風(fēng)機(jī)盤管溫度控制器的設(shè)計(jì)

1、風(fēng)機(jī)盤管溫度控制器的設(shè)計(jì)溫度控制器是一種溫度控制裝置，它根據(jù)用戶所需溫度與設(shè)定溫度之差值來控制中央空調(diào)，從而達(dá)到改變用戶所需溫度的目的。溫度控制器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活領(lǐng)域。中央空調(diào)采用風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組將冷氣或暖氣送到每一個(gè)房間。傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)盤管的控制采用類似早期電風(fēng)扇的控制方式，即電源開關(guān)和高、中、低三檔風(fēng)速。這種控制方式簡(jiǎn)單易行，但對(duì)用戶來講容易產(chǎn)生過冷或過熱的感覺。另外,風(fēng)速過高時(shí)噪聲較大，過低時(shí)輸出的冷量或熱量又嫌不夠，二者很難兼顧 。鑒于上述情況本文設(shè)計(jì)開發(fā)了風(fēng)機(jī)盤管溫度控制器。1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)整個(gè)控制系統(tǒng)由單片機(jī)最小系統(tǒng)、測(cè)溫電路

2、、電源電路、液晶顯示電路、按鍵控制電路、發(fā)射模塊等電路組成 ,原理框圖如圖1所示。圖1溫度控制系統(tǒng)原理框圖溫度控制器核心采用Atmega169單片機(jī),它是高性能、低功耗的8位CMOS微控制器。16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程FLASH，具有同時(shí)讀寫的能力，513字節(jié)EEPROM，1K字節(jié)SRAM，53 個(gè)可編程的I/O口，32個(gè)通用工作寄存器 ,內(nèi)含升壓電路的LCD控制器，8路10位ADC。有4*25段的LCD驅(qū)動(dòng)器 ,鑒于以上優(yōu)點(diǎn) ,本系統(tǒng)選用AVR的AT-mega169單片機(jī)作為MCU。1.2溫度信號(hào)的采集電路測(cè)溫電路使用半導(dǎo)體溫度傳感器作為敏感元件，選用AD590集成溫度傳感器 ,它是一種具有良

3、好溫度特性的電壓輸入/電流輸出型溫度傳感器?？梢栽? 55150溫度范圍內(nèi)正常工作。是一種應(yīng)用較多的溫度傳感器，它將溫度轉(zhuǎn)化為電流信號(hào) ,但由于AD 轉(zhuǎn)換大都需要電壓信號(hào) ,因此還需通過相應(yīng)的調(diào)理電路，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)1。AD590測(cè)溫電路如圖2所示。在許多需要A/D 轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)系統(tǒng)中 ,很多情況下，傳感器輸出的模擬信號(hào)都很微弱 ,必須通過一個(gè)模擬放大器對(duì)其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求 ,這種情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器2.本文設(shè)計(jì)的放大電路采用高精度集成運(yùn)放OP-07做放大元件，OP-07為一種具有低失調(diào)電壓、低失調(diào)電流和低溫漂的

4、超低失調(diào)運(yùn)算放大器，其廣泛地應(yīng)用于穩(wěn)定積分、精密加法、比較、閾值電壓檢測(cè)、微弱信號(hào)精確放大等場(chǎng)合，是一種通用性極強(qiáng)的運(yùn)算放大器。OP-07做放大元件，OP-07為一種具有低失調(diào)電壓、低失調(diào)電流和低溫漂的超低失調(diào)運(yùn)算放大器，其廣泛地應(yīng)用于穩(wěn)定積分、精密加法、比較、閾值電壓檢測(cè)、微弱信號(hào)精確放大等場(chǎng)合，是一種通用性極強(qiáng)的運(yùn)算放大器。圖2中電位器R12用于調(diào)整零點(diǎn)，R13用于調(diào)整運(yùn)放OP07的增益。調(diào)整方法如下：在0時(shí)調(diào)整R12，使輸出OUT=0，然后在100時(shí)調(diào)整R13使OUT=100mV。如此反復(fù)調(diào)整多次 ,直至0時(shí)，OUT=0mV，100時(shí)OUT=100mV為止。最后在室溫下進(jìn)行校驗(yàn)。例如，若

