基于單片機的水源熱泵空調(diào)控制系統(tǒng)

1、52/59基于單片機的水源熱泵空調(diào)操縱系統(tǒng)專 業(yè) 電氣工程及其自動化 二零一三年六月摘要水源熱泵技術(shù)是利用地球表面淺層水源中汲取的太陽能和地?zé)崮芏纬傻牡蜏氐臀粺崮苜Y源，采納熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。本文介紹了一款以STC12C5A60S2單片機為操縱核心，包含溫度采集模塊、故障檢測模塊、時鐘模塊、人機接口模塊、與開關(guān)量操縱等模塊組成的水源熱泵空調(diào)操縱器設(shè)計方案。通過對水源熱泵機組的操縱，實現(xiàn)了室內(nèi)溫度智能轉(zhuǎn)換的差不多功能，達(dá)到了可調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作模式，設(shè)定時刻溫度等設(shè)計要求。 關(guān)鍵詞: 單片機；水源熱泵； 壓縮機； PT100AbstractWate

2、r source heat pump technology is the use of the Earths surface in shallow water absorbs solar energy and geothermal energy and the formation of low-temperature low-energy resources, using heat pump principle, by a small amount of high energy input, low heat to achieve high heat transfer of a technol

3、ogy.This article describes a microcontroller core with STC12C5A60S2, including temperature acquisition module, fault detection module, clock module, human interface module, and switch control module consisting of water source heat pump controller design. Through the water source heat pump control un

4、it, to achieve the conversion of the basic room temperature intelligence function, to the system working mode can be adjusted to set the time and temperature and other design requirements.Keyword: MCU；heat pump； Compressor； PT100目錄 TOC o 1-4 h z u HYPERLINK l _Toc358832246 第1章 緒論 PAGEREF _Toc3588322

5、46 h 1 HYPERLINK l _Toc358832247 1.1 課題研究的目的和意義 PAGEREF _Toc358832247 h 1 HYPERLINK l _Toc358832248 1.2 水源熱泵技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc358832248 h 2 HYPERLINK l _Toc358832249 1.3 水源熱泵技術(shù)的差不多原理和特點 PAGEREF _Toc358832249 h 3 HYPERLINK l _Toc358832250 1.3.1 水源熱泵技術(shù)差不多原理 PAGEREF _Toc358832250 h 3 HYPERLINK l _T

6、oc358832251 1.3.2 水源熱泵技術(shù)特點 PAGEREF _Toc358832251 h 4 HYPERLINK l _Toc358832252 1.4 系統(tǒng)設(shè)計概述 PAGEREF _Toc358832252 h 4 HYPERLINK l _Toc358832253 第2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計 PAGEREF _Toc358832253 h 5 HYPERLINK l _Toc358832254 2.1總體方案設(shè)計 PAGEREF _Toc358832254 h 5 HYPERLINK l _Toc358832255 2.2 方案的選擇與論證 PAGEREF _Toc3588322

7、55 h 6 HYPERLINK l _Toc358832256 2.2.1 CPU的選擇 PAGEREF _Toc358832256 h 6 HYPERLINK l _Toc358832257 2.2.2 按鍵模塊 PAGEREF _Toc358832257 h 7 HYPERLINK l _Toc358832258 2.2.3顯示模塊 PAGEREF _Toc358832258 h 7 HYPERLINK l _Toc358832259 2.2.4溫度采集模塊 PAGEREF _Toc358832259 h 8 HYPERLINK l _Toc358832260 2.2.5 時鐘模塊 PA

8、GEREF _Toc358832260 h 8 HYPERLINK l _Toc358832261 2.2.6 繼電器輸出模塊 PAGEREF _Toc358832261 h 9 HYPERLINK l _Toc358832262 第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 PAGEREF _Toc358832262 h 11 HYPERLINK l _Toc358832263 3.1 微處理器 PAGEREF _Toc358832263 h 11 HYPERLINK l _Toc358832264 3.1.1 STC單片機工作特性簡介 PAGEREF _Toc358832264 h 11 HYPERLINK

9、l _Toc358832265 3.1.2 單片機內(nèi)置A/D簡介 PAGEREF _Toc358832265 h 12 HYPERLINK l _Toc358832266 3.1.3 單片機硬件電路圖 PAGEREF _Toc358832266 h 12 HYPERLINK l _Toc358832267 3.2 溫度采集電路 PAGEREF _Toc358832267 h 13 HYPERLINK l _Toc358832268 3.2.1 PT100 PAGEREF _Toc358832268 h 13 HYPERLINK l _Toc358832269 3.2.2 PT100的溫度系數(shù)T

10、CR PAGEREF _Toc358832269 h 13 HYPERLINK l _Toc358832270 3.2.3 PT100的接線方式及采樣電路 PAGEREF _Toc358832270 h 13 HYPERLINK l _Toc358832271 3.3 開關(guān)量采集 PAGEREF _Toc358832271 h 15 HYPERLINK l _Toc358832272 3.4 開關(guān)量操縱輸出 PAGEREF _Toc358832272 h 16 HYPERLINK l _Toc358832273 3.5 人機接口模塊設(shè)計 PAGEREF _Toc358832273 h 17 H

11、YPERLINK l _Toc358832274 3.5.1 獨立按鍵 PAGEREF _Toc358832274 h 18 HYPERLINK l _Toc358832275 3.5.2 液晶顯示器 PAGEREF _Toc358832275 h 18 HYPERLINK l _Toc358832276 3.6 時鐘模塊設(shè)計 PAGEREF _Toc358832276 h 20 HYPERLINK l _Toc358832277 3.6.1 DS1307的方波輸出功能 PAGEREF _Toc358832277 h 21 HYPERLINK l _Toc358832278 3.6.2 DS1

12、307引腳介紹 PAGEREF _Toc358832278 h 21 HYPERLINK l _Toc358832279 第4章 軟件操縱系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc358832279 h 23 HYPERLINK l _Toc358832280 4.1 軟件編程設(shè)計 PAGEREF _Toc358832280 h 23 HYPERLINK l _Toc358832281 4.2 系統(tǒng)流程圖設(shè)計 PAGEREF _Toc358832281 h 23 HYPERLINK l _Toc358832282 4.2.1 硬件初始化流程圖 PAGEREF _Toc358832282 h 24 HY

13、PERLINK l _Toc358832283 4.2.2 程序主流程圖 PAGEREF _Toc358832283 h 24 HYPERLINK l _Toc358832284 4.2.3 溫度采集及操縱輸出流程圖 PAGEREF _Toc358832284 h 26 HYPERLINK l _Toc358832285 4.2.4 報警電路流程圖 PAGEREF _Toc358832285 h 26 HYPERLINK l _Toc358832286 第5章 水源熱泵系統(tǒng)軟硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc358832286 h 28 HYPERLINK l _Toc358832287 5.

