空氣源熱泵熱水器控制器設(shè)計

PAGEPAGE36空氣源熱泵熱水器控制器設(shè)計空氣源熱泵熱水器控制器設(shè)計摘要本文介紹了一種基于單片機(jī)的空氣源熱泵熱水器控制器。該控制器以智能化簡單操作來達(dá)到空氣源熱泵熱水器的精確控制。論文概述了熱泵技術(shù)、空氣源熱泵技術(shù)歷史和技術(shù)優(yōu)勢。并且在介紹空氣源熱泵熱水器工作原理以及蒸汽壓縮式制冷循環(huán)原理的基礎(chǔ)上，提出了控制器設(shè)計總體方案。在軟件設(shè)計方面，本文詳細(xì)介紹了空氣源熱泵熱水器控制器的設(shè)計。文章最后通過大量的流程圖來說明控制器的具體結(jié)構(gòu)和可實(shí)現(xiàn)的操作。該空氣源熱泵熱水器控制器設(shè)計完善，實(shí)現(xiàn)方案簡單易行。采用軟件設(shè)計來控制，可以實(shí)現(xiàn)智能化簡單精確控制，并且提高了整機(jī)的可靠性及準(zhǔn)確性。關(guān)鍵詞空氣源熱泵控制器設(shè)計目錄HYPERLINK\l"_Toc293300818"引言1HYPERLINK\l"_Toc293300819"第一章空氣源熱泵的概述3HYPERLINK\l"_Toc293300820"1.1熱泵3HYPERLINK\l"_Toc293300821"1.2空氣源熱泵3HYPERLINK\l"_Toc293300823"第二章空氣源熱泵的發(fā)展4HYPERLINK\l"_Toc293300824"2.1空氣源熱泵的歷史4HYPERLINK\l"_Toc293300825"2.2空氣源熱泵的優(yōu)勢4HYPERLINK\l"_Toc293300826"第三章熱泵熱水器系統(tǒng)運(yùn)行原理5HYPERLINK\l"_Toc293300827"3.1蒸汽壓縮式制冷循環(huán)原理5HYPERLINK\l"_Toc293300828"3.2空氣源熱泵熱水器工作原理6HYPERLINK\l"_Toc293300829"3.2.1系統(tǒng)介紹6HYPERLINK\l"_Toc293300830"第四章熱泵熱水器控制器設(shè)計7HYPERLINK\l"_Toc293300831"4.1相關(guān)控制點(diǎn)7HYPERLINK\l"_Toc293300832"4.2控制器設(shè)計總體方案8HYPERLINK\l"_Toc293300833"第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計10HYPERLINK\l"_Toc293300834"5.1系統(tǒng)主要功能設(shè)計10HYPERLINK\l"_Toc293300835"5.2系統(tǒng)設(shè)定功能設(shè)計11HYPERLINK\l"_Toc293300836"5.3系統(tǒng)時間設(shè)定功能設(shè)計13HYPERLINK\l"_Toc293300837"5.4運(yùn)轉(zhuǎn)狀況設(shè)定功能設(shè)計14HYPERLINK\l"_Toc293300838"5.5工作總流程設(shè)計16HYPERLINK\l"_Toc293300839"5.6數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計18HYPERLINK\l"_Toc293300840"5.7液晶顯示模塊設(shè)計20HYPERLINK\l"_Toc293300841"5.8按鍵模塊設(shè)計21HYPERLINK\l"_Toc293300842"5.9時鐘模塊設(shè)計22HYPERLINK\l"_Toc293300843"5.10通訊模塊設(shè)計23HYPERLINK\l"_Toc293300844"結(jié)論24HYPERLINK\l"_Toc293300845"致謝25HYPERLINK\l"_Toc293300846"參考文獻(xiàn)26引言從目前市場上來看，熱水器可分成三大類：燃?xì)鉄崴?，電熱水器，還有太陽能熱水器。不久前，某專業(yè)機(jī)構(gòu)公布了一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果顯示，電熱水器目前占熱水器市場的60%以上，占據(jù)著一半以上的市場份額。但隨著燃?xì)鉄崴鞯脑僖淮胃镄?，太陽能熱水器的加速發(fā)展，電熱水器的市場份額正遭受巨大挑戰(zhàn)。對于電熱水器來說，盡管太陽能熱水器行業(yè)宣稱潛力無限，但要真正發(fā)展成為成熟產(chǎn)業(yè)，還有一個很長的過程。在使用上，如果是晴天，太陽能熱水器的優(yōu)勢一覽無余，但是一旦下雨用起電來，太陽能熱水器比電熱水器損耗也就要大很多。