5、室溫為25，那么OUT應(yīng)為25mV。ATmega169單片機(jī)中有8路10位ADC,端口F是ADC的模擬輸入。AD590測(cè)溫電路的輸出OUT接單片機(jī)的PF0口,可把模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。圖2AD590測(cè)溫電路1.3液晶顯示電路一般液晶顯示需要特殊的電壓，單片機(jī)的口線(I/O)不能直接驅(qū)動(dòng)液晶 ,而Avr單片機(jī)的很多系列都有液晶驅(qū)動(dòng)的能力 ,可以直接驅(qū)動(dòng)液晶,AVR單片機(jī)的I/O線全部帶可設(shè)置的上拉電阻 ,可單獨(dú)設(shè)定為輸入/輸出，可設(shè)定高阻輸入，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，使得I/O口資源靈活，功能強(qiáng)大，可充分利用。從液晶顯示器顯示內(nèi)容來分，可分為段式，字符式和點(diǎn)陣式3種，常見段式液晶只能顯示數(shù)字和部分字母

6、 ,本系統(tǒng)的段碼液晶須顯示些特殊圖形符號(hào)，如表示制冷的符號(hào) 雪花 ,表示風(fēng)速等級(jí)的符號(hào)4個(gè)矩形塊等 ,因此需要從廠家定做 ,將所要顯示的字符、漢字和其他符號(hào)固化在指定的位置。定做時(shí)需要提供的參數(shù):外形尺寸,字符尺寸，COM口，SEG口，占空比DUTY，偏置BIAS，電壓，玻璃材料。本裝置是大屏幕液晶顯示，有四個(gè)公用端，1/3偏置最適合于驅(qū)動(dòng)有4個(gè)公共端的LCD(1/4 占空比)，為了自己編程方便 ,提供了COM，SEG的走線。LCD是由背板 (背極 )和一定數(shù)量的段或點(diǎn)構(gòu)成的 ,這些段和點(diǎn)用以形成各種顯示形象。在任何段與背極間施加一電壓通常4V或5V，即可使該段呈現(xiàn)出黑色。但所施加的電壓必須周

7、期性地改變極性 ,否則LCD中就要發(fā)生化學(xué)反應(yīng) ,并最終導(dǎo)致液晶的損壞3。為防止液晶損壞需要一定頻率交流的電壓 ,所以本系統(tǒng)通過用定時(shí)器 ,使連接液晶的I/O口產(chǎn)生一定頻率的方波 ,當(dāng)SEG段的I/O口和COM段的I/O口的電平同相變化時(shí) ,這個(gè)段就不顯示 ,當(dāng)需要顯示的SEG段和COM 段反相時(shí) , SEG段就顯示了,所以控制SEG段I/O口和COM 的I/O口的電平相位就可以控制相應(yīng)的顯示內(nèi)容了。在少許軟件的支持下,AVR即可勝任驅(qū)動(dòng)LCD的這項(xiàng)工作，無須外加LCD驅(qū)動(dòng)器。AVR 單片機(jī)內(nèi)部含有的LCD控制器 ,適用于單色無源液晶顯示器 ,可以支持4個(gè)公共端和25個(gè)段?？梢酝ㄟ^軟件選擇系統(tǒng)

8、時(shí)鐘作為L(zhǎng)CD時(shí)鐘。LCD顯示不需要的段和公共引腳可以用作普通的I/O引腳。LCD 主要顯示的內(nèi)容包括:1)當(dāng)前時(shí)間,格式為:年/月/日/時(shí)/分/秒。 2)設(shè)定溫度和采樣溫度。3)時(shí)間和溫度設(shè)定界面。1. 4按鍵控制電路鍵盤采用掃描式4鍵設(shè)計(jì),可以設(shè)定當(dāng)前的時(shí)間、溫度調(diào)控的時(shí)間、控制溫度、風(fēng)速狀態(tài)等。選擇工作方式由獨(dú)立式按鍵實(shí)現(xiàn)。獨(dú)立式按鍵就是各按鍵相互獨(dú)立 ,每個(gè)按鍵各接一根輸入線 ,一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其它輸入線上的工作狀態(tài)。因此,通過檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個(gè)健被按下了。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活 ,軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。對(duì)獨(dú)立按鍵盤進(jìn)行編程,采用軟件消抖的方法 ,以中斷工