14、1 硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc358832287 h 28 HYPERLINK l _Toc358832288 5.2 軟件調(diào)試 PAGEREF _Toc358832288 h 28 HYPERLINK l _Toc358832289 5.3軟硬聯(lián)合調(diào)試 PAGEREF _Toc358832289 h 28 HYPERLINK l _Toc358832290 5.4 總結(jié) PAGEREF _Toc358832290 h 29 HYPERLINK l _Toc358832291 第6章 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc358832291 h 30 HYPERLINK l _Toc358

15、832292 致謝辭 PAGEREF _Toc358832292 h 31 HYPERLINK l _Toc358832293 附錄一 PAGEREF _Toc358832293 h 32 HYPERLINK l _Toc358832294 附錄二 PAGEREF _Toc358832294 h 33第1章 緒論1.1 課題研究的目的和意義 20世紀(jì)70年代，世界能源結(jié)構(gòu)差不多經(jīng)歷了三次大轉(zhuǎn)變，即從木柴轉(zhuǎn)向煤炭由煤炭轉(zhuǎn)向石油和天然氣，繼而又從以油、氣為主的能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)向以可再生能源為基礎(chǔ)的持久能源系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計，目前全世界差不多探明的煤炭、石油、天然氣、油頁巖等石化燃料資源的總量，大約只夠人類使用

16、100年。 目前在我國的能源構(gòu)成中煤占70%以上，石油及天然氣占25%，但能源利用率僅在30%以下。針對我國的能源緊缺、能源利用率低、能源白費嚴(yán)峻的現(xiàn)狀，建設(shè)部于1996年下發(fā)建筑節(jié)能技術(shù)政策，明確今后我國建筑節(jié)能的任務(wù)是在保證使用功能、建筑質(zhì)量和室內(nèi)環(huán)境符合小康目標(biāo)的前提下，采取各種有效的節(jié)能技術(shù)與治理措施降低新建房屋單位建筑面積能耗。同時對既有的建筑物進(jìn)行有打算的節(jié)能改造，達(dá)到提高居住熱舒適性、節(jié)約能源和改善環(huán)境的目的。 環(huán)境愛護(hù)工作是擺在我們面前刻不容緩的一項重要工作。據(jù)資料可能全世界每年燃燒后排放到大氣中的二氧化硫20萬t,二氧化碳排放增長率達(dá)1.55ppm。資料表明：大氣中二氧化碳每

17、增長一倍就會使低層大氣層年平均溫度升1.5-3。在我國，每年僅建筑用能采暖燃煤就要排放二氧化碳達(dá)1.9t,排放二氧化硫達(dá)300t,排放煙塵300t左右。 隨著改革開放不斷向縱深進(jìn)展,傳統(tǒng)的供熱方式受到不同程度的沖擊。由于舊的供熱體制受打算經(jīng)濟(jì)的約束,在國家能源政策、治理體制、收費體制、供熱質(zhì)量、物業(yè)治理等方面尚存在一些弊端，不適市場經(jīng)濟(jì)進(jìn)展的要求，制約了經(jīng)濟(jì)的進(jìn)展，同時也帶來了一些社會問題。綜上所述，由于節(jié)能、環(huán)境愛護(hù)的需要及供熱空調(diào)逐步走向市場化、商業(yè)化，供熱空調(diào)方式向多元化進(jìn)展，出現(xiàn)了諸如油爐采暖、燃?xì)獠膳㈦姴膳八礋岜眉夹g(shù)的開發(fā)研制、應(yīng)用這一百花齊放的局面 。水源熱泵機組以水為載體，

18、冬季采集來自湖水、河水、地下水及地?zé)嵛菜?，甚至工業(yè)廢水、污水的低品位熱能，借助熱泵系統(tǒng)，通過消耗部分電能，將所取得的能量供給室內(nèi)取暖。在夏季，把室內(nèi)的熱量取出，釋放到水中，以達(dá)到夏季空調(diào)的目的。該機組具有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、選擇優(yōu)良、操作簡便、安全可靠等優(yōu)點。1.2 水源熱泵技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，關(guān)于熱泵的研究分屬于兩種熱泵系統(tǒng): 一種為地源熱泵，一種為海水熱泵。其中地源熱泵真正意義的商業(yè)應(yīng)用也只有近十幾年的歷史，但進(jìn)展相當(dāng)迅速。美國每年安裝40萬臺地源熱泵，其中，水源熱泵占15%，降低溫室氣體排放100萬t，相當(dāng)于減少50萬輛汽車的污染物排放或種植樹404686公頃，年節(jié)約能源費用達(dá)4.2億美元。

19、與美國的地源熱泵進(jìn)展有所不同，中、北歐如瑞典、瑞士、奧地利、德國等國家要緊利用淺層地?zé)豳Y源，地下土壤埋盤管(埋深400m深)的地源熱泵，用于室內(nèi)地板輻射供暖及提供生活熱水。據(jù)1996年的統(tǒng)計，在家用的供熱裝置中，地源熱泵所占比例，瑞士為96%，奧地利為38%，丹麥為27%。同時，中、北歐海水源熱泵的研究和應(yīng)用也比較多。中國最早在50年代，就曾在上海、天津等地嘗試夏取冬灌的方式抽取地下水制冷，天津大學(xué)熱能研究所呂燦仁教授就開展了我國熱泵的最早研究，1965年研制成功國內(nèi)第一臺水冷式熱泵空調(diào)機。 目前，清華大學(xué)、天津大學(xué)、重慶建筑大學(xué)、天津商學(xué)院、中國科學(xué)院廣州能源研究所等多家大學(xué)和研究機構(gòu)都在對

