微電腦中央空調(diào)控制程序編制

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題目 微電腦中央空調(diào)控制程序編制專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng) 電子信息工程班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 06041308學(xué) 生 姓 名 蘇 歡 零指 導(dǎo) 教 師 陳 黎 娟填 表 日 期 2010 年 03 月 20日6 / 8文檔可自由編輯打印一、 選題的依據(jù)及意義： 隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，特別是建筑業(yè)與住宅產(chǎn)業(yè)的迅猛成長(zhǎng)以及空調(diào)市場(chǎng)的逐步成熟，20世紀(jì)90年代中后期在傳統(tǒng)的集中式中央空調(diào)和普通房間空調(diào)器市場(chǎng)之間，出現(xiàn)了采用新技術(shù)的以家用和小型商用為使用對(duì)象的家用中央空調(diào)市場(chǎng)，有的廠家稱(chēng)之為戶式中央空調(diào)，其新穎獨(dú)到的設(shè)計(jì)功能受到了房地產(chǎn)商和一些消費(fèi)者的密切關(guān)注，得到了快速的發(fā)展。 中央空調(diào)具有

2、性能與靈活的適應(yīng)性，它集大型中央空調(diào)和家用空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)于一身，能更好營(yíng)造舒適的工作與生活空間，可供房間較多面積較大的家庭、別墅、辦公樓、中小型餐廳和超市等場(chǎng)所使用。相比于普通的家用空調(diào)，中央空調(diào)有以下一些優(yōu)點(diǎn)：1)中央空調(diào)系統(tǒng)可滿足多個(gè)房間個(gè)性化需求，房間之間互相不受影響。2)由于中央空調(diào)采用了分體式空調(diào)室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)相分離的結(jié)構(gòu)形式，主機(jī)和末端裝置相分離，從結(jié)構(gòu)上保證了寧?kù)o的家居環(huán)境，符合空調(diào)低噪聲的發(fā)展趨勢(shì)。3)絕大部分機(jī)型主機(jī)由微電腦控制，操作簡(jiǎn)便，先進(jìn)的電子控制技術(shù)系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際負(fù)荷自動(dòng)化運(yùn)行,節(jié)約能源及運(yùn)行費(fèi)用。4)可以根據(jù)房間大小和形狀，配置送回風(fēng)口的位置，進(jìn)行有效的氣流組織，保證室

3、內(nèi)溫度均勻。且由于出風(fēng)溫度較高，舒適感好，不易患空調(diào)病。5)通過(guò)引入新風(fēng)，提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。6)通常只有一臺(tái)室外機(jī)，減少了室外機(jī)數(shù)量，美化了室外環(huán)境。7)室內(nèi)末端裝置可采用多種方式安裝如：暗藏、半暗藏、明裝等，外形美觀，易和室內(nèi)裝飾的風(fēng)格保持協(xié)調(diào)。8)既可制冷也可制熱，為分戶供暖提供可能。這些優(yōu)點(diǎn)使得研究中央空調(diào)成為必然。 本課題采用單片機(jī)程序設(shè)計(jì)方法對(duì)各路溫度進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字控制算法，輸出控制信號(hào)，控制加熱執(zhí)行機(jī)構(gòu)，同時(shí)顯示各房溫度。不僅可以閱覽各個(gè)房間的溫度顯示，更可以方便的對(duì)各個(gè)房間的溫度進(jìn)行控制，具有非常實(shí)際的意義。二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）：隨著社會(huì)的發(fā)展，家用