又由于其是非承壓式結(jié)構(gòu)，所以常常會出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。還有就是太陽能市場沒用很明確的行業(yè)規(guī)范?？梢钥隙ㄈ?xì)夂碗姛崴魅匀皇俏磥砣陜?nèi)熱水器市場的主角。熱泵熱水器具有高能效比，無污染的優(yōu)點(diǎn)，是一款可替代鍋爐的供暖水設(shè)備，并在當(dāng)今社會受到熱捧。熱泵熱水器是以制冷劑作為媒介，冷媒吸收了環(huán)境空氣中的熱量后汽化，通過壓縮機(jī)壓縮制熱，變成高溫高壓氣體，再經(jīng)熱交換器與水交換熱量后，經(jīng)膨脹閥釋放壓力，回到低溫低壓的液化狀態(tài)，通過制冷劑的不斷循環(huán)，不斷吸收空氣中的熱量，并將該部分熱量轉(zhuǎn)移，來制取熱水，也就是說熱泵熱水器是將電熱水器和太陽能熱水器的各自優(yōu)點(diǎn)完美的結(jié)合于一體的新型熱水器。目前，熱泵熱水器有空氣源熱泵熱水器、水源熱泵和太陽能型三種系列。空氣源熱泵是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的產(chǎn)品之一，該產(chǎn)品以制冷劑為媒介，制冷劑吸收空氣中（或陽光）中的能量，再經(jīng)壓縮機(jī)壓縮制熱后，通過換熱裝置將熱量傳遞給水，來制取熱水，熱水通過水循環(huán)系統(tǒng)送入用戶散熱器進(jìn)行采暖或直接用于熱水供應(yīng)。這一產(chǎn)品特點(diǎn)有：1、高效節(jié)能：使用費(fèi)用比傳統(tǒng)的太陽能熱水器（帶輔助電加熱器）更省，是電熱水器的四分之一，燃?xì)鉄崴鞯娜种?，消耗少量電力，獲得四倍熱量；2、全天候：不受天氣變化影響，晴天，陰雨天，夜間都能源源不斷的高效制取熱水；3、適用性強(qiáng)：任意位置安裝，解決了太陽能只能裝在頂層的不足，而且建筑的朝向也沒有影響；4、壽命長：制冷劑作為工作介質(zhì)，不存在夜間凍管或者管路腐蝕等問題，系統(tǒng)壽命一般可達(dá)15-20年；5、安全可靠：無需大電流的電氣連接，運(yùn)行安全可靠，噪音?。话踩h(huán)保，熱能來源于空氣，水箱內(nèi)無電熱管，水電完全分離，絕對安全；6、方便舒適：承壓出水，自來水壓沐浴，全自動運(yùn)行，快速加熱，超大容量。一個空氣源熱水器，如何用簡單的操作來控制其正常的工作是一個值得深入研究解決的問題。在目前的產(chǎn)品當(dāng)中，控制器的設(shè)計仍然比較簡單，無法在工作中采集到系統(tǒng)的工作數(shù)據(jù)，也就很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時對熱水器的控制。換句話說，現(xiàn)在的產(chǎn)品還不夠智能化，不能滿足消費(fèi)者簡單操作從而達(dá)到的精準(zhǔn)控制，所以我這次設(shè)計的題目就是空氣源熱泵熱水器控制器設(shè)計。研制一套基于單片機(jī)的空氣源熱泵熱水器的控制器。研制的控制器包括硬件裝置和控制軟件兩部分。其中硬件裝置由單片機(jī)、控制電路、傳感器、LCD等組成。我主要完成軟件設(shè)計，并參與硬件設(shè)計和制作。主要技術(shù)指標(biāo)如下：1、熱泵熱水器熱容量：50KW。2、熱泵熱水器冷容量:40KW。3、制冷壓縮機(jī)規(guī)格：17KW，380V/50Hz，R134a制冷劑。4、蒸發(fā)溫度：7.5℃。5、進(jìn)風(fēng)溫度：25℃?？刂破鞅仨殞?shí)現(xiàn)如下功能：1、能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行工況的設(shè)定。2、自動完成機(jī)組系統(tǒng)正常啟動、運(yùn)行和關(guān)機(jī)程序。3、壓縮機(jī)的高低壓保護(hù)。4、主要運(yùn)行參數(shù)的指示。5、故障的報警、保護(hù)和指示。第一章空氣源熱泵的概述1.1熱泵熱泵技術(shù)在最近些年中引起了全球廣泛關(guān)注。人們最常見的“泵”有水泵，但是水泵的功能是將水從低洼處抽到高處。而“熱泵”的功能確是從空氣、水或土壤中獲取熱熱能，經(jīng)過機(jī)械壓縮，從而釋放高熱能來提供人們?nèi)粘Ｉ钏脽崮艿难b置。作為自然界的現(xiàn)象，正如水由高處流向低處那樣，熱量也總是從高溫區(qū)流向低溫區(qū)。但人們可以創(chuàng)造機(jī)器，如同把水從低處提升到高處而采用水泵那樣，采用熱泵可以把熱量從低溫抽吸到高溫。因此熱泵熱水器的工作原理是通過輸入小部分電力，啟動壓縮機(jī)運(yùn)行，從而整個熱泵系統(tǒng)開始工作，通過蒸發(fā)器不斷從低溫環(huán)境中吸收熱量，再通過冷凝器將系統(tǒng)吸收的熱量和消耗的電能傳遞到高溫環(huán)境中。