20、水源熱泵進(jìn)行研究。中國的水源熱泵的研究和應(yīng)用才剛剛起步，與國外相比，在熱泵機組的優(yōu)化設(shè)計和工程應(yīng)用上還存在較大差距。 目前，世界特不看好中國的市場。美國能源部和科技部已簽署了中美能源效率及可再生能源合議定書，其中要緊內(nèi)容之一是“地源熱泵”，該項目中國的北京、杭州和廣州3個都市各建一座采納源熱泵供暖空調(diào)的商業(yè)建筑，以推廣運用這種“綠技術(shù)”，緩解中國對煤炭和石油的依靠程度，從而達(dá)到能源資源多元化的目的。在以后的幾年中，中國面臨著巨大的能源壓力。一方面，中國的經(jīng)濟(jì)要保持較高速度的增長;另一方面，又必須考慮環(huán)保和可持續(xù)進(jìn)展問題。因此要求提高能源利用效率，要求能源結(jié)構(gòu)調(diào)整。能源利用效率提高，會鼓舞各種節(jié)

21、能設(shè)備和技術(shù)的推廣，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向確實是以煤為主轉(zhuǎn)為以電為主。在中國的能源消耗中，建筑耗能的比例相當(dāng)高。為了適應(yīng)市場要求和參加國際競爭力，我們必須加快中國品牌的水源熱泵的產(chǎn)業(yè)化研究開發(fā)。1.3 水源熱泵技術(shù)的差不多原理和特點1.3.1 水源熱泵技術(shù)差不多原理所謂熱泵，確實是一種利用人工技術(shù)將低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)換為高溫?zé)崮芏_(dá)到供熱效果的機械裝置。熱泵由低溫?zé)嵩矗ㄈ缰車h(huán)境的自然空氣、地下水、河水、海水、污水等）吸熱能，然后轉(zhuǎn)換為較高溫?zé)嵩瘁尫胖了璧目臻g（或其它區(qū)域）內(nèi)。這種裝置即可用作供熱采暖設(shè)備，又可用作制冷降溫設(shè)備，從而達(dá)到一機兩用的目的。熱泵機組的能量轉(zhuǎn)換，是利用其壓縮機的作用，通過消耗一

22、定的輔助能量（如電能），在壓縮機和換熱系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的制冷劑的共同作用下，由環(huán)境熱源（如水、空氣）中吸取較低溫?zé)崮?，然后轉(zhuǎn)換為較高溫?zé)崮茚尫胖裂h(huán)介質(zhì)（如水、空氣）中成為高溫?zé)嵩摧敵?。在此因壓縮機的運轉(zhuǎn)做工而消耗了電能，壓縮機的運轉(zhuǎn)使不斷循環(huán)的制冷劑在不同的系統(tǒng)中產(chǎn)生的不同的變化狀態(tài)和不同的效果（即蒸發(fā)吸熱和冷凝放熱），從而達(dá)到了回收低溫?zé)嵩粗迫「邷責(zé)嵩吹淖饔煤湍康?。水源熱泵工作原理圖如圖11所示。圖1.1 水源熱泵工作原理圖1.3.2 水源熱泵技術(shù)特點 1 環(huán)保效益顯著水源熱泵是利用了地表水作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。供熱時省去了燃煤、燃?xì)?、然油等鍋爐房系統(tǒng)，沒有燃燒過程，幸免了排煙

23、污染。供冷時省去了冷卻水塔，幸免了冷卻塔的噪音及霉菌污染，不產(chǎn)生任何廢渣、廢水、廢氣和煙塵。 2 運行穩(wěn)定可靠水體的溫度一年四季相對穩(wěn)定，其波動的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動，是專門好的空調(diào)熱源和空調(diào)冷源。水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點間題。 3 一機多用，應(yīng)用范圍廣水源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，一機多用，一套系統(tǒng)能夠替換原來的鍋護(hù)加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。 4 自動運行水源熱泵機組由于工況穩(wěn)定，因此能夠設(shè)計簡單的系統(tǒng)，部件較少，機組運行簡單可靠，維護(hù)費用低。自動操縱程度高，使用壽命長可達(dá)到15年以上。1.4 系統(tǒng)設(shè)計概述

24、本設(shè)計的設(shè)計任務(wù)是設(shè)計一套由微操縱器、液晶顯示器、溫度傳感器、交流接觸器等其他電控設(shè)備操縱的水源熱泵操縱系統(tǒng)。水源熱泵操縱系統(tǒng)適用于帶循環(huán)泵，井水泵、壓縮機組成制冷/制熱系統(tǒng)組成水源熱泵冷熱水中央空調(diào)系統(tǒng)。本設(shè)計要緊實現(xiàn)了以下功能：能夠?qū)崟r監(jiān)測故障，當(dāng)有故障發(fā)生時系統(tǒng)停止運行，排除故障后接著運行。能夠完成手動操縱系統(tǒng)工作模式的轉(zhuǎn)換，溫度的設(shè)定及更改，實現(xiàn)室內(nèi)溫度的智能轉(zhuǎn)換等。第2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1總體方案設(shè)計水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)要緊由壓縮機、四通閥、室外井水循環(huán)泵（簡稱井水泵）、室內(nèi)負(fù)荷循環(huán)泵（簡稱循環(huán)泵）組成。壓縮機起著壓縮和輸送循環(huán)工質(zhì)從低溫低壓處到高溫高壓處的作用, 是熱泵系統(tǒng)的心臟。

25、四通閥開關(guān)的切換能夠使系統(tǒng)進(jìn)行制冷制熱的轉(zhuǎn)換。井水泵與循環(huán)泵起著水循環(huán)的作用，是系統(tǒng)的動力系統(tǒng)。壓縮機對消耗的功(電能) 起到補償作用，使循環(huán)工質(zhì)不斷地從低溫環(huán)境中吸熱, 并向高溫環(huán)境散熱。本設(shè)計以微操縱器為核心，外圍電路能夠分為溫度采集模塊、故障檢測模塊、時鐘模塊、人機接口模塊與開關(guān)量操縱模塊等。人機接口模塊包括按鍵輸入和LCD液晶顯示，微操縱器負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，人機交互等。基于上述工作原理和操縱思路，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)操縱器需配置以下檢測與操縱接口：6路溫度傳感器輸入：1路空調(diào)循環(huán)回水溫度、1路空調(diào)循環(huán)出水溫度、1路井水回水溫度、1路井水進(jìn)水溫度、1路室外環(huán)境溫度、1路室內(nèi)環(huán)境溫度；3