4、空調(diào)的發(fā)展趨于緩慢，而中央空調(diào)的發(fā)展仍然迅速。據(jù)可靠資料顯示：全世界2005年中央空調(diào)的市場(chǎng)總?cè)萘繛?5515百萬(wàn)美元, 比2004 年上升了7.4%。全美洲地區(qū)的總量是5599 百萬(wàn)美元,比2004年增長(zhǎng)10%，全歐洲地區(qū)是6675 百萬(wàn)美元，比2004年增長(zhǎng)1.7 % ，亞洲太平洋地區(qū)是9856 百萬(wàn)美元，比2004 年增長(zhǎng)8.7%，中東、印度大陸和非洲地區(qū)是3386百萬(wàn)美元, 比2004 年增長(zhǎng)11.7%。由以上數(shù)據(jù)我們可以清楚的看到中央空調(diào)在全世界的發(fā)展前景都是良好的。 市場(chǎng)需求是決定空調(diào)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，根?jù)目前的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求來(lái)看，在空調(diào)技術(shù)方面有兩大主流方向：一為變頻技術(shù)，一為健康

5、技術(shù)?！白冾l技術(shù)”是與傳統(tǒng)的“定頻技術(shù)”相比較而產(chǎn)生的概念。眾所周知，我國(guó)的電網(wǎng)電壓為220伏、50赫茲，在這種條件下工作的空調(diào)稱(chēng)之為“定頻空調(diào)”。由于供電頻率不能改變，傳統(tǒng)的定頻空調(diào)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速基本不變，依靠不斷地“開(kāi)、?！眽嚎s機(jī)來(lái)調(diào)整室內(nèi)溫度，其一開(kāi)一關(guān)之間容易造成室溫忽冷忽熱，并消耗較多電能。而與之相比的“變頻空調(diào)”變頻器改變壓縮機(jī)供電頻率，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，依靠壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢達(dá)到控制室溫的目的，室溫波動(dòng)小、電能消耗少，其舒適度得到較大提高。運(yùn)用變頻控制技術(shù)的變頻空調(diào)，可根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)選擇制熱、制冷和除濕運(yùn)轉(zhuǎn)方式，使居室在短時(shí)間內(nèi)迅速達(dá)到所需要溫度，并在低轉(zhuǎn)速、低能消耗狀態(tài)下以較小的溫

6、差波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了快速、節(jié)能和舒適控溫效果。并且“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。由于實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)的無(wú)級(jí)變速，它也可以適應(yīng)更大面積的制熱要求。不過(guò)，“變頻空調(diào)”的價(jià)位通常較“定頻空調(diào)”高出幾百元。但是隨著人們生活水品的提高，對(duì)生活質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，所以變頻技術(shù)是發(fā)展的必然趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)外空調(diào)器的制造廠家都非?？春弥醒肟照{(diào)市場(chǎng)的發(fā)展前景，目前，生產(chǎn)中央空調(diào)的企業(yè)主要有：海爾、美的、清華同方、小天鵝、新科、大金 、海星日立、東芝、三星、和三菱重工 。無(wú)論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)中央空調(diào)

7、的發(fā)展都是必然的趨勢(shì)。三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案：1設(shè)計(jì)要求本課題采用單片機(jī)程序設(shè)計(jì)方法對(duì)各路溫度進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字控制算法，輸出控制信號(hào)，控制加熱執(zhí)行機(jī)構(gòu)，同時(shí)顯示各房溫度。具體的技術(shù)要求如下:1、實(shí)現(xiàn)對(duì)多路溫度進(jìn)行采集；2、數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字控制算法（PID算法）；3、8位數(shù)顯輪流或定顯各路溫度；4、測(cè)溫范圍為050，測(cè)量控制精度為±1。2.設(shè)計(jì)方案a.硬件設(shè)計(jì)該中央空調(diào)的硬件電路主要有以下幾個(gè)模塊組成：溫度轉(zhuǎn)換模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、鍵盤(pán)顯示模塊、加熱和繼電器報(bào)警模塊。加熱控制控制對(duì)象鍵盤(pán)顯示電路單片機(jī)控制A/D轉(zhuǎn)換電路溫度轉(zhuǎn)換電路報(bào)警顯示圖1 中央空調(diào)硬件原理框圖工作原理：利用單片機(jī)