熱泵在工作時，其本身需要消耗一部分能量，而整個熱泵裝置所消耗的功僅為輸出功中的一小部分，因此，采用熱泵技術(shù)可以節(jié)約大量高品位能源。1.2空氣源熱泵空氣源熱泵技術(shù)是基于逆卡諾循環(huán)原理建立起來的一種節(jié)能、環(huán)保的制熱技術(shù)?？諝庠礋岜孟到y(tǒng)通過大自然含有的低溫?zé)嵩矗?jīng)過熱泵的高效處理成為高溫?zé)嵩?，從而用來取暖、供暖或供?yīng)熱水，所以整個系統(tǒng)的產(chǎn)熱量相當(dāng)高空氣源熱泵的原理實(shí)際和空調(diào)差不多，是一種新型的熱水器，主要由幾大部分組成：蒸發(fā)器，壓縮機(jī)，冷凝器，儲液罐，膨脹閥等，整套設(shè)備中最主要的一種物質(zhì)，冷媒，也就是現(xiàn)實(shí)中叫的氟利昂，工作原理就是冷媒在蒸發(fā)器中與空氣接觸，吸收空氣的熱量，在蒸發(fā)器中吸熱以后由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，進(jìn)入壓縮機(jī)，再由壓縮機(jī)把這種冷媒經(jīng)行壓縮成為高溫高壓的蒸汽，然后進(jìn)入冷凝器，在冷凝器中，冷媒溫度逐漸下降，又由高溫高壓的氣態(tài)變成液態(tài)，釋放大量的熱量，而水就可以吸收這種熱量提升熱量，冷媒就又回到儲液罐中，等待下一次的循環(huán)，正是因?yàn)槔涿降倪@種周而復(fù)始的循環(huán)，把大量的熱能源源不斷的從空氣中帶到水中，所以把這種裝置叫做空氣源熱泵熱水器。第二章空氣源熱泵的發(fā)展2.1空氣源熱泵的歷史1824年法國科學(xué)家卡諾(Sadikarnot)發(fā)表卡諾循環(huán)理論,成為熱泵技術(shù)的起源1850年英國科學(xué)家開爾文（L.Kelvin)提出將逆卡諾循環(huán)用于加熱的熱泵設(shè)想熱泵的理論起源于十九世紀(jì)早期法國科學(xué)家薩迪.卡諾(Sadikarnot)，卡諾在1824年首次以論文提出“卡諾循環(huán)”理論，30年后，英國科學(xué)家開爾文（L.Kelvin)于1850年初提出:冷凍裝置可以用于加熱，之后許多科學(xué)家和工程師對熱泵進(jìn)行了大量研究，研究持續(xù)80年之久。1912年瑞士的蘇黎世成功安裝一套以河水作為低位熱源的熱泵設(shè)備用于供暖，這是早期的水源熱泵系統(tǒng)，也是世界上第一套熱泵系統(tǒng)。熱泵工業(yè)在20世紀(jì)40年代到50年代早期得到迅速發(fā)展，家用熱泵和工業(yè)建筑用的熱泵開始進(jìn)入市場，熱泵進(jìn)入了早期發(fā)展階段。21世紀(jì)，隨著“能源危機(jī)”出現(xiàn)，燃油價格忽升，經(jīng)過改進(jìn)發(fā)展成熟的熱泵以其高效回收低溫環(huán)境熱能，節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，重新登上歷史舞臺，成為當(dāng)前最有價值的新能源科技。2.2空氣源熱泵的優(yōu)勢空氣源熱泵以水源熱泵類似方法從空氣獲得熱量來加熱水。三種熱泵中，空氣源熱泵受到的條件限制最小?？諝庠礋岜脽崴髦械睦涿剑≧22、R417A等）把空氣中的熱能吸收進(jìn)來，經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崮?，之后與水接觸，加熱水溫。這種熱水器具有高效節(jié)能的特點(diǎn)，其節(jié)能效果是電熱水器的4倍，是燃?xì)鉄崴鞯?倍，是太陽能熱水器的約2倍?？諝饽苁且环N在大自然中廣泛存在，易得易取的能源，利用熱泵來壓縮提高能量，因而這是一項(xiàng)極具開發(fā)和應(yīng)用潛力的新技術(shù)?？諝庠礋岜脽崴骶哂懈咝?、環(huán)保、安全、全自動化處理、環(huán)境因素限制小等特點(diǎn)。并且空氣源熱泵熱水器也得到了官方的應(yīng)用。第三章熱泵熱水器系統(tǒng)運(yùn)行原理3.1蒸汽壓縮式制冷循環(huán)原理熱泵熱水機(jī)組遵循能量守恒定律和熱力學(xué)第2定律，運(yùn)用熱泵的原理，只需要消耗一小部分的機(jī)械功（電能），將處于低溫環(huán)境（大氣或地下水等）下的熱量轉(zhuǎn)移到高溫環(huán)境下的熱水器中，去加熱制取高溫的熱水。熱泵可以與水泵相比擬，水是不能自發(fā)地從低處流向高處，要將低處的水輸送到高處，必須用一臺水泵，消耗一部分電力，才能將水送到高處的水箱中。