26、路愛護(hù)口輸入：1路空調(diào)循環(huán)水流開關(guān)、1路井水水流開關(guān)、1路壓縮機高/低壓愛護(hù)；6路繼電器輸出：1路空調(diào)循環(huán)泵、1路冷卻井水泵、1路熱泵壓縮機、1路電加熱、1路冷卻井水泵加引水、1路制冷/制熱轉(zhuǎn)換（四通閥切換）；總體設(shè)計框圖如圖2.1所示。時鐘模塊時鐘模塊繼電器輸出模塊微繼電器輸出模塊微控制器溫度檢測模塊 溫度檢測模塊 液晶顯示模塊故障檢測模塊液晶顯示模塊故障檢測模塊蜂鳴器報警按鍵輸入 蜂鳴器報警按鍵輸入 圖2.1系統(tǒng)總體框圖2.2 方案的選擇與論證2.2.1 CPU的選擇單片機（CPU）是本系統(tǒng)工作核心，它的選擇不僅關(guān)系到系統(tǒng)的工作效率，同時也為系統(tǒng)的工作提供可靠的保障，因此CPU的選擇是系統(tǒng)

27、的關(guān)鍵所在。常見的單片機有MSP430，51系列的STC12C5A60S2，AVR系列的ATMEGA16，PIC系列的PIC16F877。以下比較兩種方案。方案一：STC12C5A60S2是STC宏晶公司生產(chǎn)的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是高速、低功耗、超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換，針對電機操縱，強干擾場合。方案二：MSP430單片機是美國德州儀器生產(chǎn)的一種16位超低功耗、具有精簡指令集（RISC）的混合信號處理器。MSP430單片機具有處理能力強、運算速度快、超

28、低功耗、片內(nèi)資源豐富等特點，而且還具有方便高效的開發(fā)環(huán)境。由于本系統(tǒng)對功耗的要求不高，且從系統(tǒng)軟件設(shè)計方面考慮采納STC12C5A60S2單片機，選擇方案一。2.2.2 按鍵模塊本系統(tǒng)按鍵模塊要緊功能確實是通過按鍵設(shè)置溫度，調(diào)節(jié)溫度，確定工作模式等。常用的按鍵有獨立按鍵，矩陣式鍵盤，固有以下選擇方案：方案一：采納矩陣鍵盤接口設(shè)計。采納常用的掃描法對鍵盤進(jìn)行識不。采納掃描法的優(yōu)點專門顯著，在需要按鍵多的場合專門有用，缺點是由于需要不斷的掃描，因此這種設(shè)計容易消耗較多的系統(tǒng)資源。方案二：采納獨立鍵盤接口設(shè)計。每個按鍵需要占用一根輸入口線占用一個I/O口，獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，編程較

29、容易。在需要按鍵較少或者操作速度較高的場合，或獲得較好的效果。由于考慮到本設(shè)計僅需要四個按鍵，系統(tǒng)使用的單片機有較多的I/O，因此選擇方案二。2.2.3顯示模塊本系統(tǒng)的顯示模塊要緊是為了操作員顯示一些差不多信息，以及一些采集的參數(shù)和報警信息等。常用的顯示器件有數(shù)碼管，液晶顯示器，點陣等。以下比較兩種方案：方案一：采納傳統(tǒng)的數(shù)碼管作為顯示設(shè)備。傳統(tǒng)數(shù)碼管具有亮度高、體積小、重量輕、低能耗、低功耗、低壓、壽命長、耐老化、防曬、防潮、防火、放高（低）溫的特點；對外界環(huán)境要求低，易于愛護(hù)；同時其精度比較高，精確可靠，操作簡單，程序編寫容易，然而只能顯示數(shù)字信息，使用時受到限制。方案二:采納液晶顯示屏（

30、LCD）顯示溫度和指令。液晶顯示器具有輕薄短小、功耗低、無輻射危險、平面直角顯示以及影像穩(wěn)定等優(yōu)勢，液晶顯示屏（LCD）具有可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強，顯示內(nèi)容多，字碼顯示柔和，串行通信，利用的I/O口少等特點。因此，只要一塊液晶顯示器就能夠顯示設(shè)計要求的全部內(nèi)容。此外，液晶顯示器有著良好的人機界面，操縱也不是太復(fù)雜。編制易明白的中文分級菜單界面，人機交互行特不行使人一目了然。綜合考慮上述因素，我們采納方案二，用液晶顯示屏（LCD）進(jìn)行顯示。2.2.4溫度采集模塊溫度采集模塊是本系統(tǒng)的核心模塊，它涉及到系統(tǒng)的各個方面，選擇一個合適的溫度傳感器對系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有用性有著至關(guān)重

31、要的作用。本系統(tǒng)需要采集六路溫度，分不是室內(nèi)溫度，室外溫度，井水進(jìn)水溫度，井水回水溫度，循環(huán)進(jìn)水溫度，循環(huán)回水溫度，溫度采集范圍一般在-20100。常用的溫度傳感器有DS18B20，鉑電阻傳感器，熱敏電阻傳感器，熱電偶傳感器等。以下比較兩種方案：方案一：采納PT100溫度傳感器，PT100又叫鉑電阻，熱電阻。鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器,其溫度系數(shù)為0.0039/，0時電阻值為100，電阻變化率為0.3851/。采納不銹鋼外殼封裝，內(nèi)部填充導(dǎo)熱材料和密封材料灌封而成，尺寸小巧，適用于周密儀器、恒溫設(shè)備、流體管道等溫度的測量，特不經(jīng)濟(jì)有用。PT100溫度傳感