9、作方式檢測(cè)各按鍵的狀態(tài)。當(dāng)有且僅有一鍵按下時(shí)才予以識(shí)別 ,如有兩個(gè)或多個(gè)鍵同時(shí)按下將不予以處理。1. 5發(fā)射電路紅外線遙控系統(tǒng)就是指利用紅外線來傳遞控制信號(hào) ,實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的遠(yuǎn)距離控制的目的。具體來講就是由發(fā)射器發(fā)出紅外線指令信號(hào) ,由接受器接受信號(hào)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理 ,最后實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)象的各種功能的遠(yuǎn)距離控制4。紅外線遙控系統(tǒng)一般由發(fā)射器和接受器2 部分組成 ,發(fā)射器包括指令鍵 、指令信號(hào)產(chǎn)生電路、調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路及紅外線發(fā)射器件。接受器由紅外線接受器件、前置放大電路解調(diào)電路、指令信號(hào)檢出電路、記憶及驅(qū)動(dòng)電路 、執(zhí)行電路等組成。PT2262/2272是一對(duì)帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的紅外遙控發(fā)射/接

10、收芯片。其中發(fā)射芯片PT2262-IR 將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身 ,使發(fā)射電路變得非常簡(jiǎn)潔5。該溫度控制器利用ATmega169的PE口輸出高低電平, 經(jīng)過光耦與PT2262的地址設(shè)定腳相連 ,通過單片機(jī)編寫地址 ,每完成一次設(shè)置都有唯一的地址輸出,該地址信號(hào)經(jīng)過調(diào)制電路被調(diào)制到載波信號(hào)上 ,調(diào)制信號(hào)經(jīng)過放大后驅(qū)動(dòng)紅外向發(fā)射二極管發(fā)射紅外線信號(hào) ,接受端對(duì)發(fā)射過來的紅外調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)后,與發(fā)射模塊中的原數(shù)碼指令信號(hào)相比較,相同則認(rèn)為接受成功 ,這時(shí)操作控制器的功能鍵 ,則含這個(gè)PT2272 的設(shè)備有相應(yīng)的動(dòng)作 ,而其他含PT2272的設(shè)備不動(dòng)作。這樣就保證了準(zhǔn)確可靠的功能。1

11、. 6輸出電路的設(shè)計(jì)利用PF1輸出高低電平,控制繼電器的開合,使得加熱(或制冷)設(shè)備工作(或停止)。不同型號(hào)的固態(tài)繼電器的輸入驅(qū)動(dòng)電流不同,為了保護(hù)單片機(jī)、減少其功耗,在單片機(jī)輸出引腳增加了光耦來驅(qū)動(dòng)固態(tài)繼電器,如圖3所示。圖3控制輸出電路2軟件的實(shí)現(xiàn)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu),包括1個(gè)主模塊和3個(gè)子模塊(按鈕處理子模塊、設(shè)置上限溫度及采集邊界點(diǎn)數(shù)字量子模塊和液晶顯示子模塊),主模塊完成對(duì)各個(gè)子模塊的初始化和調(diào)用顯示子模塊。而按鈕處理子模塊、設(shè)置上限溫度及采集邊界點(diǎn)數(shù)字量子模塊采用中斷方式工作,主模塊與它們通過共用一段RAM區(qū)域進(jìn)行聯(lián)系。單片機(jī)接受來自溫度傳感器提供的溫度信號(hào)和鍵盤輸入的各種狀態(tài)信號(hào)(定時(shí)、風(fēng)速選擇、開關(guān)機(jī)和溫度設(shè)定等),通過這些信號(hào)和有關(guān)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)由軟件來分析判斷并輸出控制信號(hào)來控制中央空調(diào)的終端風(fēng)機(jī)盤管。輸出控制信號(hào)的同時(shí),該控制器還顯示現(xiàn)場(chǎng)溫度和各種工作狀態(tài)。該控制器的程序流程圖如圖4所示。3結(jié) 語(yǔ)本溫度控制系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng) ,結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,成本低 ,外接元件少。大屏幕液晶顯示,通過顯示屏LCD可以同時(shí)精確顯示溫度、工作模式等信息?？販鼐仍谡?fù)1之內(nèi),采用高可靠