同樣，根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量也是不能自發(fā)地從低溫環(huán)境向高溫環(huán)境中轉(zhuǎn)移（傳送），而要實(shí)現(xiàn)這個目的，必須要有一臺機(jī)器，消耗一部分機(jī)械功（例如電能），才能將低溫環(huán)境中的熱量傳送到高溫環(huán)境中去。這樣的機(jī)器就稱之為“熱泵”。熱泵的作用是將空氣中或低溫水中的熱量取出，連同本身所用的電能轉(zhuǎn)變成的熱能，一起送到高溫環(huán)境中去應(yīng)用。單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)如下圖所示。它由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器組成。其工作過程如下：制冷劑在蒸發(fā)壓力下沸騰，蒸發(fā)溫度低于被冷卻物體或流體的溫度。壓縮機(jī)不斷地抽吸蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸氣，并將它壓縮到冷凝壓力，然后送往冷凝器，在冷凝壓力下等壓冷卻和冷凝成液體，制冷劑冷卻和冷凝時放出的熱量傳給冷卻介質(zhì)（通常是水或空氣）與冷凝壓力相對應(yīng)的冷凝溫度一定要高于冷卻介質(zhì)的溫度，冷凝后的液體通過膨脹閥或其它節(jié)流元件進(jìn)入蒸發(fā)器。當(dāng)制冷劑通過膨脹閥時，壓力從冷凝壓力降到蒸發(fā)壓力，部分液體氣化，剩余液體的溫度降至蒸發(fā)溫度，于是離開膨脹閥的制冷劑變成溫度為蒸發(fā)溫度的兩相混合物。混合物中的液體在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，從被冷卻物體中吸取它所需要的氣化潛熱。混合物中的蒸氣通常稱為閃發(fā)蒸氣，在它被壓縮機(jī)重新吸入之前幾乎不再起吸熱作用。圖3-1蒸汽壓縮制冷理論循環(huán)3.2空氣源熱泵熱水器工作原理3.2.1系統(tǒng)介紹空氣源熱泵熱水器機(jī)組一般由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置、過濾器、儲液罐、單向閥、電磁閥、冷凝壓力調(diào)節(jié)水閥、儲水箱等幾部分組成(見圖3-2)。圖3-2空氣源熱泵熱水器機(jī)組系統(tǒng)簡圖空氣源熱泵熱水器是熱泵技術(shù)的一種應(yīng)用形式，主要由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥和儲液罐等部件組成（見圖3-3）。空氣源熱泵熱水器運(yùn)用逆卡諾循環(huán)原理，通過壓縮機(jī)做功，使氣態(tài)工質(zhì)溫度及壓力升高，氣態(tài)工質(zhì)與冷水在熱交換器中進(jìn)行熱量交換。在這一過程中，工質(zhì)放熱發(fā)生由氣態(tài)到液態(tài)的相變，冷水洗手工質(zhì)的熱量逐步升溫變成熱水；液態(tài)工質(zhì)經(jīng)膨脹閥節(jié)流后吸收空氣或水的熱量，空氣或水因放熱溫度降低，在這一過程中工質(zhì)吸熱發(fā)生由液態(tài)到氣態(tài)的相變。這一往復(fù)循環(huán)相變過程不斷吸熱放熱，由吸熱裝置吸取空氣或水中的熱量，經(jīng)過熱交換器使冷水逐步升溫，制取的熱水通過水循環(huán)系統(tǒng)送至用戶。圖3-3空氣源熱泵熱水機(jī)組系統(tǒng)圖第四章熱泵熱水器控制器設(shè)計4.1相關(guān)控制點(diǎn)經(jīng)過之前的了解，我們知道，熱泵熱水器的主要控制點(diǎn)有：水泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、除霜電磁閥、液管電磁閥等。這些控制點(diǎn)在熱泵熱水器系統(tǒng)中的大致位置（見圖4-1）。這些控制點(diǎn)都是由單片機(jī)發(fā)出指令來控制。雖然這些控制點(diǎn)都是開關(guān)量，單片機(jī)只要發(fā)出開或關(guān)的信號來控制它們，但采集量卻是不同的?？刂扑?、風(fēng)機(jī)、除霜電磁閥的采集模擬量是溫度值。壓縮機(jī)，對應(yīng)采集的模擬量是溫度值和壓力值。而液管電磁閥，則不需要任何模擬量，由單片機(jī)直接開或關(guān)。圖4-1熱泵熱水器主要控制點(diǎn)示意圖4.2控制器設(shè)計總體方案在對熱泵熱水器控制系統(tǒng)的控制點(diǎn)分析之后，可以做出如下歸納，如表4-2所示。