32、器精度高，穩(wěn)定性好，應(yīng)用溫度范圍廣，是中低溫區(qū)（-200400）最常用的一種溫度檢測器，不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成各種標(biāo)準(zhǔn)溫度計。方案二：采納DS18B20芯片。美國dallas公司推出的DS18B20數(shù)字式溫度傳感器與傳統(tǒng)的熱敏電阻溫度傳感器不同，它能直接讀出被測溫度，同時可依照實際要求通過簡單地變成實現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式，能夠分不在93.75ms和750ms內(nèi)將溫度值轉(zhuǎn)化為9位和12位的數(shù)字量。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡單，可靠性更高。芯片的耗電量專門小，從總線上得一點電儲存在片內(nèi)的電容中就能夠正常工作，一般不用另加電源。DS18B20在檢測點差不多把被測信號數(shù)

33、字化了，因此在單總線上出送的是數(shù)字信號，這使得系統(tǒng)的抗干擾性好，可靠性高，傳送距離遠(yuǎn)。綜上所述，由于本系統(tǒng)需要采集六路溫度信號，且要檢測水流溫度，綜合比較下采納PT100溫度傳感器。2.2.5 時鐘模塊本系統(tǒng)采納的時鐘芯片要能顯示出時、分、秒、年、月、日。在系統(tǒng)中需要依照時刻來設(shè)定溫度的大小，壓縮機的啟動與停止等。常見的時鐘芯片有DS1307，DS12877,PCF8483，SB2068等。以下比較兩種方案：方案一：PCF8583是PHILIPS公司制造的帶有2568bitRAM的8引腳日歷/時鐘芯片,采納IIC兩線串行總線接口,內(nèi)含完整的振蕩,分頻,上電復(fù)位電路,并具備計時,日歷,定時,鬧鐘

34、和中斷輸出功能。數(shù)據(jù)保持和時鐘工作電壓16V,總線工作電壓2.56V；采納8腳DIP或SO封裝形式;內(nèi)有振蕩器,分頻器和上電復(fù)位電路,可使用32.768Hz石英晶振或外部50Hz時鐘;片內(nèi)字節(jié)地址讀寫后自動加1;可用作定時器或計數(shù)器。方案二：DS1307是美國DALLAS公司生產(chǎn)的一款低功耗，具有56字節(jié)非失性RAM的全BCD碼時鐘日歷實時時鐘芯片，地址和數(shù)據(jù)通過兩線雙向的串行總線的傳輸，芯片能夠提供秒，分，小時等信息，每一個月的天數(shù)能自動調(diào)整。同時有閏年補償功能。AM/PM 標(biāo)志位決定時鐘工作于24小時或12小時模式，芯片有一個內(nèi)置的電源感應(yīng)電路，具有掉電檢測和電池切換功能。 綜上所述，從經(jīng)

35、濟(jì)型，有用性，方便性等方面分析，本系統(tǒng)采納時鐘模塊DS1307，選擇方案二。2.2.6 繼電器輸出模塊輸出模塊在本系統(tǒng)中起著弱電操縱強電的作用，本系統(tǒng)中有六路輸出，分不是進(jìn)水泵，循環(huán)泵，壓縮機，四通閥，電加熱，和加引水。常用的輸出模塊有固態(tài)繼電器，電磁式繼電器，晶閘管操縱輸出。有以下選擇方案：方案一：固態(tài)繼電器輸出。固態(tài)繼電器是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無觸點開關(guān)。用隔離器件實現(xiàn)了操縱端與負(fù)載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的操縱信號，達(dá)到直接驅(qū)動大電流負(fù)載。固態(tài)繼電器具有以下特點：（1）高壽命，高可靠：固態(tài)繼電器沒有機械零部件，有固體器件完成觸點功能，由于沒有運動的

36、零部件，因此能在高沖擊，振動的環(huán)境下工作，由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固有特性，決定了固態(tài)繼電器的壽命長，可靠性高。（2）靈敏度高，操縱功率小，電磁兼容性好：固態(tài)繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅(qū)動功率低，可與大多數(shù)邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅(qū)動器。（3）快速轉(zhuǎn)換：固態(tài)繼電器因為采納固體器件，因此切換速度可從幾毫秒至幾微妙。（4）電磁干擾?。汗虘B(tài)繼電器沒有輸入“線圈”，沒有觸點燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器是一個零電壓開關(guān)，在零電壓處導(dǎo)通，零電流處關(guān)斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開關(guān)瞬態(tài)效應(yīng)。然而固態(tài)繼電器有殘留輸出電壓1-1.6V，輸出的只能是直流或者交流，

37、不能兼容；通常需要散熱片；不能用小輸出信號；存在漏電流；且只有單一觸點。方案二：電磁繼電器輸出。電磁繼電器是一種電子操縱器件，它具有操縱系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被操縱系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動操縱電路中，它實際上是用較小的電流，較低的電壓去操縱較大電流。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全愛護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。它的優(yōu)點有：有較低的殘留輸出電壓，不需要散熱片，價格廉價，能夠提供多組觸點和常開常閉觸點，無漏電流，可接交直流負(fù)載等。綜上所述，由于固態(tài)繼電器穩(wěn)定性較差，而本系統(tǒng)需要穩(wěn)定輸出，故采納方案二電磁繼電器輸出。第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1 微處理器本系統(tǒng)采納的微處理器是宏晶公司生產(chǎn)的STC1

38、2C5A60S2單片機。它是單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機。3.1.1 STC單片機工作特性簡介1. 增強型 8051 CPU，1T，單時鐘/機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)80512. 工作電壓：5.5V - 3.5V（5V單片機）3. 通用I/O口，復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉（一般8051傳統(tǒng)I/O口），可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，強推挽/強上拉，僅為輸入/高阻，開漏。每個I/O口驅(qū)動能力均可達(dá)到20mA，但整個芯片最大不要超過120mA4ISP（在系統(tǒng)可編程）/ IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器。可通過串口（

39、P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片5. 有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM無內(nèi)部EEPROM)6. 內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路（外部晶體12M以下時，復(fù)位腳可直接1K電阻到地）7.時鐘源：外部高精度晶體/時鐘，內(nèi)部R/C振蕩器(溫漂為5% 到10% 以內(nèi))用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部R/C 振蕩器依舊外部晶體/時鐘常溫下內(nèi)部R/C 振蕩器頻率為：5.0V 單片機為： 11MHz 17MHz3.3V 單片機為： 8MHz 12MHz精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實際測試為準(zhǔn)8.共4個16位定時器，兩個與傳