8、、溫度轉(zhuǎn)換電路及溫度傳感器設(shè)計(jì)多路溫度的采集與控制。先測(cè)溫電路模塊的作用是將隨溫度變化的電阻轉(zhuǎn)化為電壓變量。為了提高測(cè)溫靈敏度，用放大器將電壓信號(hào)放大為了提高測(cè)溫靈敏度。A/D轉(zhuǎn)換模塊現(xiàn)實(shí)溫度轉(zhuǎn)換。最后通過(guò)數(shù)字PID算法來(lái)輸出控制信號(hào)，控制加熱執(zhí)行機(jī)構(gòu)。顯示模塊顯示測(cè)溫范圍050。繼電器報(bào)警電路模塊通過(guò)與單片機(jī)P口連接實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。 b.軟件設(shè)計(jì) 開(kāi)始初始化讀A/D采樣子程序調(diào)PID控制子程序調(diào)顯示子程序LED燈滅顯示值>50?LED燈點(diǎn)亮系統(tǒng)總體軟件框圖如圖2所示 Y N 圖2 微電腦中央空調(diào)總軟件框圖 軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)，中央空調(diào)上電開(kāi)始工作后，首先對(duì)溫度進(jìn)行

9、采集，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，調(diào)PID控制子程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理后輸出，所得的數(shù)據(jù)符合要求則顯示，否則，重新采集。PID控制子程序控制加熱執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)有鍵按下時(shí)，可以對(duì)溫度進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)溫度超過(guò)預(yù)設(shè)溫度時(shí)系統(tǒng)報(bào)警。該中央空調(diào)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，主要由以下幾個(gè)模塊組成：一、A/D采樣子程序： 二、PID控制子程序：開(kāi)始返回A/D初始化啟動(dòng)A/D延時(shí)送顯緩區(qū)讀A/D結(jié)果開(kāi)始取當(dāng)前采樣值計(jì)算當(dāng)前誤差e(n)計(jì)算Ae(n)+Be(n-1)+Ce(n-2)得U(n)計(jì)算U(n-1)+U(n)=U(n)經(jīng)D/A輸出U(n)返回 圖3 A/D采樣子程序流程圖 圖4 PID控制流程圖 軟件設(shè)計(jì)思想： A/

10、D采樣子程序采樣到的數(shù)據(jù)要實(shí)現(xiàn)從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換后才可以進(jìn)行相關(guān)的控制。流程圖如圖3所示。 本次設(shè)計(jì)要求數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字控制算法處理即采用PID控制算法輸出控制信號(hào)，如圖4所示，流程圖是增量式的PID算法。三、鍵盤(pán)顯示子程序： 開(kāi)始返回得到數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)下載數(shù)據(jù)且以方式0譯碼7279顯示譯碼得到的數(shù)據(jù)圖5 溫度顯示程序流程圖 中央空調(diào)的鍵盤(pán)顯示部分采用7279顯示，得到的值非十進(jìn)制數(shù)，因此要將得到的數(shù)值轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并顯示。四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度1、目標(biāo):以單片機(jī)為核心，對(duì)采集到的各路溫度，用PID算法進(jìn)行控制，經(jīng)處理后得到的8路溫度數(shù)據(jù)實(shí)行輪顯，并且顯示范圍控制在050，精度為±

11、;1。2、主要特色:本次所設(shè)計(jì)的微電腦中央空調(diào)，主要特色在于程序在對(duì)溫度進(jìn)行控制方面采用了PID算法控制，PID算法控制也叫比例積分微分控制，其中的比例項(xiàng)可以糾正偏差，積分項(xiàng)可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，微分項(xiàng)可以減小系統(tǒng)的超調(diào)量，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3、工作進(jìn)度:1至3周：查找資料，方案論證，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，英文資料翻譯；4至7周：總體方案確定，軟件設(shè)計(jì)及編制；8至10周：系統(tǒng)軟件調(diào)試；11至15周：總體聯(lián)試與實(shí)驗(yàn)；16至18周：撰寫(xiě)論文、答辯。5、 參考文獻(xiàn)1. 張友德、趙志英、涂時(shí)亮.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)踐M.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社,20032. 薛曉書(shū)、許水法.單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用M. 西

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