表4-2熱泵熱水器主要控制點(diǎn)控制點(diǎn)名稱采集量種類采集量數(shù)目采集量名稱使用的傳感器水泵溫度2進(jìn)水溫度出水溫度溫度傳感器（0--5V）壓縮機(jī)溫度和壓力3壓縮機(jī)高溫溫度壓縮機(jī)高壓壓力壓縮機(jī)低壓壓力溫度傳感器壓力傳感器（均為0-5V）風(fēng)機(jī)－－－－除霜電磁閥溫度1除霜溫度溫度傳感器（0--5V）液管電磁閥－－－－根據(jù)所需控制的實(shí)際情況，系統(tǒng)中采用了雙單片機(jī)系統(tǒng)，一片（主系統(tǒng)）用于數(shù)據(jù)的采集和熱泵熱水器的控制，另一片（從系統(tǒng)）用于人機(jī)界面接口的實(shí)現(xiàn)，即按鍵和LCD的顯示。雙CPU系統(tǒng)的關(guān)鍵是主、從CPU之間的協(xié)調(diào)與通信實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)硬件框圖如圖4-3所示。圖4-3系統(tǒng)總體硬件框圖主系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、時鐘模塊、壓縮機(jī)等控制模塊、單片機(jī)通信模塊和看門狗復(fù)位及電源監(jiān)視模塊等模塊組成。從系統(tǒng)主要由鍵盤控制模塊、液晶顯示模塊等模塊組成。在軟件設(shè)計方面，分成兩大部分的設(shè)計。首先是為了完善控制系統(tǒng)，先要對整個系統(tǒng)的功能進(jìn)行設(shè)計。完成功能設(shè)計之后，要進(jìn)行的是各個模塊具體的程序流程設(shè)計。通過這些模塊來實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。最后，還要針對LCD的局限性設(shè)計出比較合理的顯示界面。在軟件設(shè)計方面的重心放在液晶顯示上，不僅僅要正常顯示界面，而且要擁有一個使用方便，功能完善的多級界面，使得人機(jī)交互功能能夠充分體現(xiàn)出來。第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1系統(tǒng)主要功能設(shè)計計在基于單單片機(jī)的熱泵泵熱水器控制制系統(tǒng)中，控控制主要是通通過按鍵來實(shí)實(shí)現(xiàn)的。其各各種功能選擇擇和確定，以以及工作狀況況數(shù)據(jù)都是通通過液晶顯示示屏顯示出來來的。各個顯顯示界面可以以將系統(tǒng)的所所有功能分成成若干個工作作模塊。當(dāng)系統(tǒng)開開啟的時候，首首先出現(xiàn)主界界面供選擇各各項(xiàng)功能。各各項(xiàng)功能大致致分為參數(shù)設(shè)設(shè)定（如系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)定、系統(tǒng)統(tǒng)時間設(shè)定、密密碼設(shè)定等）和和參數(shù)查詢（如如運(yùn)轉(zhuǎn)狀況）兩兩個大類。每每個大類里面面又有相應(yīng)的的更為細(xì)致的的功能設(shè)置或或參數(shù)設(shè)置。在主界面面上進(jìn)入每個個一級選項(xiàng)都都要輸入密碼碼，只有密碼碼正確了才可可以進(jìn)入下一一級菜單進(jìn)行行設(shè)置。同時時在主界面上上還有一個單單獨(dú)的密碼設(shè)設(shè)定選項(xiàng)，用用來設(shè)定密碼碼或者更改密密碼。進(jìn)入主界面后，通通過上下鍵來來選擇各個選選項(xiàng)，確定后后就可以進(jìn)行行參數(shù)設(shè)定或或者查看系統(tǒng)統(tǒng)工作時的各各個部分的參參數(shù)。圖5-1給出了系統(tǒng)整體的的功能設(shè)計結(jié)結(jié)構(gòu)，基本上上涵蓋了我所所設(shè)計的系統(tǒng)統(tǒng)的所有功能能。由于密碼碼設(shè)定可以看看作是一個附附屬功能，這這里并沒有把把它列到系統(tǒng)統(tǒng)功能設(shè)計結(jié)結(jié)構(gòu)圖上。圖5-1主要功能設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)圖5.2系統(tǒng)設(shè)定功能設(shè)計計系統(tǒng)設(shè)定是控制界界面里面最為為重要的一個個部分?？刂浦葡到y(tǒng)的參數(shù)數(shù)設(shè)定基本上上都是在這一一級的項(xiàng)目里里面進(jìn)行設(shè)置置的。在系統(tǒng)設(shè)設(shè)定中，包含含了跳脫延遲遲設(shè)定、啟動動延遲設(shè)定、溫溫度參數(shù)設(shè)定定、系統(tǒng)保護(hù)護(hù)開關(guān)設(shè)定、強(qiáng)強(qiáng)制開關(guān)設(shè)定定等。