40、統(tǒng)8051兼容的定時器/計數(shù)器,16位定時器T0和T1，沒有定時器2，但有獨立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器,再加上2路PCA模塊可再實現(xiàn)2個16位定時器9.3個時鐘輸出口，可由T0的溢出，P3.4/T0輸出時鐘，可由T1的溢出，在P3.5/T1輸出時鐘,獨立波特率發(fā)生器能夠在P1.0口輸出時鐘10.PWM(2路）/ PCA（可編程計數(shù)器陣列,2路）， 也可用來當(dāng)2路D/A使用，也可用來再實現(xiàn)2個定時器，也可用來再實現(xiàn)2個外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分不或同時支持)11.A/D轉(zhuǎn)換, 10位精度ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)250K/S(每秒鐘25萬次)12.通用全雙工異步串行口(

41、UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定時器或PCA軟件實現(xiàn)多串口3.1.2 單片機內(nèi)置A/D簡介STC12C5A60S2系列帶A/D轉(zhuǎn)換的單片機的A/D轉(zhuǎn)換口在P1口，有8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換器，速度可達(dá)到250KHz（25萬次/秒）。8路電壓輸入型A/D，可做溫度檢測、電池電壓檢測、按鍵掃描、頻譜檢測等。上電復(fù)位后P1口為弱上拉型IO口，用戶能夠通過軟件設(shè)置將8路中的任何一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換，不須作為A/D使用的口可接著作為IO口使用。單片機ADC由多路開關(guān)、比較器、逐次比較寄存器、10位DAC、轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器以及ADC_CONTER構(gòu)成。該單片機的ADC是逐次比較型AD

42、C。主次比較型ADC由一個比較器和D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，通過逐次比較邏輯，從最高位（MSB）開始，順序地對每一輸入電壓與內(nèi)置D/A轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，通過多次比較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量逐次逼近輸入模擬量對應(yīng)值。逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器具有速度高，功耗低等優(yōu)點。需作為AD使用的口先將P1ASF專門功能寄存器中的相應(yīng)位置為1，將相應(yīng)的口設(shè)置為模擬功能。3.1.3 單片機硬件電路圖STC12C5A60S2單片機硬件電路圖如圖3.1所示。圖3.1 單片機硬件電路圖3.2 溫度采集電路3.2.1 PT100本系統(tǒng)采納的溫度傳感器是PT100。PT100是一種廣泛應(yīng)用的測溫元件，在-50600范圍內(nèi)具有其他任何溫

43、度傳感器無可比擬的優(yōu)勢，包括高精度、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強等。由于鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關(guān)系，因此需要進(jìn)行非線性校正。校正分為模擬電路校正和微處理器數(shù)字化校正，模擬校正有專門多現(xiàn)成的電路，其精度不高且易受溫漂等干擾因素阻礙，數(shù)字化校正則需要在微處理系統(tǒng)中使用，將PT電阻的電阻值和溫度對應(yīng)起來后存入EEPROM中，依照電路中實測的AD值以查表方式計算相應(yīng)溫度值。3.2.2 PT100的溫度系數(shù)TCR按IEC751國際標(biāo)準(zhǔn)， 溫度系數(shù)TCR=0.003851，Pt100（RB0B=100）、Pt1000（RB0B=1000）為統(tǒng)一設(shè)計型鉑電阻。TCR=(RB100B-RB0B)/ (RB0B

44、100)。表3.1 PT100標(biāo)準(zhǔn)電阻值3.2.3 PT100的接線方式及采樣電路 常用的PT電阻接法有三線制和兩線制。關(guān)于二線制接法來講，傳感器電阻變化值與連接導(dǎo)線電阻值共同構(gòu)成傳感器的輸出值，由于導(dǎo)線電阻帶來的附加誤差使實際測量值偏高，用于測量精度要求不高的場合，同時導(dǎo)線的長度不宜過長。三線制接法的優(yōu)點是將PT100的兩側(cè)相等的的導(dǎo)線長度分不加在兩側(cè)的橋臂上，使得導(dǎo)線電阻得以消除。 常用的采樣電路有兩種：一為橋式測溫電路，一為恒流源式測溫電路。本系統(tǒng)采納的采樣電路是恒流源測溫電路。恒流源測溫電路原理圖如圖3.2所示。圖3.2 恒流源測溫電路原理圖測溫原理：電路采納TL431和電位器R3調(diào)節(jié)

45、產(chǎn)生2.38V的參考電源，通過運放U1A將基準(zhǔn)電壓2.38V轉(zhuǎn)換為恒流源，電流流過PT100時在其上產(chǎn)生壓降，再通過運放U1B將該微弱壓降信號放大（圖中放大倍數(shù)為10），即輸出期望的電壓信號，該信號可直接連AD轉(zhuǎn)換芯片。 依照虛地概念“工作于線性范圍內(nèi)的理想運放的兩個輸入端同電位”，運放U1A的“+”端和“-”端電位V+V-2.38V；假設(shè)運放U1A的輸出腳14對地電壓為Vo，依照虛斷概念，（0-V-）/R11+（Vo-V-）/RPt1000，因此電阻PT100上的壓降VPt100Vo-V-V-*RPt100/R11，因V-和R11均不變，因此圖3.2中PT100左側(cè)的電路等效為一個恒流源流過

46、一個Pt100電阻，電流大小為V- /R11，Pt100上的壓降僅和其自身變化的電阻值有關(guān)。本系統(tǒng)采納單片機內(nèi)置的AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，其電壓范圍一般在05V，而PT100在本系統(tǒng)中需要采集的溫度范圍是-20100，本系統(tǒng)中設(shè)定PT100在-20時對應(yīng)AD端口模擬電壓為0V，在100時對應(yīng)AD端口模擬電壓為2.5V，計算公式為：（X+20）/120*2.5=Y；X為當(dāng)前溫度，Y為當(dāng)前溫度所對應(yīng)電壓值。通過運放U1C完成一個減法器，使PT100在-20時，輸出為0V。在100時，輸出為2.5V。其運算公式為：UOUT=(UI-1.09)*5.4;UOUT為輸出電壓，UI為通過運放U1B放大后輸

