為（-3，3），量化因子=0.24。溫度偏差變化率的模糊集為負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，

25、零，正小，正中，正大，簡(jiǎn)記為 nb，nm，ns，zo，ps，pm，pb，變化率的論域?yàn)?，7，對(duì)稱(chēng)地映射為7個(gè)整數(shù)，量化級(jí)別為（-3，3），量化因子。溫度模糊控制的輸出變量的模糊集為負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大，簡(jiǎn)記為 nb，nm，ns，zo，ps，pm，pb，輸出變量脈寬調(diào)制的占空比為0%-100%，對(duì)稱(chēng)地映射為7個(gè)整數(shù)，量化級(jí)別為（-3，3）。（2）建立模糊規(guī)則表根據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和我們的知識(shí)確定量化等級(jí)對(duì)應(yīng)于模糊子集的隸屬度，則可得到相應(yīng)的三角形的隸屬函數(shù)。e、的隸屬函數(shù)圖如圖3.9，圖3.10，圖3.11。建立了對(duì)風(fēng)速的控制規(guī)則便可實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的舒適性模糊控制，再對(duì)控制規(guī)則的結(jié)果解模糊就可以得到控制的輸出。圖3.9 溫度偏差e的隸屬函數(shù)圖3.10 溫度偏差變化率e的隸屬