這些設(shè)定定功能主要是是設(shè)定出來以以下幾個量：：1、開關(guān)跳脫的延遲時時間以及各個個部分設(shè)備的的啟動延遲時時間，用來保保護(hù)機(jī)器。2、參考溫度值或壓壓力值。也就就是設(shè)定好一一個安全值，采采集來的數(shù)據(jù)據(jù)與這個值比比較，看是否否到達(dá)這個數(shù)數(shù)值，進(jìn)而判判斷工作還是是停止。其控制順序如流程程圖（圖5-2）所示。首首先輸入密碼碼，檢查密碼碼是否正確。密密碼出現(xiàn)錯誤誤時，是絕對對不允許進(jìn)行行參數(shù)設(shè)定的的。當(dāng)密碼正正確的時候順順次檢查是哪哪個功能選項(xiàng)項(xiàng)被選中。確確定后即進(jìn)入入這個選項(xiàng)的的設(shè)定界面當(dāng)當(dāng)中。然后再再通過按鍵來來選中二級菜菜單中的功能能選項(xiàng)之后，又又可進(jìn)入下一一級的具體設(shè)設(shè)備參數(shù)的設(shè)設(shè)置。圖5-2系統(tǒng)設(shè)定流程圖5.3系統(tǒng)時間設(shè)定功能能設(shè)計系統(tǒng)時間間設(shè)定是系統(tǒng)統(tǒng)參數(shù)設(shè)定的的另外一大部部分。主要用用來實(shí)現(xiàn)定時時開啟或關(guān)閉閉系統(tǒng)，以求求達(dá)到節(jié)約能能源目的。 這里設(shè)定的是每天天開啟和關(guān)閉閉熱泵系統(tǒng)的的時間，其控控制順序如流流程圖（圖55-3）所示。對對于這一設(shè)計計需要考慮以以下幾點(diǎn)：1、并不不需要每時每每刻都要對水水箱內(nèi)的熱水水加熱，同時時有要保證需需要用水時總總能夠及時使使用到熱水。因因而時間要設(shè)設(shè)定的合適。2、對于不同地區(qū)不不同季節(jié)需要要設(shè)定不同的的加熱時間。3、對于一些特定情情況，如在杭杭州每天不同同時段的電費(fèi)費(fèi)不同，考慮慮到節(jié)約開支支也可以作為為設(shè)定時間的的一個考慮因因素。圖5-3時間設(shè)設(shè)定流程圖5.4運(yùn)轉(zhuǎn)狀況設(shè)設(shè)定功能設(shè)計計在系統(tǒng)運(yùn)行的過程程中,有很多數(shù)據(jù)據(jù)都是要記錄錄下來的。除除了要記錄熱熱泵系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時的進(jìn)水溫溫度、出水溫溫度、壓縮機(jī)機(jī)高壓壓力、壓壓縮機(jī)低壓壓壓力、壓縮機(jī)機(jī)高壓溫度、風(fēng)風(fēng)機(jī)出風(fēng)溫度度等運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)據(jù)并作為歷史史數(shù)據(jù)保存起起來。還要記記錄下來每次次熱泵系統(tǒng)出出現(xiàn)問題的相相應(yīng)的報警記記錄。這些數(shù)據(jù)都是由相相對應(yīng)的壓力力傳感器或溫溫度傳感器采采集數(shù)據(jù)并存存儲起來。查查詢時，通過過按鍵選擇所所要選擇的數(shù)數(shù)據(jù)選項(xiàng)，將將會在液晶屏屏上顯示出所所需要的數(shù)據(jù)據(jù)資料。流程程見圖5-4。圖5-4運(yùn)轉(zhuǎn)狀況流程圖5.5工作總流流程設(shè)計通過上一章的介紹紹，可以知道道基本的控制制點(diǎn)以及需要要檢測的溫度度和壓力值。根根據(jù)這些控制制點(diǎn)和檢測量量，提出如圖圖5-5工作流程圖圖。在開機(jī)之后，順次次打開水泵、壓壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)機(jī)的開關(guān)，使使得各個部分分工作起來。開機(jī)之后通過溫度度傳感器或者者壓力傳感器器順次檢測進(jìn)進(jìn)水溫度、除除霜溫度值、壓壓縮機(jī)低溫值值（或低壓值值）、壓縮機(jī)機(jī)高溫值、壓壓縮機(jī)高壓值值、出水溫度度值，把這些些數(shù)值送入單單片機(jī)。把檢測值與設(shè)定值值進(jìn)行比較，通通過比較結(jié)果果控制相應(yīng)的的部分的工作作狀況或者采采取相應(yīng)的處處理。具體比較和處理內(nèi)內(nèi)容如下：1、設(shè)定進(jìn)水溫度值值后設(shè)定一個個波動范圍，當(dāng)當(dāng)進(jìn)水溫度若若低于設(shè)定溫度，并且超出出波動范圍時時，停止工作作；高于設(shè)定定溫度，并且且高出設(shè)定范范圍值時，則則正常工作。2、除霜溫度是否到到達(dá)，到達(dá)則則開始除霜；；否則不除霜霜。