47、出電壓由于STC12C5A60S2單片機內(nèi)置A/D有10位分辨率，依照系統(tǒng)的電壓設(shè)定V基=2.5V則模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓后的分度值為V基/1023,模擬電壓信號V0與轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電壓V1關(guān)系為：V1=V0*1023/V基恒流源電流能夠依照歐姆定律得：I=VR/R12=1.19mA, VR 穩(wěn)壓管電壓，為2.38v，R12=2000，鉑電阻的阻值R0= V0/I，由R0值對比鉑電阻阻值和溫度變化表即可得到當(dāng)前的溫度值。PT100熱電阻分度表見附錄二。3.3 開關(guān)量采集為保證熱泵工作的安全性，特不是機械裝置的安全性，本系統(tǒng)中引入開關(guān)量檢測電路。開關(guān)量采集電路采集的開關(guān)信號直接作為水泵的啟動與停止

48、操縱條件。系統(tǒng)中引入3路開關(guān)量采集，分不采集室外水是否正常循環(huán)、室內(nèi)水是否正常循環(huán)和壓縮機是否正常工作。只要有一路開關(guān)量檢測到故障，則系統(tǒng)停止運行，并提示相應(yīng)故障，發(fā)出報警。到下一次重啟之前，相應(yīng)水泵不再工作，以達(dá)到愛護(hù)機械裝置的目的。運行過程中實時檢測循環(huán)水流、井水水流、壓縮機高/低壓愛護(hù)，此三路信號在系統(tǒng)中差不多上以開關(guān)量的形式采集的，由獨立電源供+12V電，開關(guān)串接光電耦合器，信號送至單片機I/O口，內(nèi)部程序?qū)崟r檢測，并結(jié)合當(dāng)前系統(tǒng)的工作狀態(tài)調(diào)用不同的邏輯處理程序，得出相應(yīng)的輸出結(jié)果。三路開關(guān)量檢測只有在系統(tǒng)處于運行狀態(tài)時才有意義，因此，系統(tǒng)待機期間、以及房間溫度不滿足啟動條件時，此信號

49、不予檢測。而且，也不作為開機條件推斷。只有當(dāng)系統(tǒng)處于開機運行狀態(tài)時才對這三路信號進(jìn)行檢測，系統(tǒng)開機時，在啟動過程中，啟動井水泵后井水水流開關(guān)可能由于沒有抽上水而長時刻不閉合，這時要接著運行井水泵和循環(huán)泵，若2分鐘后井水水流開關(guān)仍沒有接通，則需要自動接通“加引水”操縱輸出5秒鐘，用于給井水泵加引水，若10分鐘后仍不能接通井水水流開關(guān)，則停止井水泵、循環(huán)泵的運行，并顯示“井水故障”等故障提示。只要是正常開機后發(fā)生的故障停機，到重新上電之前，系統(tǒng)不再以任何緣故方式再次此運行。這是通過系統(tǒng)中多個標(biāo)志位配合完成的，檢修過后，故障排除，重新給系統(tǒng)上電方能使系統(tǒng)重新運行。開關(guān)量信號采集電路如圖3.3所示，當(dāng)

50、被檢測部件正常工作時，它的被動機械開關(guān)就會將右側(cè)回路導(dǎo)通，從而使得單片機I/O口為低電平。這3路開關(guān)量采集模塊由+12V供電，通過光電耦合器完成電磁隔離以及電平匹配，既能有效保證半導(dǎo)體器件不被擊穿，又能有效濾除高頻擾動信號，防止系統(tǒng)誤動作。圖3.3 開關(guān)量采集電路3.4 開關(guān)量操縱輸出 開關(guān)量輸出要緊包括水泵啟停操縱、壓縮機開關(guān)操縱、壓縮機自加熱操縱、井水加引水操縱，四通閥操縱，報警電路操縱。本系統(tǒng)采納的操縱輸出模塊是電磁繼電器。它有較低的殘留輸出電壓，不需要散熱片，價格廉價，能夠提供多組觸點和常開常閉觸點，無漏電流，有用性強，輸出穩(wěn)定，可接交直流負(fù)載等。由于壓縮機自加熱操縱以及井水加引水操縱

51、硬件與水泵操縱硬件圖完全一致?，F(xiàn)以水泵的起停操縱為例講明水源熱泵的開關(guān)量輸出，如圖3.4所示。報警電路輸出如圖3.5所示。水泵啟停操縱，單片機通過I/O口輸出開關(guān)信號，通過光電耦合驅(qū)動繼電器以操縱水泵的啟停。電路左半部分是起到電磁隔離的作用，通過三極管驅(qū)動繼電器線圈，IN4007是續(xù)流二極管，可將線圈電壓鉗位到其導(dǎo)通電壓，要緊是防止線圈斷電時候的感生過電壓擊穿其他電路器件。圖3.4 室內(nèi)井水水泵開關(guān)量輸出原理圖故障報警電路如圖3.5所示圖3.5 故障報警電路3.5 人機接口模塊設(shè)計本系統(tǒng)的人機接口模塊包括按鍵輸入和12864大小的液晶顯示。3.5.1 獨立按鍵按鍵模塊有四個獨立按鍵組成，分不代

52、表設(shè)置按鍵、確定按鍵、加1按鍵、減1按鍵。加減鍵連接在單片機的一般I/O口上，設(shè)置按鍵接在P3.3口上，即接在外部中斷1上，確定按鍵接在P3.2上，即外部中斷0上。開機后假如需要調(diào)節(jié)溫度則按下設(shè)置按鍵，程序進(jìn)入外部中斷1，然后進(jìn)行溫度的加減，確定后按下確定按鍵，程序進(jìn)入外部中斷0，通過設(shè)置標(biāo)志位使程序進(jìn)入主程序。3.5.2 液晶顯示器液晶顯示器能夠通過簡單程序編寫顯示出豐富的界面，方便操作人員進(jìn)行操作。帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個16*16點漢字

53、，和128個16*8點ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面。能夠顯示84行1616點陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與數(shù)碼管顯示模塊相比，硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔的多。其具有以下差不多特性：（1）低電源電壓（VDD+3.0+5.5V）（2）顯示分辨率:12864點 （3）內(nèi)置漢字字庫，提供8192個1616點陣漢字(簡繁體可選)（4）內(nèi)置 128個168點陣字符 （5）2MHZ時鐘頻率 （6）顯示方式：STN、半透、正顯 （7）驅(qū)動方式：1/32DUTY，1/5BIAS （8）