3、壓縮機(jī)低溫值（或或低壓值）、高高壓值、高溫溫值若與設(shè)定定值相比較若若出現(xiàn)異常，則則停止壓縮機(jī)機(jī)工作（同時時也停止風(fēng)機(jī)機(jī)工作）；若若沒有出現(xiàn)異異常值，則繼繼續(xù)正常工作作。4、同進(jìn)水溫度控制制相同，設(shè)定定出水溫度參參考值后，設(shè)設(shè)定出波動范范圍。出水溫溫度若達(dá)到設(shè)設(shè)定溫度，并并高于波動范范圍時，則停停止壓縮機(jī)和和風(fēng)機(jī)的工作作，即停止加加熱；若沒有有達(dá)到設(shè)定溫溫度，低于設(shè)設(shè)定的波動范范圍下限，則則繼續(xù)加熱工工作。圖5-5工作總總流程圖5.6數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計計在所設(shè)計計的控制系統(tǒng)統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采采集是控制中中非常重要的的一個部分。這這套系統(tǒng)中，所所要采集的數(shù)數(shù)據(jù)有：進(jìn)水水溫度、出水水溫度、壓縮縮機(jī)高壓溫度度、壓縮機(jī)高高壓壓力、壓壓縮機(jī)低壓壓壓力、除霜溫溫度。所要采采集的數(shù)據(jù)都是溫度度或壓力，采采集的溫度和和壓力經(jīng)過傳傳感器轉(zhuǎn)換成成0V～5V的電壓或或者0mA～20mA的電電流。對于諸多的采集量量，可以通過過CD40551模擬8路開關(guān)切換換，每一路采采集回來的電電壓或電流分分別進(jìn)入模數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)換芯片TTLC15449進(jìn)行模數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)換。將每每一路的電壓壓或電流轉(zhuǎn)換換成數(shù)字量。AD轉(zhuǎn)換模塊的的程序流程圖圖如5-6、5-7所示。圖5-6A/D轉(zhuǎn)換主程序流程圖圖圖5-7讀數(shù)據(jù)子程程序流程圖5.7液晶顯示模塊塊設(shè)計此次設(shè)計所選用的的液晶顯示屏屏是清達(dá)光電電的GTG--24012286V2。點(diǎn)點(diǎn)陣為2400x128，點(diǎn)點(diǎn)尺寸為0..40x0..40mm。內(nèi)內(nèi)置控制器為為T6930CC控制器。GTG-24011286V22液晶顯示屏屏為240×1128點(diǎn)陣的，滿滿屏顯示漢字字時可以顯示示15×8個漢字。因因而，在設(shè)計計顯示界面時時，需要考慮慮在不影響用用戶使用的前前提下，每行行顯示不超過過15個漢字，同同時每屏不能能多于8行漢字。（數(shù)數(shù)字處理為8×16點(diǎn)陣顯示，也也就是說，顯顯示一個漢字字的位置可以以顯示兩個數(shù)數(shù)字）。我對液晶顯示屏的的顯示界面做做如下的設(shè)計計，如圖5-8所示圖5-8液晶顯示界面1、主界面：即開機(jī)機(jī)后顯示的第第一界面，作作為功能選擇擇的第一級菜菜單。在這個個界面中所要要顯示的內(nèi)容容有：日期和和時間、系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)定、系統(tǒng)統(tǒng)時間設(shè)定、運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、密密碼設(shè)置。2、二級界面：即由由主界面上選選擇功能后進(jìn)進(jìn)入的下一級級的界面。每每一個功能選選項(xiàng)下面又有有很多具體的的功能選項(xiàng)。因因?yàn)檫@些功能能選項(xiàng)中的參參數(shù)設(shè)定關(guān)系系到整個系統(tǒng)統(tǒng)的工作狀況況，不能隨便便改動，所以以在進(jìn)入二級級界面的之前前都會有一個個輸入密碼驗(yàn)驗(yàn)證的過程，只只有密碼正確確了，才可以以進(jìn)入這一級級的界面，進(jìn)進(jìn)行下一級的的功能選擇和和參數(shù)設(shè)定。3、三級界面：這一級級的界面就涉涉及到了具體體的參數(shù)設(shè)定定。每個二級級界面中的功功能選項(xiàng)都對對應(yīng)著有一個個三級界面，通通過數(shù)字按鍵鍵設(shè)定各個功功能選項(xiàng)的參參數(shù)。由于界界面較多，這這里不再列出出。通過這樣的三個層層次的界面設(shè)設(shè)計，基本上上將控制系統(tǒng)統(tǒng)的各項(xiàng)控制制功能做了一一個較為合理理的分類。這這樣的三個級級別的界面，涵涵蓋了控制器器的全部測試試和控制功能能，同時既便便于查看運(yùn)行行中的系統(tǒng)各各個部分的參參數(shù)又利于對對整個系統(tǒng)的的控制。5.8按鍵模塊設(shè)計按鍵主要分為如下下幾個功能區(qū)區(qū)，鍵盤示意意圖和設(shè)計流流程圖如圖55-9和5-10所示。1、開機(jī)關(guān)機(jī)按鍵2、輸入確定按鍵3、上下行移動按鍵4、數(shù)字按鍵區(qū)（含有有數(shù)字刪除按按鍵）。圖5-9鍵盤示意圖圖圖5-10鍵盤流流程設(shè)計圖5.9時鐘模塊設(shè)設(shè)計由于在控制系統(tǒng)中中，需要記錄錄大量的數(shù)據(jù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)據(jù)基本上為各各個時刻整個個熱泵系統(tǒng)的的工作狀態(tài)數(shù)數(shù)據(jù)，都與時時間有關(guān)，因因而記錄數(shù)據(jù)據(jù)時，也要同同時記錄下來來時間。因此此需要加上一一個時鐘芯片片，這里選用用的時DS13002，為串行時時鐘芯片。在在軟件實(shí)現(xiàn)當(dāng)當(dāng)中，也就增增加了一個時時鐘程序模塊塊。時鐘芯片片的程序設(shè)計計流程圖如圖圖5-11所示。圖5-11時鐘模塊程程序流程圖5.10通訊模塊塊設(shè)計由于硬件選擇上使使用的是雙單單片機(jī)，因而而，需要通過過兩個單片機(jī)機(jī)的通訊來實(shí)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)統(tǒng)的功能。這這里我們選擇擇的是RS-4885通訊。RS-4885串行總線接接口標(biāo)準(zhǔn)以差差分平衡方式式傳輸信號，具具有很強(qiáng)的抗抗共模干擾能力，允允許一對雙絞絞線上一個發(fā)發(fā)送器驅(qū)動多多個負(fù)載設(shè)備備。工業(yè)現(xiàn)場場控制系統(tǒng)中中的一般都采采用該總線標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)據(jù)傳輸。在這部分設(shè)計當(dāng)中中，主單片機(jī)機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)數(shù)據(jù)采集處理理和開關(guān)控制制量的發(fā)送，從從單片機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)則處理按鍵鍵功能以及液液晶顯示功能能。通過從單單片機(jī)系統(tǒng)上上的按鍵發(fā)送送出不同的數(shù)數(shù)據(jù)到主單片片機(jī)系統(tǒng)，再再通過繼電器器發(fā)送出控制制熱泵熱水器器系統(tǒng)的控制制信號。下面給出了通訊模模塊程序設(shè)計計流程圖，包包括發(fā)送和接接收兩個部分分，如圖5-12和5-13所示。圖5-12通訊模模塊發(fā)送數(shù)據(jù)據(jù)流程圖圖5-13通訊模塊接接收數(shù)據(jù)流程程圖結(jié)論通過近半半年的努力，我我完成了自己己的設(shè)計任務(wù)務(wù)。首先，針對熱泵熱熱水器控制器器這個很新的的課題，我收收集了大量關(guān)關(guān)于熱泵熱水水器相關(guān)設(shè)備備的資料以及及相關(guān)的系統(tǒng)統(tǒng)工程的資料料，并且作出出了整理。在在基于以上的的資料收集和和調(diào)查整理的的情況下，我我基本完成了了設(shè)計基于單單片機(jī)的熱泵泵熱水器控制制系統(tǒng)工作流流程的工作。然然后又完成了了數(shù)據(jù)采集AD轉(zhuǎn)換模塊、鍵鍵盤控制模塊塊、液晶顯示示模塊、RS-4885通訊模塊的的軟件流程設(shè)設(shè)計，并且基基本完成了各各個模塊的調(diào)調(diào)試工作。完完成了串行時時鐘芯片DS13002的軟件流程程設(shè)計。近半年的畢業(yè)設(shè)計計，給我留下下了深刻的記記憶。通過畢畢業(yè)設(shè)計，我我真正的懂得得了使得自己己掌握學(xué)習(xí)方方法是非常重重要的技能，以以及主動去學(xué)學(xué)習(xí)新的知識識對今后發(fā)展展的重要性。這這次設(shè)計的課課題是生活中中的現(xiàn)實(shí)問題題，通過這次次設(shè)計，我把把自己三年來來的專業(yè)知識識全部應(yīng)用到到實(shí)踐當(dāng)中，并并將這些知識識融合在一起起運(yùn)用出來。正正是這樣的實(shí)實(shí)踐經(jīng)歷使我我感受到了知知識的魅力和和