54、視角方向：6點 （9）背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為一般LED的1/51/10 （10）通訊方式：串行、并口可選 （11）內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓 （12）無需片選信號，簡化軟件設(shè)計（13）工作溫度: 0 - +55 ,存儲溫度: -20 - +60管腳講明如表3.3所示。表3.3 管腳講明管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC3.0+5V電源正3V0-對比度（亮度）調(diào)整4RS(CS）H/LRS=“H”,表示DB7DB0為顯示數(shù)據(jù)RS=“L”,表示DB7DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到DB7DB0R/W=“

55、L”,E=“HL”, DB7DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信號714DB0-DB7H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式16NC-空腳17/RESETH/L復(fù)位端，低電平有效18VOUT-LCD驅(qū)動電壓輸出端19AVDD背光源正端（+5V）20KVSS背光源負(fù)端本系統(tǒng)采納的液晶顯示器接法為串行接法，占用較少單片機I/O口，變成較為簡單，方便。獨立按鍵與液晶顯示器原理圖如圖3.6和圖3.7所示。圖3.6 獨立按鍵原理圖圖3.7 液晶顯示原理圖3.6 時鐘模塊設(shè)計本系統(tǒng)的時鐘模塊采納的是美國DALLAS 公司生產(chǎn)的DS1307。DS1307的要

56、緊特點是低功耗、兩線制串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電愛護(hù)電源提供可編程的充電功能，同時能夠關(guān)掉充電功能。采納一般的32.768KHZ晶振。它提供秒、分、小時、星期、日期、月和年等時鐘日歷數(shù)據(jù)。另外它還集成了如下幾點功能： （1）56 字節(jié)掉電時電池保持的NV SRAM 數(shù)據(jù)存儲器 （2）可編程的方波信號輸出（3）掉電檢測和自動切換電池供電模式3.6.1 DS1307的方波輸出功能方波信號輸出功能從SQW/OUT 引腳輸出設(shè)置頻率的方波，CONTROL 寄存器用于操縱SQW/OUT 腳的輸出，其地址為07，每位的內(nèi)容如表3.4。表3.4 CONTROL寄存器位BIT7（OUT）：此位表示在方波輸出被禁止

57、時（BIT4=0），SQW/OUT引腳的邏輯電平，在BIT4=0(SQWE=0方波輸出禁止)時，若BIT7（OUT）為1則SQL/OUT引腳為高電平，反之亦然。BIT4(SQWE)方波輸出同意/禁止操縱位，SQWE=1同意方波輸出（有效）；BIT4=0禁止方波輸出。BIT0(RS0)、BIT1（RS1）與設(shè)定輸出波形的頻率，如表35。表3.5 CONTROL寄存器講明由于DS1307的方波輸出腳為集電極開路，故要在外部加上上拉電阻。3.6.2 DS1307引腳介紹DS1307引腳功能及引腳圖如圖3.9所示。圖3.9 DS1307引腳圖及功能介紹與單片機連接電路圖如圖3.10所示。圖3.10 D

58、S1307接口原理圖第4章 軟件操縱系統(tǒng)設(shè)計4.1 軟件編程設(shè)計在單片機操縱系統(tǒng)中，軟件的重要性與硬件同等重要。硬件是軀體，軟件是靈魂，但系統(tǒng)的硬件電路確定之后，系統(tǒng)的要緊功能還要靠軟件來實現(xiàn)，而且軟件的設(shè)計專門大程度上決定了系統(tǒng)的性能。整體數(shù)據(jù)處理在那個地點起到承上啟下的作用，是單片機采集的各個模塊的數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)籌推斷，按一定邏輯、一定順序，分不執(zhí)行各個程序模塊。具體地講，程序經(jīng)檢測傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，得到相應(yīng)邏輯。外部輸入信號整體采集完成，只要進(jìn)行算法比對，得到所需運行結(jié)果輸出即可。通過按鍵掃描，切換相應(yīng)界面，設(shè)置溫度，工作模式等。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計采納功能強大的C語音編程，利用單片機及其外圍

59、電路實現(xiàn)其功能，開發(fā)軟件是常用的Keil uVision4編程軟件，該軟件調(diào)試簡單，編程方便，能跟蹤程序的執(zhí)行，方正的功能，極大地為我們的調(diào)試提供了便利，而C語言功能豐富，表達(dá)能力強，目標(biāo)程序效率高，可移植性好，即具有高級語言的優(yōu)點，又具有低級語言的許多特點，兩者的完美結(jié)合，專門好的實現(xiàn)了軟件功能。4.2 系統(tǒng)流程圖設(shè)計為了實現(xiàn)水源熱泵空調(diào)的功能,軟件可劃分為:功能操作模塊及系統(tǒng)錯誤檢測模塊。系統(tǒng)功能操作模塊的要緊功能是:為系統(tǒng)與操作人員之間提供友好的交互界面,對系統(tǒng)進(jìn)行有效的治理。因此該功能模塊為水源熱泵空調(diào)操縱系統(tǒng)的核心部分。主功能治理模塊要緊包括LCD實時顯示模塊、PT100溫度檢測模塊

60、、溫度設(shè)定模塊、開關(guān)量輸出模塊、日歷時鐘顯示功能模塊。系統(tǒng)錯檢測模塊要緊包括蜂鳴器報警模塊，開關(guān)量采集模塊。系統(tǒng)初始化包括硬件初始化和軟件流程，硬件初始化要緊對系統(tǒng)各個模塊進(jìn)行初始化操作，軟件初始化要緊對溫度傳感器進(jìn)行初始化，防止檢測數(shù)據(jù)檢測不正確。4.2.1 硬件初始化流程圖系統(tǒng)開始運行后，首先要對系統(tǒng)所有硬件模塊進(jìn)行初始化，硬件初始化流程圖如圖4.1 所示。圖4.1 硬件初始化流程圖DS1307初始化中設(shè)置系統(tǒng)初始時刻以及年月日，同時能夠從單片機中將初始化信息發(fā)送到DS1307中，使其開始正常工作。EEPROM中要緊存儲了系統(tǒng)上次設(shè)置的溫度，以及工作模式，初始化單片機內(nèi)置的EEPROM使其